Троэнергетики и её современное состояние

10.2.2. Термоядерная энергетика 
Одним из возможных путей решения проблемы энергообеспече-
ния является овладение реакцией управляемого синтеза легких элемен-
тов – практически неисчерпаемым источником энергии. На единицу ве-
са термоядерное топливо дает в 10–20 млн раз больше энергии, чем ор-
ганическое топливо. 
Впервые мысль о том, что основная доля энергии звезд и Солнца 
выделяется при синтезе легких элементов, т. е. в ходе термоядерных ре-
акций, была высказана в 1928 г.
Для практического использования в энергетике сегодня рассмат-
ривают в основном три реакции: 
D + Т → n + 
4
He;
(1) 

---

233
3
He + D → p + 
4
He;
(2) 
n + 
3
He
D + D ,
(3) 
р + Т
где D и Т – изотопы водорода: дейтерий и тритий; n и p – нейтроны и 
протоны, соответственно; 
3
H
,
4
H – трех- и четырехзарядные ядра гелия, 
т. е. альфа-частицы. 
Особый интерес представляют реакции (1) и (2). Первая – благо-
даря наибольшему количеству выделяющейся энергии, вторая вследст-
вие более простого решения проблемы «топлива» и отсутствия наве-
денной радиации. 
Одна из компонент «топлива» – дейтерий – сравнительно доступ-
на. В природе дейтерий содержится в воде: один из каждых 6700 атомов 
водорода имеет дейтериевое ядро. Тритий радиоактивен, имеет период 
полураспада 12,3 года, и поэтому в природе в больших количествах его 
нет. Однако его можно нарабатывать из лития или его солей в оболочке 
вакуумной камеры реактора. Нейтрон, вылетевший из плазмы, при 
взаимодействии с литием отдает большую часть энергии на нагрев ли-
тия и производит в среднем полтора атома трития. 
Вторая проблема, возникающая при реализации реакции (1), – на-
веденная радиация – обусловлена трансмутацией ядер материалов, об-
разующих структуру реактора и его компонентов, под действием быст-
рых нейтронов. Однако исследования показали, что правильный выбор 
конструкционных материалов позволит поддерживать ее на безопасном 
уровне. 
Реакция (2) привлекательна прежде всего тем, что необходимое 
для неё «топливо» – гелий-3 (
3
He) – в огромных количествах (порядка 
500 млн т) имеется на Луне, откуда он может транспортироваться на 
Землю. Сразу несколько стран заявили о планах добычи на Луне полез-
ных ископаемых, в первую очередь гелия-3: США, Россия, Китай, Ин-
дия, Япония, Европейское космическое агентство и др. США уже разра-
ботали соответствующий рабочий проект. Руководство НАСА предла-
гает сделать проект лунной базы международным, по типу МКС. 
Пока усилия физиков сосредоточены на технологическом вопло-
щении реакции (1), т. е. на синтезе дейтерия и трития с выделением 
энергии в количествах, представляющих интерес для «большой» энер-
гетики. Заботы о топливе для управляемого термоядерного синтеза 
(УТС) промышленного масштаба представляются несколько прежде-
временными при анализе проблем с его осуществлением, над которыми 
физики работают уже около 60 лет.

---

234
Многолетние исследования УТС показали, что создание про-
мышленного реактора (термоядерной электростанции) – дело отдален-
ного будущего (успехи первых десятилетий освоения УТС позволяли 
физикам обещать энергетическое изобилие благодаря созданию «руко-
творных Солнц» уже к концу XX столетия). 
На первых этапах освоения УТС основными проблемами виде-
лись две: 
 
поддержание температуры (Т) дейтерий-тритиевой смеси (плаз-
мы) на уровне по крайней мере 50 млн град. (4,5 кэВ); 
 
удержание высокотемпературной плазмы в изолированном от сте-
нок состоянии в течение определённого времени (время удержа-
ния или энергетическое время – τ). 
Произведение этих величин и концентрации частиц в плазме 
(n, τ, T) должно быть не менее 2·10
24
с·эВ/м
3
(критерий Лоусона). 
Для реализации этого пути было предложено магнитное удержа-
ние плазмы в реакторе, названном токамак – тороидальная камера с