Термоядерная энергетика будоражит умы уже не одного поколения ученых

Популярная механикаНаука

Как удержать Солнце: материалы для термоядерных реакторов, и причем здесь пыль

Термоядерная энергетика будоражит умы уже не одного поколения ученых. Высокий энергетический выход, практические безграничные резервы топлива, отсутствие захораниваемых радиоактивных отходов – все это делает ее крайне привлекательной.

Автор: Ярослав Садовский, к. ф-м.н, доцент кафедры "Физика плазмы" института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ

Наиболее перспективным кандидатом на роль термоядерного реактора на данный момент является токамак – установка, изобретенная в СССР, в которой зажигается плазменный шнур в форме бублика. Несмотря на то, что ни на одном токамаке в мире пока еще не получен положительный выход энергии, продолжают строиться новые, все более сложные, технологичные и дорогие токамаки. Уж очень привлекательна цель! Фото: NFRI

Одной из основных проблем современных токамаков является выбор материалов, контактирующих с плазмой, или, как их еще называют, материалов первой стенки. Знакомые с принципом работы токамака могут возразить: в токамаке плазменный шнур удерживается магнитным полем, и плазма не должна касаться стенки. И теоретически это могло бы быть так, если бы не множество эффектов, нестабильностей и неидеальностей, из-за которых плазма потихоньку все же «просачивается» к стенкам. Это вызывает распыление материала первой стенки, и соответственно загрязнение плазмы атомами этого материала, которые сразу же ионизуются.

Ионизованные частицы в плазме испускают так называемое тормозное излучение, интенсивность которого пропорциональна заряду частицы в квадрате. Термоядерная плазма в идеальном случае содержит два изотопа водорода: дейтерий и тритий, у каждого из которых всего лишь по одному протону в ядре. В случае попадания в плазму, например, углерода с 6 протонами в ядре и полной его ионизации, тормозное излучение от такого иона будет в 36 раз выше, чем от ядра дейтерия. Таким образом, при загрязнении плазмы атомами первой стенки сильно увеличивается общее тормозное излучение из плазмы, которое «выкачивает» из нее энергию, и, соответственно, не позволяет ей набрать высокую, необходимую для термоядерных реакций, температуру.

Значит, материалы первой стенки должны состоять из элементов, имеющих как можно более низкий атомный номер. Это одно из основных требований, ограничивающих их выбор. Что же, рассмотрим все самые легкие элементы по порядку.

Первым номером в таблице Менделеева идет водород. Это газ, или в крайнем случае жидкость, так что стенку токамака из него не сделаешь. Номер два – гелий, тоже газ.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Миротворец-империалист Миротворец-империалист

Весь период правления Никита Сергеевич отчаянно боролся за мир

Дилетант
Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит) Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит)

Чему можно научиться, живя в Аргентине?

РБК
Подвеска автомобиля: что нужно знать о разновидностях конструкции Подвеска автомобиля: что нужно знать о разновидностях конструкции

Подвеска автомобиля — из чего она состоит и как устроена?

РБК
Забытая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сыграл свою противоположность Забытая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сыграл свою противоположность

Послужной список Джима Керри открывался очень необычной ролью

VOICE
«Время радикальных экспериментов»: какой была семейная политика в СССР «Время радикальных экспериментов»: какой была семейная политика в СССР

Как СССР использовал тему гендерных свобод для решения экономических вопросов

Forbes
Не клеточки и не огурцы: как правильно называть принты — мы все ошибаемся Не клеточки и не огурцы: как правильно называть принты — мы все ошибаемся

Принты, которые мы часто используем и неправильно называем

Cosmopolitan
Мы боимся говорить о деньгах: почему и как это исправить? Мы боимся говорить о деньгах: почему и как это исправить?

Деньги — одна из самых табуированных тем

Psychologies
Чудовищный эксперимент с медсестрами: почему они были готовы убивать пациентов? Чудовищный эксперимент с медсестрами: почему они были готовы убивать пациентов?

XX век — век чудовищных психологических экспериментов над людьми

Cosmopolitan
Почему не всходят семена: 5 возможных причин Почему не всходят семена: 5 возможных причин

Если семена не всходят. Сорт плохой или это мы что-то делаем не так?

