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

Подпоручик, маршал, палач, жертва Подпоручик, маршал, палач, жертва

Как самонадеянность привела Тухачевского к гибели

Дилетант
11 неочевидных, но действующих способов похудеть 11 неочевидных, но действующих способов похудеть

Чтобы похудеть, вовсе не обязательно следовать строгим диетам

Лиза
Война в космосе: какое оружие есть на орбите у разных стран Война в космосе: какое оружие есть на орбите у разных стран

Что там творится у нас над головой, на орбите планеты?

Maxim
«Бог создал целые числа. Математические открытия, изменившие историю»: Стивен Хокинг исследует важнейшие математические труды «Бог создал целые числа. Математические открытия, изменившие историю»: Стивен Хокинг исследует важнейшие математические труды

Сложно представить современную науку без аналитической геометрии

N+1
10 необычных лайфхаков с пищевой пленкой, о которых вы должны знать 10 необычных лайфхаков с пищевой пленкой, о которых вы должны знать

А вы знали, что в пищевой плёнке можно сварить яйцо пашот?

Популярная механика
Почему закон о запрете курения в общественных местах не решил проблемы отелей Почему закон о запрете курения в общественных местах не решил проблемы отелей

Отельеры надеялись, что закон решит проблемы с курящими людьми

СНОБ
Дома не сажать: 6 комнатных растений, которые требуют особого ухода Дома не сажать: 6 комнатных растений, которые требуют особого ухода

И среди цветоводов есть свой рейтинг нелюбимых растений

Популярная механика
Топ-5 вещей, которые знаменитости никогда не делают сами, — бери пример! Топ-5 вещей, которые знаменитости никогда не делают сами, — бери пример!

Знаменитости прибегают к услугам, которые существенно упрощают жизнь

Cosmopolitan
5 полезных привычек, которые помогут экономить 5 полезных привычек, которые помогут экономить

Эти советы позволят вам не тратить лишние деньги, которых так часто не хватает

Популярная механика
Сосновые опилки помогли обнаружить аномальный гравитационный градиент температуры Сосновые опилки помогли обнаружить аномальный гравитационный градиент температуры

Ученые судили о разнице температур с помощью нескольких термопар

N+1
Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений

Человек не может просто взять и раствориться в воздухе... или может?

VOICE
Призывная комиссия: почему служба в армии приводит к экономическим издержкам Призывная комиссия: почему служба в армии приводит к экономическим издержкам

Призыв наносит существенный вред как призывникам так и экономике страны

Forbes
«Самая высокооплачиваемая ниша индустрии»: Зоя Чернавина о перманентном макияже «Самая высокооплачиваемая ниша индустрии»: Зоя Чернавина о перманентном макияже

Зоя Чернавина — о том, как найти «своего» мастера перманентного макияжа

Cosmopolitan
12 старых вещей, которые ни в коем случае нельзя выбрасывать 12 старых вещей, которые ни в коем случае нельзя выбрасывать

Некоторые вещи сохранить всё же стоит — и вот почему

Популярная механика
Цепь переменного токена: почему NFT считают фикцией, но все равно покупают Цепь переменного токена: почему NFT считают фикцией, но все равно покупают

Имеет ли владелец NFT исключительные права на произведения искусства?

Популярная механика
Каково это — быть жертвой патологической зависти Каково это — быть жертвой патологической зависти

Каково приходится жертвам чужой зависти?

Psychologies
Фокус внимания: почему сейчас важно смотреть не по сторонам, а на себя Фокус внимания: почему сейчас важно смотреть не по сторонам, а на себя

Несмотря на все трудности, нужно сместить фокус с внешних обстоятельств на себя

Psychologies
Научный подход к свежему дыханию: простые шаги, которые помогут навсегда избавиться от неприятного запаха изо рта Научный подход к свежему дыханию: простые шаги, которые помогут навсегда избавиться от неприятного запаха изо рта

Дурное дыхание, неприятный запах изо рта, на научном языке называется галитозом

ТехИнсайдер
Как устроена работа компании Disney Как устроена работа компании Disney

Как устроена компания Disney, о пути от рядового сотрудника до ее главы

СНОБ
Самые первые: достойная фантастика о вехах освоения космоса Самые первые: достойная фантастика о вехах освоения космоса

Фантастические книги о первых свершениях на ниве освоения космоса

Популярная механика
Раны и уколы: чемпионка рассказала, как сражаются профессиональные фехтовальщики Раны и уколы: чемпионка рассказала, как сражаются профессиональные фехтовальщики

Разбираемся в правилах фехтования

Популярная механика
Родные пенаты: готовы ли регионы к внутреннему туризму Родные пенаты: готовы ли регионы к внутреннему туризму

Готовы ли Российские города к наплыву туристов?

Forbes Life
Искусство ниоткуда Искусство ниоткуда

Анна Толстова о том, как послевоенные художники отменили предыдущую культуру

Weekend
Как избавиться от храпа: 6 эффективных советов для здорового сна Как избавиться от храпа: 6 эффективных советов для здорового сна

Сильно храпите во сне?

Популярная механика
Городские партизаны: кто и зачем тайно развешивает дорожные знаки Городские партизаны: кто и зачем тайно развешивает дорожные знаки

Жителей мегаполисов окружают проблемы, решение которых лежит на поверхности

Forbes
Как устроен российский самоходный лазерный комплекс 1К17 «Сжатие» Как устроен российский самоходный лазерный комплекс 1К17 «Сжатие»

Зачем «лазерному танку» шестнадцать «глаз»

ТехИнсайдер
Яйцо Дориана Грея Яйцо Дориана Грея

«Скрежет»: орнитологический кошмар, помноженный на «Портрет Дориана Грея»

Weekend
6 главных ошибок при заваривании чая, которые превращают напиток в яд 6 главных ошибок при заваривании чая, которые превращают напиток в яд

Англичане, рекомендующие по поводу и без повода выпить чашечку чая, правы

Популярная механика
«Изумление было полным»: что сказали немцы, когда увидели советские танки «Изумление было полным»: что сказали немцы, когда увидели советские танки

Какими видели и как оценивали советские танки наши противники

ТехИнсайдер
10 невероятно крутых (и не очень) изобретений, до которых додумался человек 10 невероятно крутых (и не очень) изобретений, до которых додумался человек

Десять странных изобретений

Популярная механика
Открыть в приложении