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

Сайлентблок: что это, зачем нужен и когда менять Сайлентблок: что это, зачем нужен и когда менять

Несмотря на простоту конструкции, сайлентблоки выполняют очень важные функции

РБК
«Бывший муж привел нашу маленькую дочь на встречу с любовницей» «Бывший муж привел нашу маленькую дочь на встречу с любовницей»

Как сделать минимальным ущерб от развода для маленького ребенка?

Psychologies
Как воскресить мамонта: ДНК поможет ученым оживить шерстистого гиганта Как воскресить мамонта: ДНК поможет ученым оживить шерстистого гиганта

Можно ли воссоздать мамонта и отправить его заселять Якутию?

Популярная механика
Магический феминизм Магический феминизм

«Пронзительно громко»: экранизация Сесилии Ахерн

Weekend
Фуллерен увеличил каталитическую активность меди в реакции гидрирования Фуллерен увеличил каталитическую активность меди в реакции гидрирования

Выход синтеза этиленгликоля вырос в девять раз

N+1
Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо

Можно ли построить планер, который взлетает с помощью винта?

Популярная механика
Как понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии Как понять женщину: 5 книг, которые помогут разобраться в устройстве женской психологии

Книги, которые помогут погрузиться во внутренний мир женщины и лучше понять его

Популярная механика
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
Из каторжан в губернаторы: жизнь и необыкновенные приключения Федора Соймонова Из каторжан в губернаторы: жизнь и необыкновенные приключения Федора Соймонова

Жизнь Федора Ивановича Соймонова напоминала остросюжетный роман

Вокруг света
Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст

Можно ли спрогнозировать, как именно мы будем стареть?

Psychologies
Сольресоль, волапюк и еще 7 искусственных языков Сольресоль, волапюк и еще 7 искусственных языков

Умы лингвистов давно будоражит идея создать универсальный язык

Вокруг света
Склонность птиц притворяться ранеными ради защиты гнезда от хищников оказалась широко распространенной Склонность птиц притворяться ранеными ради защиты гнезда от хищников оказалась широко распространенной

Некоторые птицы обманывают хищников, притворяясь, что у них сломано крыло

N+1
Как определить серьезные заболевания по лицу: на эти признаки сразу обращают внимание врачи Как определить серьезные заболевания по лицу: на эти признаки сразу обращают внимание врачи

Отеки, высыпания, краснота на лице — какие болезни сопровождают эти симптомы

Популярная механика
Одержимость памятью: как воспоминания помогают нам отпускать прошлое Одержимость памятью: как воспоминания помогают нам отпускать прошлое

Почему возвращение к прошлому опыту и работа с горем могут быть полезны

Psychologies
Папа, плати! Папа, плати!

С кого будут взимать алименты в 2022 году

Лиза
Самый смертоносный остров на Земле: бывший остров Возрождения на границе Казахстана и Узбекистана Самый смертоносный остров на Земле: бывший остров Возрождения на границе Казахстана и Узбекистана

СССР создал опаснейшее место, и оно до сих пор в полном расцвете злодейских сил

Maxim
Долой комплексы! 10 вещей, из-за которых не следует переживать Долой комплексы! 10 вещей, из-за которых не следует переживать

Помни: ты не обязана вписываться в кем-то придуманные стандарты

VOICE
5 необычных упражнений против эмоционального выгорания 5 необычных упражнений против эмоционального выгорания

Как избежать эмоционального выгорания в семье?

Psychologies
Вернуть награды императору! Вернуть награды императору!

Недавно в Петербурге завершилась масштабная реставрация памятника Николаю I

Дилетант
Круглый год с крепким иммунитетом: 14 полезных продуктов Круглый год с крепким иммунитетом: 14 полезных продуктов

Какие продукты повышают иммунитет у взрослых людей

VOICE
Мошенники придумали способ обойти техосмотр: что будет за подделку Мошенники придумали способ обойти техосмотр: что будет за подделку

Эксперты предупредили о поддельном техосмотре

РБК
Какой была легальная проституция в Царской России Какой была легальная проституция в Царской России

Полтора века назад в России начали легально зарабатывать деньги на сексе

Maxim
Где проще общаться — в Сети или в реальной жизни? 69% людей считают, что в Сети Где проще общаться — в Сети или в реальной жизни? 69% людей считают, что в Сети

Почему люди считают, что знакомиться в интернете значительно проще

Cosmopolitan
Решай как аналитик: объясняем задачи из материала «От простого к сложному» Решай как аналитик: объясняем задачи из материала «От простого к сложному»

Математические задачки, проверяющие некоторые важные для аналитиков качества

N+1
Проклятая русская Джоконда: почему картина «Неизвестная» приносит несчастья Проклятая русская Джоконда: почему картина «Неизвестная» приносит несчастья

Даже те, кто не знает названия картины, вздрагивают, увидев ее

Cosmopolitan
Умные алгоритмы онлайн-кинотеатров: как искусственный интеллект диктует нам, что посмотреть этим вечером Умные алгоритмы онлайн-кинотеатров: как искусственный интеллект диктует нам, что посмотреть этим вечером

Почему технологии искусственного интеллекта так важны для контентных платформ

Популярная механика
Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина

Палеоантропологи исследовали пяточную кость, обнаруженную во время раскопок

N+1
Без зубрежки: 5 захватывающих книг о математике Без зубрежки: 5 захватывающих книг о математике

Книги, написанные математиками об их любимом предмете

Популярная механика
Ведение дневника, спорт и другие занятия, которые помогают справиться со стрессом Ведение дневника, спорт и другие занятия, которые помогают справиться со стрессом

«Похитители счастья» — сборник советов для людей с тревожным расстройством

СНОБ
Водоросли с богатым прошлым и большим будущим: все о пользе и вреде морского мха Водоросли с богатым прошлым и большим будущим: все о пользе и вреде морского мха

Морской мох давно используется в производстве продуктов и косметики

Вокруг света
Открыть в приложении