Термоядерный ликбез. FAQ

В предыдущих постах я столкнулся с тем, что далеко не все понимают, что такое термоядерный синтез, чем он хорош, и чем отличается от ядерных реакций. Поэтому решил написать пару научно-популярных статей. Предупреждаю, это попытка объяснить сложные вещи на пальцах. Многие тонкости и нюансы мы потеряем, но для общего понимания они не нужны. Пробежимся в режиме вопрос-ответ.

Что такое термоядерный синтез, чем он отличается от ядерной реакции?
(нудно) на самом деле термоядерная реакция является разновидностью ядерной реакции, но чаще всего когда говорят о ядерной реакции имеют в виду деление, для упрощения мы будем считать так
Мы все в школе учили устройство атома. Электроны летают вокруг ядра, которое в свою очередь состоит из нейтронов и протонов. Дальше идет темный, густой и непонятный лес, потому что логично спросить, а из чего состоит... и попасть в поток непонятной информации. Однако, наверняка, вы, как и я в детстве представляли себе все эти частицы как некие шарики - красные, синие. Потому что так было нарисовано в учебнике.
Так вот ядерная реакция - это когда мы берем и разрываем ядра, крушим и ломаем атомы, получая из одного вещества другое, и получаем хороший кусок энергии от каждого атома.
Термоядерная реакция, с точностью до наоборот. Мы берем и собираем из более простого вещества более сложное. Т.е. мы заставляем ядра собраться в новом порядке. Энергии при этом тоже хорошо.

Почему опасно ядерное деление?
Во-первых, потому что оно связано со словом радиоактивность. Причем на всех стадиях жизни. Чтобы начать промышленную ядерную реакцию (для получения электроэнергии) нам надо работать с радиоактивными веществами (уран, плутоний). Добыть радиоактивные вещества, несколько раз обогатить, в результате получить еще более радиоактивные вещества. В процессе работы, при расщеплении ядер они выделяют излучения и частицы, которые делают радиоактивным все вокруг.
Во-вторых, ядерная реакция является цепной. Одно ядро разорвали, это вызвало разрыв еще двух ядер и еще, и... взрыв. Когда на атомных станциях производит выделение энергии - это мощный управляемый ядерный взрыв. На кончике лезвия.
В-третьих, после того, как мы закончили цикл работы атомной станции с ядерной реакцией, у нас не только множество отработанного топлива, но и все вокруг. Все это фонит и с ним надо что-то делать. Причем мы пока придумали один способ, что делать. ЖДАТЬ. Мы сидим и ждем, пока все это радиоактивное и фонящее перестанет радиоактивить и фонить. Мы научились рассчитывать, когда это произойдет.

Я ничего не имею против атомных станций, кроме того, что мы слегка криворуки и сами все можем испортить. Однако, я был на разных атомных крейсерах и щупал ядерную боеголовку. Я категорически против такого использования ядерной энергии

Опасен ли термоядерный синтез?
И да, и нет. С точки зрения радиоактивности и цепной реакции - нет. Точнее так - цепную термоядерную реакцию не удалось получить еще никому. хотя вокруг этого ходит множество спекуляции, мифов и баек. Например одну из них вы можете читать у мастера литературного жанра "конспиралогия" Суворова. Нет, физики на данный момент не знают даже теоретического шанса получить цепную термоядерную реакцию. Потому что это было бы золотой жилой, спасением человечества от возможного энергетического кризиса, открыло бы дорогу в космос (прерываем мечты автора и идем дальше).
Есть свои опасности, связанные с мощным нерадиоактивным излучением. Находиться в реакторе термоядерного синтеза очень небезопасно. В двигатель внутреннего сгорания в момент поджига вы же руки не суете.

Как происходит выработка энергии в ядерном реакторе?
Мы уже говорили об управляемом ядерном делении. Весь вопрос в том, что используется в качестве вещества, которое выделяет энергию, и что в качестве вещества, которое тормозит выделение энергии. Дальше все стандартно - энергией разогреваем воду до пара, паром крутим турбины. Условно говоря так. Если мы вдруг пропустили момент, когда цепная пошла резко вверх: Чернобыльская, Фукусима и так далее.
Как происходит выработка энергии в термоядерном реакторе?
Никак. Потому что нет у нас работающих термоядерных реакторов на планете Земля. Есть идеи, основанные на экспериментах. Особенность запуска термоядерной энергии в том, что нам надо сблизить ядра, например, двух форм водорода, очень близко и/или нагреть. Все разновидности возможных разрабатываемых реакторов сводятся к тому, чтобы сблизить (с помощью давления, магнитного поля, лазера) атомы, находящиеся в четвертом состоянии вещества - плазме. РЕАКЦИЯ - ВСПЫШКА. Мы получили энергию, а дальше стандартный цикл - вода - пар - турбины. Пока что время существования плазмы и реакции в ней исчисляется единицами миллисекунд.

Кто занимается созданием термоядерных реакции?
Когда ответ был прост - ITER. Ученые мира из разных стран и с разными суммами денег решили строить первый большой экспериментальный реактор. Но было это очень давно. Решались технические вопросы, придумывались теории, проверялись практикой. Основная проблема звучала и звучит так - "как управлять плазмой". В последнее время наука сделала два серьезных шага вперед, которые помогают в этом направлении - быстрые компьютеры и интерфейсы и мощные лазеры. У многих возник вопрос - а зачем нам большой (ооочень большой) термоядерный реактор, если мы можем сделать небольшой рабочий вариант. Вопрос витал в воздухе, и появилось некое множество как стартапов, так и разработок больших компании (например, Lockheed Martin) в этой сфере. Но это тема отдельного поста.

Я старался написать все просто и понятно, но, возможно, у вас возникли вопросы. С удовольствием постараюсь на них ответить.

Автор картинки: Wykis - собственная работа, based on w:File:D-t-fusion.png, Общественное достояние