digital-physics-atom

Термоядерный реактор

Продолжаем попытку получить энергию из ядерных реакций, начатую в предыдущей статье, и на этот раз сфокусируемся на термоядерном синтезе! Убеждать кого-либо в невероятной пользе, которую сулит термоядерная энергия, наверное не нужно - широко доступное топливо (водород, литий) и небывалые мощности сулят навсегда избавить человечество от энергетического голода!

Токамак с магнитным полем

Токамак с магнитным полем

Дело за малым - построить и запустить термоядерный реактор! За прошедшие с момента открытия термоядерного синтеза полвека учеными было предложено множество разных способов  это сделать, и сегодня мы остановимся на одном из них (возможно, наиболее близком к реализации) - токамаке. Для тех же, кому хочется всего и сразу, предлагаем почитать обширнейшую статью: http://www.popmech.ru/science/12621-zvezdy-na-zemle-termoyad/#full

Что же скрывается за загадочным словом "токамак"? Расшифровывается оно довольно просто - ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками. А представляет собой нечто вроде полого бублика, внутри которого с помощью магнитных полей удерживается раскаленная плазма! Конструкция токамака была придумана советскими учеными еще в 50-х годах ХХ века и с тех пор показатели этих реакторов только улучшались. Уже в 60-х годах удавалось получать плазму с температурой более 10 миллионов кельвин! Существующие сегодня реакторы позволяют достигать еще более высоких температур, вплоть до сотен миллионов кельвин!

Зависимость получаемой энергии от температуры для различных реакций.

Зависимость получаемой энергии от температуры для различных реакций.

Возникает резонный вопрос - а зачем же нужны такие высокие температуры? Тут все просто - чтобы запустить реакцию синтеза необходимо свести два ядра очень близко друг к другу, преодолев межъядерное отталкивание (два положительно заряженных ядра отталкиваются по закону Кулона). Т.к. энергия прямо пропорциональна температуре (умноженной на константу Больцмана) то, чтобы сообщить ядрам необходимую энергию, достаточно их просто нагреть. Сделав соответствующий расчет (как в одном из видео из предыдущей статьи), получаем энергию порядка десятков-сотен миллионов градусов. Температура также оказывает большое влияние на то, сколько энергии мы в итоге получаем при синтезе - и у этой зависимости есть свой максимум.

Итак, что нам нужно сделать, чтобы поджечь реактор? Для начала закачаем в его вакуумную камеру рабочее вещество (например, дейтерий с тритием). Затем мы создаем в камере электрическое поле, что приводит к появлению протекающего через рабочее вещество тока и зажиганию плазмы. Ток в плазме нам нужен по двум причинам: он нагревает плазму (закон Ома помните?) и создает вокруг себя магнитное поле. Однако, чтобы разогреть плазму до температур в миллионы кельвин, нужно дополнительно использовать либо микроволновое излучение, либо запускать в камеру быстрые нейтральные атомы.

Сегодня создание работающего термоядерного реактора переходит в финальную фазу благодаря международному проекту ITER -  International Thermonuclear Experimental Reactor. Общая схема его работы представлена на замечательной картинке ниже.

 International Thermonuclear Experimental Reactor

International Thermonuclear Experimental Reactor.
Источник: http://masterok.livejournal.com/

Сам проект, безусловно, достоин отдельной статьи, коих на просторах интернета существует огромное множество. Нам понравилась вот эта статья http://masterok.livejournal.com/207862.html?thread=19688950, которую мы вам и рекомендуем.  Остается только надеяться, что реактор удастся запустить в ближайшие пять лет, т.к. сроки его строительства многократно увеличивались.

Надеемся, вам было с нами интересно! А если хотите еще, то вот отличное видео на тему термояда:

Как всегда, про статью можно рассказать друзьям с помощью одной из кнопок ниже! 😉

Комментарии: