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

Цифровое бессмертие: будем ли мы жить в компьютере после смерти тела Цифровое бессмертие: будем ли мы жить в компьютере после смерти тела

Зачем искать эликсир вечной жизни, если можно оцифровать мозг?

СНОБ
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
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Ипотечная дилемма: брать или не брать? Ипотечная дилемма: брать или не брать?

Вопрос «куда нести деньги из-под дивана» возникает все чаще

Maxim
Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку

Удивительное исключение из хищников: травоядная большая панда

Наука и жизнь
Андрею Тарковскому — 90 лет. Как главный классик отечественного кино объяснял свои фильмы? Андрею Тарковскому — 90 лет. Как главный классик отечественного кино объяснял свои фильмы?

Андрея Тарковского легко отыскать в современном кинематографе

Esquire
5 продуктов, которые зарядят вас энергией: советы нутрициолога 5 продуктов, которые зарядят вас энергией: советы нутрициолога

Чтобы переключиться с энергосберегающего режима, нам требуется поддержка

Psychologies
Астрономы подтвердили зарождающуюся массивную экзопланету у звезды AB Возничего Астрономы подтвердили зарождающуюся массивную экзопланету у звезды AB Возничего

Астрономы подтвердили наличие массивной протопланеты возле звезды AB Возничего

N+1
«Не могу контролировать агрессию в адрес дочери» «Не могу контролировать агрессию в адрес дочери»

Как справиться с агрессией в сторону своего ребенка?

Psychologies
Наталья Земцова: «Постоянно нахожусь в состоянии натянутой струны» Наталья Земцова: «Постоянно нахожусь в состоянии натянутой струны»

Что такое счастливый брак?

Караван историй
Побег тринадцати: истории террористок, которым Владимир Маяковский помог бежать из тюрьмы Побег тринадцати: истории террористок, которым Владимир Маяковский помог бежать из тюрьмы

Гимназист Владимир Маяковский написал свое первое стихотворение в тюрьме

Esquire
В средневековый Киев доставили моржовые бивни из Гренландии В средневековый Киев доставили моржовые бивни из Гренландии

Палеогенетики исследовали семь находок XII века

N+1
Что нужно, чтобы сдать на права категории А Что нужно, чтобы сдать на права категории А

Как получить права на мотоцикл?

Maxim
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
«По вечерам мне кажется, что я способна на все, но утром это чувство проходит» «По вечерам мне кажется, что я способна на все, но утром это чувство проходит»

Как разбить привычный круг нереализованных планов?

Psychologies
10 советов, которые однажды могут спасти вам жизнь 10 советов, которые однажды могут спасти вам жизнь

Мы очень надеемся, что эти советы вам никогда не пригодятся

Популярная механика
7 полезных привычек, которые помогут улучшить качество сна 7 полезных привычек, которые помогут улучшить качество сна

Простые привычки сделают наш сон более глубоким, продолжительным и целебным

Популярная механика
Лев Толстой, секс и рекомбинация — продолжении серии «Зачем живые любят друг друга» Лев Толстой, секс и рекомбинация — продолжении серии «Зачем живые любят друг друга»

Рассматриваем роль секса в жизни Льва Николаевича Толстого

СНОБ
Культура ненависти Культура ненависти

Зачем человеку ненависть и как с ней жить

СНОБ
Астрономы нашли нового кандидата в самую далекую галактику Астрономы нашли нового кандидата в самую далекую галактику

Свет от этой галактики шел до Земли 13,5 миллиардов лет

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
Какие датчики можно найти в смартфонах: для чего они нужны и как устроены Какие датчики можно найти в смартфонах: для чего они нужны и как устроены

Какие датчики есть в смартфонах, для чего они предназначены и как работают

CHIP
Стюардесса из «Экипажа» и Алена Савина в «Чародеях»: вспоминаем лучшие роли Александры Яковлевой Стюардесса из «Экипажа» и Алена Савина в «Чародеях»: вспоминаем лучшие роли Александры Яковлевой

Самые яркие роли актрисы Александры Яковлевой

Maxim
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
Магний в рационе: 10 продуктов, которые стоит есть женщинам после 50 лет Магний в рационе: 10 продуктов, которые стоит есть женщинам после 50 лет

В каких продуктах магния больше всего

Популярная механика
Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг? Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг?

Что за процедура нитевой лифтинг, каких результатов для внешности можно достичь?

Esquire
Какие физические упражнения нельзя делать после 50 лет: спортивные советы Какие физические упражнения нельзя делать после 50 лет: спортивные советы

Расскажем, как людям старшего возраста тренироваться эффективно и безопасно!

Популярная механика
Артем Ткаченко: «В откровенных сценах спасает юмор» Артем Ткаченко: «В откровенных сценах спасает юмор»

Артем Ткаченко — о сериале «Сестры» и страхах

Maxim
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
«Этот новый мир»: новый фильм Луи Гарреля о жизни на пороге перемен «Этот новый мир»: новый фильм Луи Гарреля о жизни на пороге перемен

О вечном конфликте поколений и почему только любви по силам отдалить катастрофу

Esquire
Открыть в приложении