https://zen.yandex.ru/media/ikbfu/termoiadernaia-energetika-solnce-v-korobke-5caa0037643d2800af131c20Термоядерная энергетика: Солнце в коробке11 апреля 2019
Профессор Принстонского университета (США) Вильям Танг относится к ученым, работающим над решением этой задачи. После лекции для студентов института прикладной математики и информационных технологий БФУ им. И. Канта у он рассказал нам о современном состоянии термоядерной энергетики.
В чем заключаются главные преимущества термоядерной энергии?
При производстве энергии любым из традиционных способов выделяется слишком много вредных отходов. Последствия этого вы можете видеть, например, в Китае: китайская экономика очень сильна, но в Шанхае люди вынуждены носить маски из-за грязного воздуха. Преимущество термоядерной энергетики в том, что она лишена таких недостатков, и при этом гораздо более безопасна, чем энергия атомная. Неполадки на атомных реакторах могут привести к катастрофе – это мы наблюдали в Чернобыле, в Фукусиме. Также они производят материалы, которые могут быть использованы для создания бомб, так что вы должны постоянно думать о террористической угрозе. Что же касается «зеленых» проектов, например, солнечной энергетики, - я думаю, все согласны, что это интересные идеи. Но их возможности очень ограничены, они не смогут удовлетворить потребности всего мира.
На современной этапе эта технология сопоставима с традиционными видами получения энергии?
На сегодняшний день количество энергии, которое затрачивает реактор, равно той энергии, которую мы имеем на выходе. Чтобы перейти на следующий уровень, создан большой международный проект ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor – прим. ред.). В нем участвует и Россия. Если эксперимент с ITER будет удачным, то количество получаемой энергии увеличится примерно в 10-20 раз. Будет восхитительно, если мы сможем достичь этого уровня. Знаете, сегодня эта технология похожа на самолет: когда он впервые появился, все сказали: «Ого, здорово, он летает!». Но если бы изобретателей спросили: «Насколько это сопоставимо с другими видами транспорта» - не думаю, что они могли бы с легкостью дать ответ. Моя точка зрения такова: энергетика гораздо важнее транспорта, она влияет на все. Если ITER будет успешен, правительства сосредоточатся на дальнейшем развитии термоядерной энергетики. Увидев этот прогресс, люди скажут: «Хорошо, мы видим, что самолет полетит, давайте относится к этой технологии более терпимо».
Понятно, что исследования термоядерной энергетики стоят немало. А какие проблемы, кроме экономических, предстоит решить ученым?
Проблема в том, что для термоядерной реакции вам нужно удерживать очень горячий газ, который постоянно пытается вырваться. Это называется «нестабильность». Нам нужно научиться предсказывать, когда газ становится нестабильным – это похоже на то, как мы предсказываем землетрясения. Пока наши прогнозы достоверны примерно на 70%, но этого мало. Нам нужна достоверность, близкая к 100%, потому что каждый раз, когда газ становится нестабильным, он повреждает реактор. Но прогнозировать поведение газа мало – нужно научиться контролировать его, и это еще один вызов для ученых. Также нам нужно создать более прочные материалы для постройки реактора.
Одна из многообещающих и развивающихся технологий, способных нам помочь, – это суперкомпьютеры. Они важны, потому что мы можем использовать их для моделирования динамических процессов. Каждый раз строить машины для экспериментов слишком дорого. Виртуальные эксперименты могут быть очень полезны. Вот вам пример: в США есть большая компания, производящая шины. Было время, когда она почти обанкротилась. Но один мудрый вице-директоров сказал: «Может, нам стоить придумать лучший способ производить нашу продукцию?» В этой индустрии они всегда следуют по известному пути: мы знаем, как делать шины, мы устанавливаем их на автомобили, а тесты показывают, какие из них хороши. Новая идея была такова: почему бы не сделать виртуальные шины? Ведь есть очень много информации для сопоставления. Они привлекли одну из мощнейших исследовательских лабораторий в США. Виртуальные шины позволили им проводить бесконечное множество дорожных тестов. Такие испытания были несовершенны, но позволили сэкономить много денег и времени. Компании удалось за два года избежать банкротства и получить прибыль. Эта история показывает, что, если у вас есть хорошая симуляция, она окажет вам неоценимую помощь, даже будучи несовершенной.
И когда же самолет полетит? Когда мы полностью подчиним термоядерный синтез?
Ну, сейчас прогнозы таковы: придется подождать от 25 до 40 лет. Но, как мы знаем, в науке могут быть сюрпризы. Назвать точную дату сложно. Это область великих вызовов, ответы на которые имеют невообразимое влияние на все человечество.
