г. Томск, научная работа,

II место в номинации «Энергетика и альтернативные источники энергии»

Введение

В современном мире потребление электроэнергии возрастает с каждым днём, для обеспечения роста генерации электроэнергии увеличиваются расходы невозобновляемых природных ресурсов, таких как уголь, газ, нефть, что приведёт к серьёзному истощению ископаемого топлива в мире и дефицит электроэнергии в будущем. Помимо сокращения природных ресурсов сжигание ресурсов серьёзно влияет на экологию планеты, потому что происходит загрязнение выбросами в атмосферу Земли: углекислого газа, оксиды серы, азота, углерода, угарный газ(CO), соединения тяжёлых металлов. Данные выбросы приводят к парниковому эффекту и меняют климат планеты, также страдает флора и фауна, которая не способна адаптироваться к изменению в составе окружающего воздуха.

В мире многие заинтересованы данной проблемой, поэтому активно внедряются возобновляемые источники энергии на основе солнечной энергии, энергии ветра, гидроэнергетики, биогаза. Но все эти способы имеют большое количество недостатков, одно из таких, это климатические условия, не везде целесообразна установка данных источников в виду зависимости от времени года, времени суток. Совокупность данных проблем не позволит обеспечить население всей Земли электроэнергией данных источников. Поэтому учёные в середине 20 века начали активно изучать ядерную энергетику – энергия атомных электростанций и энергия управляемого термоядерного синтеза.

Термоядерная энергетика и ее применение в будущем

Атомные электростанции хорошо зарекомендовали себя в мире своей возможностью обеспечения больших мощностей, однако помимо преимуществ есть и недостатки. Преимуществами атомной электростанции является независимость от ископаемого топлива, что является экономически выгодно, соответственно из-за отсутствия сгораемого топлива снижается влияние на атмосферу. Недостатками являются высокая цена ошибки, которая может привести к катастрофическим последствиям для экологии планеты, также существует угроза жизни персонала из-за влияния радиационного фона.

Чтобы легче понимать, что такое термоядерная энергетика достаточно посмотреть на Солнце, ведь это самый наглядный пример термоядерного синтеза. Процесс выделения энергии основан на сближении нескольких атомных ядер на такое расстояние, что силы, действующие на таких расстояниях, преобладают над силами кулоновского отталкивания между одинаково заряженными ядрами, в результате чего формируется новое ядро. Оно будет иметь несколько меньшую массу, чем сумма масс исходных ядер, а разница становится энергией, что выделяется в процессе реакции. Чем легче атомные ядра, тем проще свести их на нужное расстояние. Самым лёгким элементом в таблице Менделеева является водород, который является самым распространённым во Вселенной – поэтому его можно считать самым лучшим горючим для реакции синтеза и практически неисчерпаемым.

В настоящее время учёные столкнулись с проблемой в реализации данной технологии, одной из которой является не совершенность материалов, которые не способны обеспечить контролируемый ход реакции. Так же на данный момент КПД установок меньше нуля, это связано с тем, что энергия на сближение двух атомов затрачивается больше, чем получается получить.

Моё видение энергетики в 2100 году является полный отказ от сжигания топлива для получения электроэнергии в промышленных масштабах. Идеальной заменой является технологии термоядерного синтеза, ведь обуздав данную технологию люди получат доступ к неисчерпаемой энергии, которая в свою очередь достаточно безвредна для окружающей среды. Решив проблему сдерживания реакции, это позволит термоядерному реактору выйти на самообеспечение и перестать быть зависимой от подводимой энергии, для этого необходимы новые материалы и технологии, которые будут открыты при дальнейшем исследовании космоса. По-моему природа нам даёт подсказки, что термоядерная энергетика это будущее, 71% Земли – это вода, а один стакан морской воды сможет обеспечить энергии города, космос в котором преобладает водород и гелий, всё это нужно использовать во благо человечества.

Заключение

C развитием технологий, люди будут иметь своё карманное солнце, наподобии аккумуляторных батарей, которые не нужно будет так часто заряжать. Весь транспорт на земле перейдёт с ДВС(двигателя внутреннего сгорания) в технологию управляемого термоядерного синтеза. Данная технология решит проблемы удалённых мест на земле, где современные источники энергии не эффективны в виду своих особенностей.

Источник бесконечной мощности откроет новые возможности в освоении космоса, это будет возможно из-за того, что продукты термоядерной реакции разлетаются в разные стороны со скоростями, составляющими тысячи километров в секунду, это делает возможным создание сверхэффективных ракетных двигателей, удельный импульс которых будет выше, даже чем у электрореактивных двигателей, а потребление энергии будет минимальным. С дальнейшим изучением термоядерного синтеза люди смогут конструировать собственные звёзды на орбитах тех планет, которые планируется колонизировать с созданием климата пригодного для жизни флоры и фауны, а также человека.

Список литературы

1. Егоров И. Звезды на земле: термояд – Электронный журнал – «Популярная механика» №5, 2012 – режим доступа к журн.: https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431577
2. Кононова Е.А., Кусакина М.А., Железов Д.В., Мискинова Н.А. Термоядерный реактор/ Телекоммуникации и информационные технологии. — Изд-во: МТУСИ, 2015- Т.2,-№2- стр.48-50.