Лиза
Эстетика срезов: как создавалась «Бриллиантовая рука» Леонида Гайдая Эстетика срезов: как создавалась «Бриллиантовая рука» Леонида Гайдая

Кинокритик рассказывает об истории создания «Бриллиантовой руки»

Esquire
Они проснулись. Что делать при укусе клеща и как себя обезопасить: алгоритм действий Они проснулись. Что делать при укусе клеща и как себя обезопасить: алгоритм действий

Рассказываем, как защитить себя от клещей и что делать при укусе

Популярная механика
Культура ненависти Культура ненависти

Зачем человеку ненависть и как с ней жить

СНОБ
Зачем ученые редактируют ДНК человека? Это опасно? Чего ждать в будущем? Зачем ученые редактируют ДНК человека? Это опасно? Чего ждать в будущем?

Что будет, если редактирование генома человека станет нормой

ТехИнсайдер
Rape kit: как собирают доказательства изнасилования в разных странах Rape kit: как собирают доказательства изнасилования в разных странах

Что такое repa kit и из чего он состоит

Forbes
Гении, филантропы, миллиардеры: 12 фильмов о бизнесменах и их успехе Гении, филантропы, миллиардеры: 12 фильмов о бизнесменах и их успехе

Лучшие художественные и документальные фильмы про бизнес и успех

Forbes
Когда терапевт ранит. Интервью с клиническим психологом Екатериной Оксанен о травмирующей психотерапии Когда терапевт ранит. Интервью с клиническим психологом Екатериной Оксанен о травмирующей психотерапии

Клинический психолог — что такое абьюзивная психотерапия?

СНОБ
Колоссальное извержение вулкана Пэктусан произошло в конце 946 года Колоссальное извержение вулкана Пэктусан произошло в конце 946 года

Как ученые определили дату извержения вулкана Пэктусан

N+1
Новые хоббиты Новые хоббиты

Герой этой истории из мексиканского города Морелия поселился... внутри холма

SALON-Interior
Страх быть счастливым, пятый из Страх быть счастливым, пятый из

В этом мире случается масса всего странного!

Популярная механика
Смена роли: как вовремя переключиться, чтобы получать бонусы от жизни Смена роли: как вовремя переключиться, чтобы получать бонусы от жизни

Что происходит с нами, когда мы меняем социальные роли?

Psychologies
Назвала дочь в честь затонувшего судна: драматичные истории граждан Российской империи с «Титаника» Назвала дочь в честь затонувшего судна: драматичные истории граждан Российской империи с «Титаника»

Истории «российских подданных» с «Титаника»

Вокруг света
Физики из CMS уточнили массу топ-кварка Физики из CMS уточнили массу топ-кварка

Повторная обработка части данных о рождении топ-кварковых пар

N+1
Травма свидетеля: что делать, если мы наблюдали насилие в детстве Травма свидетеля: что делать, если мы наблюдали насилие в детстве

Чем отличается травма свидетеля от травмы жертвы?

Psychologies
Инвестиции в себя: зачем сегодня россиянки тратятся на пластические операции Инвестиции в себя: зачем сегодня россиянки тратятся на пластические операции

Пластическая хирургия — инвестиция в свое здоровье и красоту

Cosmopolitan
Молитвы, многодетство и ручной труд: как живут старообрядцы в алтайской глубинке (фоторепортаж) Молитвы, многодетство и ручной труд: как живут старообрядцы в алтайской глубинке (фоторепортаж)

Старообрядцы: 67 км от села Алтайское, село Куяча, где живут Огневы

Вокруг света
Первая любовь: этапы, через которые предстоит пройти нашим детям Первая любовь: этапы, через которые предстоит пройти нашим детям

Что происходит с ребенком во время первой влюбленности и как его поддержать?

Psychologies
10 причин избыточного веса: как найти проблему 10 причин избыточного веса: как найти проблему

Перестаньте ругать себя. Лишний вес – очень сложная проблема

Популярная механика
Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор

Способы воспитания, о которых рассказывал Макаренко, актуальны до сих пор

Cosmopolitan
Поколение «сэндвич»: почему 50-летние так и не пожили в свое удовольствие Поколение «сэндвич»: почему 50-летние так и не пожили в свое удовольствие

Поколение «сэндвич» — почему их жизнь проходит в тисках между «надо» и «должен»

Psychologies
Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви Зинаида Гиппиус. В поисках утраченной любви

Зинаида Гиппиус — декадентская мадонна

Караван историй
Открыть в приложении