Наша планета купается в потоках света и тепла, и все это - благодаря ядер­ным реакциям синтеза, идущим на Солнце. А можем ли мы здесь, на Земле, получать энергию ядерного синтеза и применять ее - без всякой угрозы - для нужд человечества? На Солнце четыре ядра водорода (четыре протона) сли­ваются в ядро гелия. Его масса меньше, чем масса четырех протонов. Недо­стающая масса превращается в энергию согласно соотношению Эйнштейна Е = тс2. Огромные давления и температуры, необходимые для протекания на Солнце реакций синтеза, создаются его огромной гравитацией.

Ученые пытаются осуществить ядерные реакции синтеза на Земле, созда­вая достаточно высокие температуры и плотности, так что газ, состоящий из изотопов водорода (дейтерия и трития), становится плазмой, смесью свобод­ных ядер и электронов. Эти ядра могли бы слиться, образуя ядра гелия и сво­бодные нейтроны и высвобождая энергию. К сожалению, никакой материал не выдерживает высоких температур, необходимых для протекания реакций синтеза. Одно из возможных решений этой задачи -токамак. В токамаке применяется сложная система магнитных полей, которая сжимает и удержи­вает плазму в вакуумной камере в форме тора (бублика). Плазму можно на­греть магнитным сжатием, микроволновым изучением, электрическим полем и пучком быстрых нейтральных атомов. Далее плазма циркулирует в токама­ке, не касаясь его стенок. Самый большой в мире токамак ITER сооружается сейчас во Франции.

Ученые продолжают совершенствовать свои токамаки, ставя целью создать установку, в которой производится больше энергии, чем затрачивается на под­держание ее работы. Будь такой токамак построен, он был бы очень выгоден. Во-первых, легко получить нужное ему (небольшое) количество топлива. Во-вторых, реакция синтеза не создает проблемы высокорадиоактивных отходов, которая существует для современных ядерных реакторов деления, где боль­шой выход энергии сопровождает развал тяжелых ядер (например, урана) на меньшие части.

Токамак был изобретен в 1950-х гг. советскими физиками Игорем Таммом и Андреем Сахаровым и усовершенствован Львом Арцимовичем. В наши дни ученые изучают также возможное инерционное удержаниегорячей плазмы с помощью лазерных пучков света.

 


 

Установка NSTX (Национальный сферический тороидальный эксперимент) - сфери­ческий токамак, построенный в Принстонской лаборатории физики плазмы в сотруд ничестве с Национальной лабораторией Оук-Ридж. Колумбийским университетом (Нью-Йорк) и Университетом шт. Вашингтон (Сиэттл).

 

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru