MY.UAНовини
Фізик пояснює різницю між ядерним синтезом і поділом
Фізик пояснює різницю між ядерним синтезом і поділом

Фізик пояснює різницю між ядерним синтезом і поділом

У всьому світі на ядерну енергетику припадає близько 10 відсотків виробництва електроенергії. У деяких країнах, таких як Франція, ця цифра становить майже 70 відсотків. Великі технологічні компанії, такі як Google, також звертаються до ядерної енергетики, щоб задовольнити величезні потреби своїх центрів обробки даних.

Джерелом всієї ядерної енергії є енергія зв’язку атома. Енергія, що зберігається в атомі, може бути вивільнена двома основними способами: поділом або синтезом. Поділ передбачає поділ великих важких атомів на менші, легші. Синтез полягає в об’єднанні маленьких атомів у більші.

Обидва процеси виділяють багато енергії. Наприклад, один ядерний розпад U235, ізотопу урану, який зазвичай використовується як паливо на більшості електростанцій, виробляє у понад 6 мільйонів разів більше енергії, ніж одна хімічна реакція з найчистішим вугіллям. Це означає, що вони є чудовими процесами для виробництва енергії.

Поділ — це процес, що лежить в основі кожної атомної електростанції, яка працює сьогодні. Він відбувається, коли крихітна субатомна частинка, що називається нейтроном, вдаряється об атом урану, розщеплюючи його. Це вивільняє більше нейтронів, які продовжують зіштовхуватися з іншими атомами, запускаючи ланцюгову ядерну реакцію. Це, своєю чергою, вивільняє величезну кількість енергії.

Щоб перетворити цю енергію на електрику, встановлюється теплообмінник, який перетворює воду на пару, що приводить в рух турбіну для виробництва електроенергії. Реакцією поділу можна керувати, пригнічуючи надходження нейтронів. Це досягається шляхом введення «стрижнів управління», які поглинають нейтрони.

Історично ядерні аварії, такі як Чорнобильська, траплялися тоді, коли стрижні не входили в зачеплення і не гасили подачу нейтронів, і/або порушувалася циркуляція охолоджуючої рідини.

Конструкції так званого «третього покоління» покращують попередні конструкції шляхом включення пасивних або вроджених функцій безпеки, які не потребують активного контролю або втручання людини, щоб уникнути аварій у разі несправності. Ці функції можуть покладатися на перепади тиску, гравітацію, природну конвекцію або природну реакцію матеріалів на високі температури.

Першими реакторами третього покоління були вдосконалені реактори з киплячою водою Kashiwazaki 6 і 7 в Японії. Невирішеною проблемою поділу є те, що побічні продукти реакції залишаються радіоактивними протягом тривалого часу, порядку тисяч років. Якщо їх переробити, то джерело палива і відходи можуть бути використані для створення ядерної зброї.

Енергія поділу — це продемонстрована технологія. Її також можна масштабувати від великих (найбільшою є атомна електростанція Касівазакі-Каріва в Японії потужністю 7,97 гігават) до малих і середніх реакторів, які виробляють близько 150 мегават електроенергії, що використовуються на кораблях або атомних підводних човнах.

Саме такими реакторами будуть оснащені вісім атомних підводних човнів Австралії, обіцяних в рамках тристороннього партнерства з Великою Британією і Сполученими Штатами у сфері безпеки.

Що таке термоядерний синтез?

Термоядерний синтез — це процес, який живить Сонце та зірки. Це процес, протилежний до поділу. Він відбувається, коли атоми зливаються разом. Найпростіша реакція, яку можна ініціювати в лабораторії, — це синтез ізотопів водню, дейтерію та тритію. На одиницю маси реакція виробляє в 4 рази більше енергії, ніж поділ U235.

Паливний іон дейтерій неймовірно поширений на Землі та у Всесвіті. Тритій радіоактивний з періодом напіврозпаду 12 років, тому дуже рідкісний на Землі. Всесвіту 13,8 мільярда років; єдині ізотопи легких ядер (водню, гелію та літію), що зустрічаються в природі, — це ті, що стабільні в таких часових масштабах.

На термоядерній електростанції тритій буде вироблятися з використанням «літієвої ковдри». Це суцільна літієва стіна, в якій нейтрони термоядерного синтезу сповільнюються і в кінцевому підсумку реагують з утворенням тритію.

Однак наразі вченим дуже складно створити реакцію термоядерного синтезу за межами лабораторії. Це пов’язано з тим, що для термоядерного синтезу потрібні неймовірно високі температури: оптимальні умови — 150 мільйонів градусів за Цельсієм. За таких температур іони палива перебувають у стані плазми, де електрони та (ядерні) іони дисоціюють. Побічним продуктом цього процесу є не радіоактивний, а інертний газ — гелій.

Провідний технологічний шлях для демонстрації сталого термоядерного синтезу називається «тороїдальне магнітне утримання». Це коли плазму за екстремальних температур утримують у дуже великій магнітній пляшці у формі пончика.

На відміну від поділу, цей технологічний шлях вимагає безперервного зовнішнього нагрівання для досягнення умов синтезу і сильного обмежувального поля. Припиніть будь-яку з цих умов, і реакція зупиниться. Проблема полягає не в неконтрольованому розплавленні, а в тому, щоб реакція взагалі відбулася.

Основною невирішеною проблемою тороїдального термоядерного синтезу з магнітним утриманням, яка привертає найбільший інтерес дослідників, є демонстрація палаючої самонагрітої плазми. Це коли теплова енергія, вироблена самою реакцією, є первинною. Це є метою державного багатонаціонального проекту ITER, найбільшого у світі термоядерного експерименту, і приватного експерименту SPARC в Массачусетському технологічному інституті, що фінансується державою.

Однак більшість наукової спільноти сходиться на думці, що термоядерний синтез не стане комерційно життєздатним щонайменше до 2050 року.

Кліматичне рішення?

Мене часто запитують, чи може ядерна енергетика врятувати Землю від зміни клімату. У мене багато колег, які займаються кліматологією, і моя покійна дружина була відомим кліматологом. Наука однозначна: зупинити зміну клімату вже надто пізно. Світ повинен зробити все можливе, щоб зменшити викиди вуглекислого газу та мінімізувати катастрофічні збитки, і зробити це потрібно було ще кілька десятиліть тому.

Для планети розщеплення є частиною цього глобального рішення, разом з широким розповсюдженням і впровадженням відновлюваних джерел енергії, таких як вітер і сонце. У більш віддаленій перспективі можна сподіватися, що термоядерний синтез може замінити поділ. Запасів палива набагато більше і вони розподілені повсюдно, проблема відходів на порядки менша за обсягом і в часі, а технологія не може бути використана як зброя.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
13-летняя школьница из Николаевской области родила от взрослого: мужчина придумал, как избежать наказания
TSN
2026-10-03T07:09:14Z
В Умани в результате атаки дронов пострадали люди: фото последствий
ZN UA
2026-10-16T05:42:41Z
В США раскрыли убийство ребенка спустя 65 лет: личность подозреваемого шокировала следователей
TSN
2026-10-15T11:33:49Z
В Тернополе мужчина 5 минут мастурбировал в маршрутке: всё закончилось неожиданно
TSN
2026-10-12T09:03:59Z
Россия ударила по большому областному центру на западе страны: в городе блекаут
TSN
2026-10-16T05:51:10Z
Ночная атака: Умань и Черкассы под ударом БпЛА, 5 пострадавших
MY.UA
2026-10-16T05:44:16Z
Бегство от ТЦК закончилось судом: забросившего офицеру после задержания мужчины
Знай
2026-10-02T17:00:29Z
Всплыли подробности о пилоте Flydubai, пытавшемся захватить самолет: в сообщениях нашли упоминания об Украине и России
TSN
2026-10-04T16:18:31Z
14-летняя девушка задушила военного: неожиданные детали преступления в Ровно
MY.UA
2026-10-09T09:27:26Z
Украинцам могут удвоить стаж для пенсии: какие условия следует выполнить
Знай
2026-10-15T09:21:40Z
Магнитная буря 15 октября: какая ее мощность
TSN
2026-10-15T03:33:36Z
Давление может снизиться без таблеток: ученые назвали одно простое упражнение
Comments UA
2026-10-08T21:33:28Z
Что будет с сердцем, костями и уровнем сахара, если каждый день есть вареные яйца: ответ ученых
TSN
2026-10-04T09:48:38Z
Не чумой единой: в Подмосковье у пятерых пациентов подозрение на оспу обезьян
ZN UA
2026-10-16T03:30:10Z
Вирус Западного Нила бьет рекорды: 130 смертей, болезнь движется на север
MY.UA
2026-10-15T21:17:18Z
Всего два кусочка в день: ученые назвали продукт, который повышает риск деменции
Знай
2026-10-04T08:57:34Z
Чем полезны белые грибы для организма: какие витамины содержат и кому их не стоит есть
TSN
2026-10-15T11:12:45Z
Никогда не ложитесь спать в это время: врачи объяснили, чем это угрожает здоровью
TSN
2026-10-07T09:36:29Z
Не мусор, а сокровище: зачем всё больше людей собирают луковую шелуху в банки
GlavRed
2026-10-16T01:54:03Z
Не пропустите эти дни: когда квасить капусту в октябре 2026 года, чтобы была хрустящей
TSN
2026-10-14T16:06:23Z
Гороскоп на сегодня, 16 октября: Весам пора решаться, а Львам - выходить из тени
Знай
2026-10-16T01:30:13Z
Стало известно, как лучше сохранить картофель до весны
AgroNews
2026-10-15T19:21:49Z
Чеснок вырастет вдвое крупнее: агроном назвал 3 простых шага подготовки грядки осенью
Знай
2026-10-16T04:42:58Z
Европу хотят полностью закрыть для российских туристов: сколько виз Москва может потерять
TSN
2026-10-16T03:48:48Z
Как сохранить тепло и сократить расходы — поможет один предмет из кухни
GlavRed
2026-10-15T16:15:08Z
Никогда не делайте этого с унитазом: сантехники назвали три ошибки, которые могут дорого стоить
TSN
2026-10-03T15:36:22Z
Зачем оставлять разрезанный картофель в ванной на ночь: неожиданный результат
GlavRed
2026-10-02T16:26:37Z
Украинец поразил ценами на жизнь в Словакии
Фокус
2026-10-16T04:51:41Z
"Это начали не школьники": что на самом деле стоит за протестами в школах Франции
ZN UA
2026-10-15T15:36:59Z
Церковный праздник 16 октября: какой старинный обычай защищает дом от зла
Comments UA
2026-10-16T04:03:58Z
Финиш уже близко: петиции о снижении возраста мобилизации до 55 лет не хватает меньше 4 тысяч подписей
Новости Украины
2026-10-02T13:09:36Z
Выплаты пенсионерам после 85 лет: кто имеет право на большую пенсию
Знай
2026-10-16T06:06:10Z
В Украине не хватает работников, но люди не могут найти работу
Новости Украины
2026-10-16T06:03:20Z
Зарплата умершего работника: кому достанутся невыплаченные деньги
Знай
2026-10-16T02:06:53Z
Украинцы изменили мнение о завершении войны: что показал новый опрос
TSN
2026-10-06T13:06:52Z
Польша начала массово перебрасывать к границе Украины Abrams и Patriot: что происходит
Comments UA
2026-10-06T09:24:26Z
Умерла 13-летняя дочь известного актера: названа причина
Фокус
2026-10-02T08:45:28Z
Шорты и хвост: худющую Пугачеву засняли на улице с Галкиным
GlavRed
2026-10-12T09:57:06Z
Муж Ирины Федишин рассказал о сложных родах и потере дочери
MY.UA
2026-10-15T07:08:08Z
«Рот, полный крови»: Виктор Павлик экстренно госпитализирован после операции
MY.UA
2026-10-15T12:47:12Z
Платье Шоптенко от Bevza назвали "рубашкой для брачной ночи": хореограф ответила
Знай
2026-10-16T06:06:34Z
Осадчая впервые заговорила о кумовьях Потапа и Насти: что огорчило ведущую?
MY.UA
2026-10-16T00:37:45Z
Григорий Решетник откровенно высказался о Цымбалюке и заинтриговал деталями: что сказал ведущий
TSN
2026-10-15T13:09:11Z
Личная жизнь Ирины Федишин: брак в 19, две свадьбы и потеря дочери на восьмом месяце беременности
TSN
2026-10-15T05:51:05Z
Муж Ирины Федишин: "Я мог потерять не только дочку, но и жену"
MY.UA
2026-10-14T18:17:19Z
Прекратятся ли выплаты пенсий в Украине: эксперты сделали интересный прогноз
TSN
2026-10-02T14:36:14Z
Неожиданное предложение: Как одно пиво может спасти жизнь в Украине?
MY.UA
2026-10-15T13:33:47Z
Пропустите срок — потеряете часть пенсии: ПФУ предупредил украинцев
Знай
2026-10-04T11:36:06Z
Бизнес требует пересмотреть уровень граничных цен на рынке энергетики
TSN
2026-10-02T14:51:56Z
Дополнительная платежка за газ до 2000 грн: украинцам готовят отдельные начисления
Знай
2026-10-16T05:57:42Z
Инвестиции в размере 1,5 млрд грн: в Закарпатье запустили производство стеклопакетов
ZN UA
2026-10-16T05:42:27Z
Доллар подскочил вверх, а евро стремительно полетел вниз: курс валют на 5 октября
GlavRed
2026-10-02T12:49:45Z
Пенсионные выплаты могут остановить из-за пропущенной проверки: как не потерять деньги
Знай
2026-10-14T07:12:34Z
Долги спишут с электронных кошельков: новые правила заработают с 23 октября
Знай
2026-10-13T04:06:23Z
Магнитная буря 16 октября: чего ожидать от активности Солнца
TSN
2026-10-16T03:33:02Z
ТЦК насильно отбирают телефон: 4 шага, которые помогут себя защитить
Знай
2026-10-14T05:15:29Z
Activision считает, что пресса перестала по достоинству оценивать игры серии Call of Duty
GameMag
2026-10-15T18:42:08Z
На Солнце произошла мощная вспышка: сколько баллов будет магнитная буря 7 октября
TSN
2026-10-07T03:36:41Z
Порода, которая опустилась на 90 километров вглубь Земли и вернулась обратно, удивила ученых
ZN UA
2026-10-16T04:18:31Z
Астрономы зафиксировали сигнал из пустого участка космоса: никто не знает, что это
ZN UA
2026-10-16T03:09:19Z
Магнитная буря набирает обороты: когда и кого заденет
TSN
2026-10-04T04:51:24Z
Конец Солнечной системы наступит раньше, чем предполагалось: новый прогноз шокирует
TSN
2026-10-03T21:18:45Z
На планете «выросли» два новых острова: ученые объяснили, как это произошло
TSN
2026-10-03T19:06:30Z
НАТО срочно созывает заседание из-за атак РФ в Черном море: на что в этот раз решился Путин
Comments UA
2026-10-16T06:09:38Z
Бомбардировать до капитуляции: Кремль хочет "выключить" три крупнейших города Украины - NYT
TSN
2026-10-15T15:54:42Z
