https://cyberleninka.ru/article/n/termoyadernaya-energetika-realnost-i-nadezhdyТЕРМОЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: РЕАЛЬНОСТЬ И НАДЕЖДЫИзвестия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2007
В.Я. Ушаков, Томский политехнический университет E-mail: rcr@tpu.ru
...Для использования в энергетике рассматривают три основные реакции:
Т + Б —> п + 4Не (1)
3Не + Б -> р + 4Не (2)
Б + Б -> п + 3Не (3)
^р + Т
Здесь Б и Т - изотопы водорода - дейтерий и тритий, п, р - нейтроны и протоны, соответственно, 3Не, 4Не - трех- и четырехзарядные ядра гелия, т. е. альфа-частицы.
В реакции (1) рождаются нейтрон, альфа-частица и 17,6 МэВ энергии, из которых 80 % приходится на долю нейтрона.
Реакция (2) не дает нейтронов и последующей наведенной радиоактивности, но также сопровождается выделением большого количества энергии.
Реакция (3) может идти по двум путям: либо с выделением нейтрона и альфа-частицы, либо -протона и трития.
Наибольший интерес представляют реакции (1) и (2). Первая - благодаря наибольшему количеству выделяющейся энергии, вторая - вследствие более простого решения проблемы «топлива» и отсутствия наведенной радиации.
Одна из компонент «топлива» - дейтерий -сравнительно легко доступна. В природе дейтерий содержится в воде: один из каждых 6700 атомов водорода имеет дейтериевое ядро. Тритий радиоактивен, имеет период полураспада 12,3 г. и поэтому в природе в больших количествах отсутствует. Однако его можно нарабатывать из лития или его солей, если изготовленной из них оболочкой (бланкетом) окружить стенки вакуумной камеры реактора. Нейтроны, вылетевшие из плазмы, при взаимодействии с литием отдают большую часть энергии на нагрев лития, но кроме того, каждый из них производит в среднем полтора атома трития. Дейтерий - тритиевое топливо для термоядерной электростанции обладает колоссальным энергосодержанием. Десятков килограммов такого топлива хватит, чтобы обеспечить энергией всю Россию в течении года.
Вторая проблема, возникающая при реализации реакции (1), - наведенная радиация - обусловлена трансмутацией ядер материалов, образующих структуру реактора и его компонентов, под действием быстрых нейтронов. Правильный выбор конструкционных материалов позволит поддерживать ее на безопасном уровне.
Реакция (2) привлекательна прежде всего тем, что необходимое для неё «топливо» - гелий-3 (3Не) - в огромных количествах (порядка 500 млн т) находится на Луне. В недрах Земли его наберется не более нескольких сотен кг. На заседании Президиума РАН в 2003 г. директор Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского академик Э. Галимов заявил: «...Имеются серьезные проекты ее (Луны) использования в энергетике будущего. ...Один из возможных путей решения проблемы (энергодефицита - В.У.) связан с применением гелия-3 в термоядерном синтезе, с его добычей и доставкой с Луны».
Сразу несколько стран заявили об амбициозных планах добычи на Луне полезных ископаемых, прежде всего гелия-3: США, Россия, Китай, Индия, Япония, Европейское космическое агентство и др. Так, например, США планируют сооружение на Луне промышленных установок по добыче гелия уже к 2024 г. Стоимость проекта оценивается гигантской суммой в 100 млрд долларов США. Тем не менее, специалисты считают этот проект не просто рентабельным, но и высокоприбыльным. К 2020 г. будут возобновлены регулярные полеты к Луне на новом поколении пилотируемых исследовательских кораблей, которые придут на смену Шаттлам. Строительство первой лунной базы планируется на южном полюсе Луны, который выглядит предпочтительным с точки зрения работы солнечных батарей и энергообеспечения станции. Астронавты -строители станции - смогут находиться в лунных условиях не больше недели, поэтому строительство будет вестись вахтовым методом. Регулярная доставка людей и грузов на Луну будет осуществляться еще одним новым космическим кораблем «Орион». После постройки базы люди на ней смогут работать до полугода. Руководство НАСА предполагает сделать проект лунной базы международным, по типу МКС.
Предложение участвовать в проекте, вероятно, будет сделано России, Евросоюзу и Японии.