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

Почему люди не едят один бамбук: научный взгляд на природу наших вкусов Почему люди не едят один бамбук: научный взгляд на природу наших вкусов

Люди распространились по всему земному шару, потому что мы полностью всеядны

Вокруг света
Пережили две войны и советский атеизм: прогулка по деревне староверов с уникальной архитектурой XIX века Пережили две войны и советский атеизм: прогулка по деревне староверов с уникальной архитектурой XIX века

Деревня Лампово богата теремами XIX века, украшенными ажурной резьбой

Вокруг света
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Как часто стоит стирать постельное белье, шторы и полотенца Как часто стоит стирать постельное белье, шторы и полотенца

Эти предметы пачкаются быстрее, чем нам кажется

Лиза
Астрономы впервые увидели вспышки микроновых Астрономы впервые увидели вспышки микроновых

Ученые зафиксировали вспышки микроновых на белых карликах в двойных системах

N+1
БАЗАР сказал БАЗАР сказал

Группа «БАЗАР» — это «очень плохой стартап», но чертовски хорошая музыка

ЖАРА Magazine
Она написала убийство: восемь лучших сериалов и фильмов по книгам Агаты Кристи Она написала убийство: восемь лучших сериалов и фильмов по книгам Агаты Кристи

Лучшие экранизации романов и рассказов Агаты Кристи

Forbes
12 лайфхаков для счастливой жизни с котом 12 лайфхаков для счастливой жизни с котом

Как с помощью минимальных усилий сделать так, чтобы кота все устраивало

Maxim
Вы не знали и половины: 7 удивительных фактов о Ватикане проливают свет на жизнь в этом карликовом государстве Вы не знали и половины: 7 удивительных фактов о Ватикане проливают свет на жизнь в этом карликовом государстве

Ватикан: что вы не знали о карликовом государстве?

ТехИнсайдер
Диета для беременных — меню на каждый день и по триместрам Диета для беременных — меню на каждый день и по триместрам

Какой может быть диета беременной женщины и как сделать питание полноценным.

VOICE
Как Крис Диксон сделал ставку на крипту и стал самым успешным венчурным инвестором Как Крис Диксон сделал ставку на крипту и стал самым успешным венчурным инвестором

Участники Списка Мидаса называют Coinbase одним из лучших своих вложений

Forbes
Черная дырка от бублика Черная дырка от бублика

«Все везде и сразу»: налоговый вычет в условиях мультивселенной

Weekend
7 советов, которые помогут избавиться от лишнего веса после 40 лет 7 советов, которые помогут избавиться от лишнего веса после 40 лет

Кто сказал, что красивая фигура после 40 лет – сложно?

Популярная механика
В ловушке саморазрушения: как разобраться в причинах самосаботажа и справиться с ним В ловушке саморазрушения: как разобраться в причинах самосаботажа и справиться с ним

Какие существуют формы самосаботажа, как их отслеживать и пресекать

Forbes
Маргарет Тэтчер — краткая биография первой женщины с Даунинг-стрит Маргарет Тэтчер — краткая биография первой женщины с Даунинг-стрит

Как жила и за что боролась Маргарет Тэтчер

СНОБ
Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру

Как выглядит ад в разных культурах

ТехИнсайдер
Собака или кошка? Какое животное подойдет именно тебе Собака или кошка? Какое животное подойдет именно тебе

Кошка или собака? Морская свинка или хамелеон? Кто тебе подойдет?

Cosmopolitan
Завтрак у Тиффани Завтрак у Тиффани

Своей энергетикой этот интерьер обязан фильму с Одри Хепбёрн — Завтрак у Тиффани

SALON-Interior
Для чего организму нужен калий и в каких продуктах он содержится Для чего организму нужен калий и в каких продуктах он содержится

Калий — микроэлемент, который помогает нормальной работе нервной системы

РБК
8 вещей, которые ни в коем случае нельзя смывать в раковину: страшный сон сантехника 8 вещей, которые ни в коем случае нельзя смывать в раковину: страшный сон сантехника

Эти восемь типов загрязнений – «страшный сон» сантехника

Популярная механика
За что Юрию Никулину поклонились 78 японцев, и почему они сняли пиджаки За что Юрию Никулину поклонились 78 японцев, и почему они сняли пиджаки

Юрий Никулин - человек с огромным сердцем

Cosmopolitan
Как устроена работа бортпроводницы: 5 фактов, о которых не догадываются обычные пассажиры Как устроена работа бортпроводницы: 5 фактов, о которых не догадываются обычные пассажиры

Стюардесса рассказала, как выглядит полет глазами экипажа воздушного судна

Вокруг света
3 вопроса на собеседовании, которыми обманывают всех, 3 осторожно! 3 вопроса на собеседовании, которыми обманывают всех, 3 осторожно!

HR-специалист оценивает всё, что ты делаешь и что говоришь

Cosmopolitan
«Банкроты и ростовщики Российской империи»: Каким было частное кредитование во времена Толстого и Достоевского «Банкроты и ростовщики Российской империи»: Каким было частное кредитование во времена Толстого и Достоевского

Отрывок из книги Сергея Антонова об институте частного кредитования в XIX веке

N+1
Мотивация завистью Мотивация завистью

Завидовать нехорошо, но — полезно. В этом противоречии разбирается психолог

СНОБ
Дьявол у двери: 5 тайн и загадок Нотр-Дама Дьявол у двери: 5 тайн и загадок Нотр-Дама

О Нотр-Даме веками ходит множество мрачных легенд

Вокруг света
Брачные аферисты. Кто может стать жертвой и как защититься Брачные аферисты. Кто может стать жертвой и как защититься

Как обезопасить себя от мошенников в приложениях для знакомств?

Лиза
Пикнофибры тупандактиля указали на разноцветное оперение предка птерозавров и динозавров Пикнофибры тупандактиля указали на разноцветное оперение предка птерозавров и динозавров

Палеонтологи изучили окаменевшие покровы птерозавра

N+1
10 удивительных фактов про кошек, о  которых вы обязаны знать 10 удивительных фактов про кошек, о  которых вы обязаны знать

Несколько удивительных фактов, благодаря которым вы полюбите кошек ещё больше.

Популярная механика
Совсем седая! Как состарилась голливудская красотка, бывшая жена Николаса Кейджа Совсем седая! Как состарилась голливудская красотка, бывшая жена Николаса Кейджа

Время не щадит никого — посмотри, как Патриция Аркетт выглядит сейчас!

VOICE
Открыть в приложении