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

Физики успешно измерили силу гравитации божьей коровки Физики успешно измерили силу гравитации божьей коровки

Физики измерили силу, с которой пространство-время искажает божью коровку

Популярная механика
Как животные научились адаптироваться к суровым природным условиям: 10 удивительных примеров Как животные научились адаптироваться к суровым природным условиям: 10 удивительных примеров

Как животные приспосабливаются к окружающему миру

ТехИнсайдер
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг? Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг?

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

Esquire
8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта 8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта

Если есть эти продукты регулярно, можно снизить риск инсульта на 27%!

Популярная механика
Примирись с едой: почему интуитивное питание работает лучше диет Примирись с едой: почему интуитивное питание работает лучше диет

Отрывок из книги «Помирись с едой» о принципах интуитивного питания

Forbes
Как зомби-вирус захватывает тела гусениц и заставляет их совершать странные вещи Как зомби-вирус захватывает тела гусениц и заставляет их совершать странные вещи

Это прозвучит как сюжет фильма ужасов, но в мире насекомых такое случается часто

Популярная механика
Уровень социального неблагополучия матерей связали с объемом тканей мозга новорожденных Уровень социального неблагополучия матерей связали с объемом тканей мозга новорожденных

Как социальное неблагополучие матерей влияет их на их детей?

N+1
«Бандиты без автоматов»: как компания аферистов в начале 20 века обманула национальный банк и правительство Португалии «Бандиты без автоматов»: как компания аферистов в начале 20 века обманула национальный банк и правительство Португалии

В 1925 году Артур Рейс и его сообщники выпустили в оборот крупную партию банкнот

VC.RU
Место работы — саванна: как живет простой шотландский рейнджер в ЮАР Место работы — саванна: как живет простой шотландский рейнджер в ЮАР

Рейнджеру нужно самому стать диким. Иначе даже с ружьем в саванне не выжить

Вокруг света
Без права на Страшный суд: за что горели на кострах инквизиции во Флоренции Без права на Страшный суд: за что горели на кострах инквизиции во Флоренции

За фасадом «колыбели Эпохи Возрождения» скрывается немало «темных» страниц

Вокруг света
Потемки катализа. Почему химики до сих пор ищут катализаторы на ощупь Потемки катализа. Почему химики до сих пор ищут катализаторы на ощупь

Катализаторы — химические соединения, которые ускоряют реакции

N+1
10 привычек, с которыми стоит расстаться до 30 10 привычек, с которыми стоит расстаться до 30

У каждого свой набор привычек, и от некоторых нужно отказываться

Psychologies
18 книг Эдуарда Лимонова, которые нужно прочитать 18 книг Эдуарда Лимонова, которые нужно прочитать

Путеводитель Esquire по библиографии Лимонова

Esquire
«Муж угрожает суицидом и пугает нас с ребенком» «Муж угрожает суицидом и пугает нас с ребенком»

Что делать, если муж противостоит разводу?

Psychologies
Богиня Луна, страшная клятва и дочь из головы. Отрывок из книги Марии Махановой о древнегреческих мифах Богиня Луна, страшная клятва и дочь из головы. Отрывок из книги Марии Махановой о древнегреческих мифах

Отрывок из сборника мифов и легенд Древней Греции, пересказанных с юмором

СНОБ
Великие генетики спорят о сексе Великие генетики спорят о сексе

Алексей Алексенко продолжает цикл публикаций «Зачем живые любят друг друга»

СНОБ
Советская романтика: речные трамвайчики на Москве-реке Советская романтика: речные трамвайчики на Москве-реке

Вспоминаем историю московских речных трамвайчиков

Maxim
Теломиан Теломиан

Теломиан, единственная собака, претендующая на то, чтобы стать малайской породой

Weekend
Прием метформина перед зачатием связали с аномалиями гениталий у потомства Прием метформина перед зачатием связали с аномалиями гениталий у потомства

Как метформин связан с аномалиями развития?

N+1
7 женщин, которые уверены, что их свекрови явились прямиком из ада 7 женщин, которые уверены, что их свекрови явились прямиком из ада

Конфликты с родителями второй половины оказываются самыми злыми и неразрешимыми

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

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

Дилетант
Господин «так можно»: что Владимир Жириновский принес в российскую политику Господин «так можно»: что Владимир Жириновский принес в российскую политику

Как Владимир Жириновский показывал, что «так можно» всей стране

Forbes
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
Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр Кто виновен в стрельбе в детском саду: рассуждает психиатр

Многие задаются вопросом: почему целью стрелка стал детский сад?

Psychologies
С распахнутыми глазами С распахнутыми глазами

Говоря о Вальтере Скотте, мы часто употребляем слово «первый»

Дилетант
Финансовое поведение и стресс: почему позитивное мышление — плохой помощник Финансовое поведение и стресс: почему позитивное мышление — плохой помощник

Как правильно выходить из кризисных ситуаций

Forbes
Что делать, если нет кондиционера: 10 лайфхаков, которые помогут спастись от жары Что делать, если нет кондиционера: 10 лайфхаков, которые помогут спастись от жары

Эффективные способы, которые помогут спастись от жары дома без кондиционера

Популярная механика
30 колоссальных образцов промышленной техники: как работают гиганты индустрии 30 колоссальных образцов промышленной техники: как работают гиганты индустрии

Туда, где работают эти монстры, людей стараются не пускать

ТехИнсайдер
FDA одобрило мясо генетически отредактированных короткошерстных коров FDA одобрило мясо генетически отредактированных короткошерстных коров

Генетически отредактированные коровы лучше переносят жаркую погоду

N+1
Открыть в приложении