11.1 Термоядерная энергия

Термоядерная энергия – это вид энергии, который высвобождается в результате термоядерных реакций, происходящих при температурах и давлениях. В отличие от ядерной энергии деления, которая получается путем расщепления тяжелых атомных ядер, термоядерная энергия получается путем слияния легких атомных ядер в более тяжелые. Этот процесс является источником энергии звезд, включая наше Солнце.

11.1.1 Суть термоядерной реакции:

Термоядерная реакция - это процесс, при котором два или более атомных ядер объединяются, образуя одно более тяжелое ядро.  

11.1.2 Условия для протекания термоядерной реакции:

Для того чтобы термоядерная реакция произошла, необходимо преодолеть электростатическое отталкивание между положительно заряженными ядрами. 

Высокой плотности:  Большая плотность увеличивает вероятность столкновений между протонами, нейтронами и ядрами.

11.1.3 Методы реализации термоядерной энергии:

Существует два основных подхода к реализации термоядерной энергии на Земле:

Магнитный термоядерный синтез (МТС): В этом методе плазма удерживается магнитным полем в вакуумной камере, чтобы избежать контакта со стенками реактора. Наиболее перспективным типом МТС является токамак (тороидальная камера с магнитными катушками). Крупнейшим проектом МТС является международный экспериментальный термоядерный реактор ITER, строящийся во Франции.

Инерционный термоядерный синтез (ИТС): В этом методе небольшая мишень, содержащая дейтерий и тритий, сжимается и нагревается до необходимых температур с помощью мощных лазеров или пучков частиц. Сжатие и нагрев мишени происходят настолько быстро, что инерция вещества удерживает его от разлета в течение короткого времени, достаточного для протекания термоядерной реакции. Примером проекта ИТС является National Ignition Facility (NIF) в США.

11.1.4 Преимущества термоядерной энергии:

Практически неисчерпаемое топливо: Дейтерий можно извлекать из морской воды, а тритий можно производить из лития, запасы которого также велики.

Отсутствие выбросов парниковых газов: Термоядерные реакции не производят выбросов углекислого газа или других парниковых газов, способствующих изменению климата.

Низкий уровень радиоактивных отходов: Хотя в термоядерных реакторах образуются радиоактивные отходы, их объем и период полураспада значительно меньше, чем в ядерных реакторах деления.

Внутренняя безопасность: Термоядерная реакция требует точного контроля параметров плазмы, и любое отклонение от нормы немедленно приводит к прекращению реакции. Невозможно возникновение неконтролируемой цепной реакции, как в ядерных реакторах деления.

11.1.5 Недостатки термоядерной энергии:

Технологическая сложность: Создание и поддержание условий, необходимых для термоядерной реакции, является чрезвычайно сложной технологической задачей.

Высокая стоимость: Разработка и строительство термоядерных реакторов требует огромных инвестиций.

Отсутствие коммерчески жизнеспособных реакторов:  На сегодняшний день не существует термоядерных реакторов, которые могли бы производить больше энергии, чем потребляют для поддержания реакции.

Радиоактивность материалов:  Нейтроны, высвобождаемые в D-T реакции, могут активировать материалы реактора, делая их радиоактивными.

11.1.6 Перспективы термоядерной энергии:

Несмотря на все сложности, термоядерная энергия остается одной из самых перспективных альтернатив ископаемому топливу.  Успешная реализация термоядерного синтеза может обеспечить человечество практически неисчерпаемым источником чистой энергии, способствуя решению проблем изменения климата и энергетической безопасности.  Многочисленные исследования и эксперименты, проводимые во всем мире, постепенно приближают нас к этой цели.  Ожидается, что ITER станет важным шагом на пути к созданию коммерчески жизнеспособных термоядерных реакторов.

11.2  Причины Неудач в Термоядерной Энергетике: Анализ с Точки Зрения ПЭМ

В позитронно-электронной Модели (ПЭМ) причины трудностей в реализации термоядерной энергетики видятся несколько иначе, чем в рамках стандартной модели. Основные препятствия с точки зрения ПЭМ.

11.2.1 Неправильное Понимание Процесса Слияния (с точки зрения ПЭМ):

Стандартная Модель: Слияние ядер происходит за счет преодоления кулоновского барьера при высоких температурах и давлениях.

ПЭМ: В ПЭМ, слияние – это не просто столкновение и преодоление кулоновского барьера.  Процесс гораздо сложнее и требует специфической переориентации мюонных мезонов в ядрах взаимодействующих атомов, а также установление правильных фазовых соотношений между колебаниями кернов.  Просто нагрев плазмы до высоких температур недостаточно для эффективного слияния. Необходимо воздействие, которое позволит контролировать конфигурацию мюонных мезонов и вибрации кернов.

