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

Яды по классике Яды по классике

Самые знаменитые яды в истории: как они работают и кто стал их жертвами

Популярная механика
Собака - лучший способ борьбы со стрессом. Объясняем почему Собака - лучший способ борьбы со стрессом. Объясняем почему

Не только собаки нуждаются в общении с нами, но и мы зависим от их внимания

Популярная механика
Убийца №3. Эволюция микробов против фармацевтики Убийца №3. Эволюция микробов против фармацевтики

Почему фармацевтика не может догнать эволюцию бактерий

СНОБ
Почему мы часто дарим друг другу странные подарки Почему мы часто дарим друг другу странные подарки

Почему выбор подарков — дело не из простых

РБК
«Устраиваю скандалы мужу из-за прошлых обид. Что делать?» «Устраиваю скандалы мужу из-за прошлых обид. Что делать?»

«Письма гнева» могут помочь безопасным способом выразить свои эмоции

Psychologies
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Какой пылесос лучше: с мешком, с контейнером или с аквафильтром? Какой пылесос лучше: с мешком, с контейнером или с аквафильтром?

Какому типу пылесборника отдать предпочтение

CHIP
Существуют ли молекулы без химических связей? Существуют ли молекулы без химических связей?

Можно ли построить классическую молекулу без химической связи?

Популярная механика
Как вернуть бывшего: психолог комментирует советы блогеров Как вернуть бывшего: психолог комментирует советы блогеров

Мы собрали наиболее часто встречающиеся в блогосфере советы, как вернуть бывшего

Psychologies
Защита от деменции: 3 черты характера, спасающие от старческого слабоумия Защита от деменции: 3 черты характера, спасающие от старческого слабоумия

У кого снижен риск возрастного угасания интеллектуальных способностей?

Psychologies
Сама стояла за кассой: почему все боятся новую главу Zara Сама стояла за кассой: почему все боятся новую главу Zara

Ее называют секретным оружием Zara и одной из провидиц модной индустрии

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

Эксперты предупредили о поддельном техосмотре

РБК
Табло со статистикой смертей в ДТП увеличили количество аварий на дорогах Техаса Табло со статистикой смертей в ДТП увеличили количество аварий на дорогах Техаса

Табло со статистикой смертей на дорогах Техаса отвлекли водителей от дороги

N+1
Чудовищная история Бланш Монье: красавица, запертая на 25 лет Чудовищная история Бланш Монье: красавица, запертая на 25 лет

Любое заточение способно искалечить и тело, и разум человека

VOICE
Счастливый брак с разведенным мужчиной: правила Михаила Лабковского Счастливый брак с разведенным мужчиной: правила Михаила Лабковского

Чем хорош брак с разведенным мужчиной, рассказывает известный психолог

VOICE
Топ-7 самых популярных независимых российских авторов по версии «ЛитРес» Топ-7 самых популярных независимых российских авторов по версии «ЛитРес»

Рейтинг самых популярных российских digital-авторов

РБК
Как миллиардер из Китая за пять лет вошел в топ-20 богатейших людей мира Как миллиардер из Китая за пять лет вошел в топ-20 богатейших людей мира

Как миллиардер Чанпэн Чжао увеличивал свое состояние

Forbes
Сушите весла Сушите весла

Почему ограничения изменят рынок суперъяхт во всем мире и помешают его развитию

Forbes Life
«Я заботился о своих партнершах, а они от меня уходили» «Я заботился о своих партнершах, а они от меня уходили»

Как корректно проанализировать собственные отношения?

Psychologies
Как выглядела первая «Мисс мира» на планете Как выглядела первая «Мисс мира» на планете

И вот летом 1951 года состоялся первый конкурс «Мисс мира»

Maxim
Как на Руси встречали девушек, которые сбежали из гарема обратно на родину Как на Руси встречали девушек, которые сбежали из гарема обратно на родину

Почему не всех вернувшихся из турецких гаремов русских девушек прощали?

Cosmopolitan
Один виток вокруг Земли: что происходило в странах, над которыми пролетал Юрий Гагарин Один виток вокруг Земли: что происходило в странах, над которыми пролетал Юрий Гагарин

Что происходило в странах, над которыми пролетал первый в мире космонавт

Вокруг света
«Средний класс ничего хорошего не ждет»: интервью Рубена Ениколопова Forbes «Средний класс ничего хорошего не ждет»: интервью Рубена Ениколопова Forbes

Реальность, в которой живет российская экономика, поменялась на годы вперед

Forbes
Глянец среди войн и революций: о чем писали женские журналы в середине ХХ века Глянец среди войн и революций: о чем писали женские журналы в середине ХХ века

Как выглядели женские медиа на пороге Второй мировой войны?

Forbes
Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход

Может ли обычный человек получать удовольствие от физических нагрузок?

Популярная механика
«Эктомобиль» охотников за приведениями и еще 10 легендарных автомобилей из мира кино «Эктомобиль» охотников за приведениями и еще 10 легендарных автомобилей из мира кино

Подобрать на главную роль автомобиль, похоже, задача ответственная и сложная

Популярная механика
Как выращивать помидоры на дачном участке: секрет высоких грядок Как выращивать помидоры на дачном участке: секрет высоких грядок

Выращивание сезонных овощей на дачном участке требует много времени и сил

Популярная механика
Зоологи описали новый вид глубоководных корономедуз Зоологи описали новый вид глубоководных корономедуз

Американские биологи описали неизвестную ранее медузу

N+1
Шак и 50 лет на высоте Шак и 50 лет на высоте

Шакил О'Нил хочет успеть оставить на земле заметный след

Men’s Health
От эйфории до меланхолии: как обнаружить БАР у себя или у близкого От эйфории до меланхолии: как обнаружить БАР у себя или у близкого

БАР все еще связано с множеством искажений, мифов и предубеждений

Psychologies
Открыть в приложении