Кремль отреагировал на ограничения Starlink в Украине: Песков сделал неожиданное заявление
Comments UA
2026-10-14T12:21:39Z
Народного депутата Алексея Гончаренко внесли в базу «Миротворца» после скандальных заявлений
MY.UA
2026-10-06T10:27:20Z
Роберт Пейп: война с Ираном загнала Трампа в ловушку эскалации
Хвиля
2026-10-16T06:12:46Z
Три дня без ударов по НПЗ и массированная атака РФ: Зеленский поставил точку в «перемирии» Трампа
Comments UA
2026-10-16T06:00:21Z
Киев упорно толкают к самому унизительному сценарию остановки войны: эксперт ошеломил последствиями
Comments UA
2026-10-06T10:21:40Z
Украинцев прямо готовят к худшему сценарию уступок Путину: эксперт ошеломил инсайдом
Comments UA
2026-10-06T09:48:18Z
Будет очень неприятной: украинцев предупредили о величайшей катастрофе соглашения с Путиным
Comments UA
2026-10-06T08:09:23Z
Десять точек, одна компания и ноль построенных энергетических установок. Dark Lord покоряет Киев
ZN UA
2026-10-16T05:36:28Z
Везли через Беларусь и Польшу: на Днепропетровщине похоронили военную армию РФ — соцсети
TSN
2026-10-15T18:09:07Z
В Киеве после ночной атаки – экстренные отключения света
Комсомольская правда
2026-10-14T05:01:28Z
На Украину надвигается двойной удар стихии: синоптики предупредили об опасности и назвали города, которые она затронет
TSN
2026-10-13T18:06:18Z
Киев погрузился во тьму: почему экстренные отключения света охватили столицу
MY.UA
2026-10-16T06:15:00Z
РФ массированно ударила под Киевом: "прилеты" в четырех районах, есть разрушения и раненые
TSN
2026-10-16T06:09:15Z
На фронте погибла оператор FPV-дронов Валерия Степанова с позывным «Демон»
ZN UA
2026-10-13T17:01:41Z
Гороскоп на сегодня, 13 октября: Скорпионам пора читать между строк, а Близнецам - ловить возможности
Знай
2026-10-13T01:30:36Z
Редкий Fiat Barchetta заметили в Киеве: почему его называют "маленькой лодкой"?
MY.UA
2026-10-09T18:29:02Z
Конкурент Ford Puma: чем удивит новый Hyundai Bayon
Фокус
2026-10-13T07:27:09Z
Почему гибрид может разочаровать: пять недостатков, о которых в автосалоне умалчивают
Фокус
2026-10-12T14:03:01Z
Штраф до 680 грн за изношенные шины: какой протектор разрешён водителям зимой
Знай
2026-10-02T20:15:43Z
Маск представил Tesla Roadster: спорткар летал и разгонялся до 100 км/ч за 0,81 секунды
MY.UA
2026-10-16T05:59:41Z
Porsche готовит бензиновую замену Macan: прототип заметили на тестах
Фокус
2026-10-15T12:57:45Z
В Киеве заметили ультраредкий "Гелендваген": всего 120 в мире
Фокус
2026-10-15T09:12:54Z
Sony представила лимитированный контроллер DualSense в стиле Gran Turismo — выйдет в декабре
GameMag
2026-10-15T01:04:50Z
Водители думают, что у них есть 200 метров: на самом деле камеры фиксируют скорость иначе
TSN
2026-10-14T11:54:23Z
Toyota Land Cruiser 5 лет простоял на улице без присмотра: получилось ли его "оживить"
Фокус
2026-10-14T11:42:23Z
Реванш между Даниэлем Дюбуа и Фабио Уордли: детали поединка
Gazeta UA
2026-10-14T14:33:30Z
Дом украинского боксера Усика пострадал от российского обстрела
ZN UA
2026-10-02T14:51:45Z
Лидер сборной Дании в матче против Португалии отпраздновал гол в стиле Роналду
ZN UA
2026-10-02T09:09:33Z
Трещины на стекле: как атака РФ изменила жизнь семьи Усиков
MY.UA
2026-10-02T10:23:34Z
Игроки сборной Украины положительно оценили нового тренера Мальдеру после первого сбора
Знай
2026-10-15T22:21:51Z
Бенфіка з Трубіним і Судаковим розбила Селтік
Football.ua
2026-10-15T20:54:39Z
Непобедимый "Манчестер Сити" уничтожил "Ливерпуль" 3:0 после финансового скандала
MY.UA
2026-10-12T02:52:45Z
"Мы доминировали": Мальдера назвал причины поражения сборной Украины от венгров
ZN UA
2026-10-05T21:54:41Z
Мальдера объявил заявку: семь игроков пропустят матч Украины с Венгрией
MY.UA
2026-10-05T06:29:33Z