Управляемый термоядерный синтез — процесс, при котором два легких атома, чаще всего изотопы водорода, сливаются в один. При этом выделяется огромное количество энергии. Такой же механизм работает в недрах звезд. Если человечество сможет запустить стабильный синтез на Земле, оно получит почти безграничный источник чистой энергии без выбросов углекислого газа.
Над этим работает множества стран. Уже построены десятки экспериментальных установок. Следующий шаг — демонстрационные реакторы, которые смогут выдавать энергию в сеть. Но чтобы они начали работать, потребуется один ключевой элемент — литий. Точнее, его редкий стабильный изотоп — литий-6.
Внутри термоядерного реактора нейтроны, рождающиеся при синтезе, должны бомбардировать специальную оболочку из лития. При этом литий-6 поглощает нейтрон и распадается на гелий и тот самый жизненно важный тритий. Так реактор сам воспроизводит свое топливо.
Проблема в том, что этот изотоп составляет всего 7,5 процентов от всего природного лития, остальное — литий-7. Но именно литий-6 лучше всего подходит для устойчивой термоядерной реакции.
Статья по теме: Химики нашли способ сделать добычу лития-6 для термоядерного топлива более экологичной
Чтобы использовать его в реакторах, приходится обогащать сырье — увеличивать содержание лития-6 до 50, а в некоторых случаях до 90 процентов. Только тогда можно говорить о запуске полноценной энергетической установки.
По расчетам Сэмюэла Уорда из британской компании Woodruff Scientific LTD, на запуск одного демонстрационного реактора потребуется от 10 до 100 тонн обогащенного лития. А ведь это только один реактор. Если термоядерная энергетика станет реальностью, таких установок будут сотни. Потребность вырастет кратно.
Проблема в том, что промышленного процесса для масштабного обогащения лития-6 не существует. По оценке экспертов, сейчас мировые запасы обогащенного лития-6 почти равны нулю.
Статья по теме: Современный “Финансист”: миллиардеры осваивают новую энергетическую сферу для инвестиций, которая обещает баснословную прибыль
В середине прошлого века ситуация была другой. С 1952 по 1963 год в США произвели около 442 тонн лития-6. Тогда он использовался для производства ядерного оружия. Но добывали его методом, который включал токсичную ртуть. Загрязнение было таким сильным, что ликвидацию последствий продолжают до сих пор.
Теперь потребности изменились. Вместо небольших партий высокообогащенного лития для боеголовок, нужны большие объемы умеренно обогащенного лития для реакторов. Однако проблема осталась — технология почти та же.
В Германии проект по масштабному обогащению лития получил государственное финансирование. Консорциум во главе с Argentum Vivum Solutions планирует запустить первую установку в Карлсруэ в 2028 году. Один из участников проекта, Томас Гигерих из Института технологии Карлсруэ, признает, что «ртутный процесс» — единственный, который может обеспечить достаточное количество лития в ближайшие годы. Но если говорить о сотнях или тысячах коммерческих установок, этого будет недостаточно. Массовое производство требует иной технологии.
Адам Стайн из исследовательского центра Breakthrough Institute подтверждает: «Процесс на основе ртути не сможет поддержать масштабное внедрение термоядерной энергетики».
Значит, нужна альтернатива. И как можно скорее.
Статья по теме: Частной компании впервые удалось нагреть плазму до температуры большей, чем температура ядра Солнца
Работы ведутся. В Великобритании Управление атомной энергетики инвестирует в более чистые методы. Один из них — использование микробов, которые способны избирательно извлекать литий-6. Но пока ни один из новых методов не продемонстрировал коммерческую эффективность.
Главная проблема — нет спроса. Пока не появятся действующие термоядерные установки, бизнес не видит смысла вкладываться в рискованные технологии. Но если не начать разработку уже сейчас, через пятнадцать лет запуск первой станции может сорваться из-за банальной нехватки топлива.
Термоядерная энергия обещает чистое и почти бесконечное электричество. Но ее судьба теперь зависит от металла, который редко попадает в заголовки. Литий-6 — незаметный, но решающий элемент. Без него реакторы не зажгутся. А чтобы его получить, человечеству придется выбрать между токсичным прошлым и еще не готовым будущим. Выбор надо сделать сейчас — пока еще есть время.