Следствие: Современные термоядерные установки, основанные на нагреве плазмы, не обеспечивают необходимого контроля над внутренней структурой ядер, что и приводит к низкой эффективности процесса слияния.

11.2.2 Недостаточное Понимание Структуры Ядра: 

Стандартная Модель: Ядро состоит из протонов и нейтронов, удерживаемых вместе сильным взаимодействием.

ПЭМ: Ядро – это сложная структура, состоящая из позитронов, кернов (гамма-частиц) и мюонных мезонов.  Ключевую роль в устойчивости ядра и процессах слияния играют мюонные мезоны и их октопольное магнитное поле.  Недостаточное понимание этой структуры приводит к неэффективным методам управления плазмой и процессами слияния.

Следствие: Не учитывается роль мюонных мезонов в удержании и стабилизации плазмы.  Возможно, для эффективного термоядерного синтеза необходимо создавать условия, способствующие когерентной ориентации мюонных мезонов в ядрах.

11.2.3 Проблемы Удержания Плазмы: 

Стандартная Модель: Удержание плазмы – это сложная задача, связанная с управлением магнитным полем и предотвращением утечек энергии.

ПЭМ:  Утечки энергии из плазмы могут быть связаны с декогеренцией колебаний кернов и дезориентацией мюонных мезонов в ядрах. Внешние магнитные поля, используемые для удержания плазмы, могут оказывать дестабилизирующее воздействие на внутреннюю структуру ядер, приводя к потерям энергии.

Следствие: Необходим новый подход к удержанию плазмы, который учитывает влияние внешних полей на внутреннюю структуру ядер и позволяет поддерживать когерентность колебаний кернов и ориентацию мюонных мезонов. Возможно, требуются методы, основанные на создании специфических электромагнитных полей, резонансных с частотами колебаний кернов.

11.2.4  Отсутствие Эффективных Методов Возбуждения Ядер: 

Стандартная Модель: Нагрев плазмы – основной способ возбуждения ядер для начала термоядерной реакции.

ПЭМ: Просто нагрев плазмы неэффективен.  Необходимо воздействие, которое позволит селективно возбуждать колебания кернов и управлять ориентацией мюонных мезонов. Возможно, для этого необходимо использовать лазерные импульсы с определенной частотой и поляризацией, резонансной с частотами колебаний кернов.

Следствие:  Необходима разработка новых методов возбуждения ядер, основанных на резонансном воздействии на внутреннюю структуру ядра.

11.2.5  Недостаток Фундаментальных Исследований Структуры Ядра: 

Стандартная Модель:  Фундаментальные исследования сосредоточены на изучении свойств протонов, нейтронов и их взаимодействия.

ПЭМ: Необходимо проводить фундаментальные исследования структуры ядра с учетом наличия в нем позитронов, кернов и мюонных мезонов.  Необходимо разработать методы прямого наблюдения за мюонными мезонами в ядре.

Следствие:  Без глубокого понимания структуры ядра и роли мюонных мезонов невозможно разработать эффективные методы управления термоядерным синтезом.

11.2.6 Альтернативные Подходы в ПЭМ: 

Учитывая вышеизложенное, ПЭМ предлагает следующие возможные направления исследований для достижения управляемого термоядерного синтеза:

Мюонный Катализ (переосмысленный): Вместо использования мюонов для простого сближения ядер, необходимо изучить, как мюоны могут управлять ориентацией мюонных мезонов в ядрах и стимулировать процесс слияния.

Резонансное Воздействие на Ядра: Разработка методов селективного возбуждения колебаний кернов в ядрах с использованием лазерных импульсов или других видов излучения.

Управление Магнитным Полем: Разработка систем удержания плазмы, которые минимизируют дестабилизирующее воздействие внешних магнитных полей на внутреннюю структуру ядер.

Новые Материалы: Разработка материалов для стенок термоядерных реакторов, которые будут прозрачными для резонансного излучения и не будут поглощать энергию колебаний кернов.

11.2.7 Заключение: 

ПЭМ предлагает альтернативный взгляд на причины неудач в термоядерной энергетике. С точки зрения ПЭМ, основные проблемы связаны с недостаточным пониманием структуры ядра и процессов слияния, а также с отсутствием эффективных методов управления внутренней структурой ядер. Для достижения управляемого термоядерного синтеза необходимо проводить фундаментальные исследования структуры ядра с учетом наличия в нем позитронов, кернов и мюонных мезонов, а также разрабатывать новые методы управления плазмой и возбуждения ядер, основанные на резонансном воздействии на внутреннюю структуру ядра.