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

Эпоха тюрок. Печенеги Эпоха тюрок. Печенеги

С IX века хозяевами Великой степи становятся тюркоязычные народы

Дилетант
Зашквар vs годнота: пять позорных способов тюнинговать автомобиль и достойные альтернативы им Зашквар vs годнота: пять позорных способов тюнинговать автомобиль и достойные альтернативы им

Плохие способы освежить автомобиль

Maxim
Лицо с обложки — чьё оно?! Лицо с обложки — чьё оно?!

Как креативность книжных издательств сказывается на исторической достоверности?

Дилетант
Похудеть за месяц: тебе помогут 5 изменений диеты и спорт Похудеть за месяц: тебе помогут 5 изменений диеты и спорт

Через месяц тебя ждет долгожданный отпуск, а фигура все еще далека от идеала?

VOICE
«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
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
Здоровое питание и секреты похудения: советы от врачей Здоровое питание и секреты похудения: советы от врачей

В похудении самое главное — никуда не спешить и твердо стоять на своем!

Популярная механика
Большие перемены Большие перемены

Как оставаться рядом при “Большой Перемене"

ПУСК
Знак камикадзе и самураев: 4 значения сакуры, о которых вы могли не знать Знак камикадзе и самураев: 4 значения сакуры, о которых вы могли не знать

Она была символом самураев, ее рисовали на своих самолетах летчики-камикадзе

Вокруг света
Как управлять тревогой и подавленностью: научно-обоснованные практики Как управлять тревогой и подавленностью: научно-обоснованные практики

Чтобы понять эмоции, вам нужен «алфавит», который применим к любой из них

Вокруг света
Скульптор Пьетро Кюфферле в Петербурге Скульптор Пьетро Кюфферле в Петербурге

Какие творения скульптора Пьетро Кюфферле остались в Петербурге

Наука и жизнь
10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда 10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда

Растительное масло, соя и даже рыба могут быть очень опасны для нашего здоровья

Популярная механика
За что лишают прав весной: разбор опасных ситуаций За что лишают прав весной: разбор опасных ситуаций

Нюансы, о которых необходимо помнить водителям с наступлением теплой погоды

РБК
Как приготовить идеальную кашу: 5 правил, о которых все забывают Как приготовить идеальную кашу: 5 правил, о которых все забывают

Советы шеф-повара и диетолога по готовке каши

Вокруг света
10 самых частых ошибок, которые вы совершаете, когда варите кофе дома 10 самых частых ошибок, которые вы совершаете, когда варите кофе дома

Даже если ваш кофе кажется вам и так вкусным, прочитайте эту статью

Популярная механика
«Имею ли я право быть счастливой, если всем плохо?»: мнение читательницы и психолога «Имею ли я право быть счастливой, если всем плохо?»: мнение читательницы и психолога

Можно ли, невзирая на сегодняшний новостной поток, наслаждаться радостями жизни?

Psychologies
Чем отличаются мужчины и женщины (спойлер: почти всем) Чем отличаются мужчины и женщины (спойлер: почти всем)

Между женщинами и мужчинами очень много отличий!

Вокруг света
К каким манипуляциям прибегают наши близкие и как им противостоять? К каким манипуляциям прибегают наши близкие и как им противостоять?

Как осознать манипуляции в словах и поведении родных?

Psychologies
10 самых визуально совершенных фильмов 10 самых визуально совершенных фильмов

Кинокартины, которые доставят удовольствие даже самым искушенным эстетам

Maxim
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
5 фактов о пользе кофе для разных систем организма 5 фактов о пользе кофе для разных систем организма

Какую пользу кофе может приносить здоровью

Лиза
6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть 6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть

Как помочь себе похудеть?

Популярная механика
Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо

Алексей Алексенко о происхождении секса и других неразгаданных тайнах

СНОБ
Диета минус 60: принципы, меню, рецепты и отзывы Диета минус 60: принципы, меню, рецепты и отзывы

Популярная «Диета минус 60»: действительно ли она работает?

VOICE
Как планировать в мире, где нельзя ничего планировать? Как планировать в мире, где нельзя ничего планировать?

Как вернуть уплывшую из-под ног землю и взять происходящее под контроль

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

Палеогенетики исследовали семь находок XII века

N+1
Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина

Почему СССР был такой большой страной, а квартиры в нем — такими маленькими

Cosmopolitan
«Я конквистадор в панцире железном…» «Я конквистадор в панцире железном…»

В России ещё на рубеже XIX–XX веков утвердился образ испанских конкистадоров

Дилетант
5 полезных привычек для женского здоровья: взять за правило 5 полезных привычек для женского здоровья: взять за правило

Некоторые полезные привычки могут положительно повлиять на здоровье женщины

Популярная механика
«Отучилась 6 лет на медицинском и разочаровалась в профессии» «Отучилась 6 лет на медицинском и разочаровалась в профессии»

Что делать, если наступило профессиональное выгорание?

Psychologies
Открыть в приложении