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

В начале «тропы Батыевой» В начале «тропы Батыевой»

Подробности Батыева нашествия до сих пор вызывают полемику

Дилетант
10 редких видов собак: породы для тех, кто хочет завести необычного питомца 10 редких видов собак: породы для тех, кто хочет завести необычного питомца

Решили завести собаку редкой породы?

ТехИнсайдер
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
Джинсы и жвачка: как магазин «Березка» стал болью и мечтой советских людей Джинсы и жвачка: как магазин «Березка» стал болью и мечтой советских людей

Русское слово, написанное латиницей, было райским островком – целой эпохой

Cosmopolitan
Краткая история сала: кто и в какой стране придумал его солить (и 4 рецепта с салом) Краткая история сала: кто и в какой стране придумал его солить (и 4 рецепта с салом)

Жирность и питательность придавал блюдам национальной кухни свиной жир

Вокруг света
Поворот к любви и дружбе: как «новая этика» и кризис влияют на нас Поворот к любви и дружбе: как «новая этика» и кризис влияют на нас

Почему сегодня люди ищут настоящую дружбу и искреннюю любовь?

Psychologies
Перед жертвоприношением на вулкане инки дали детям коку и аяуаску Перед жертвоприношением на вулкане инки дали детям коку и аяуаску

Ученые провели токсикологический анализ останков, найденных в Перу

N+1
Такими были советские дети: зачем Зина Портнова съела отравленный суп Такими были советские дети: зачем Зина Портнова съела отравленный суп

Зина Портнова погибла, когда ей исполнилось 17

Cosmopolitan
Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст

Можно ли спрогнозировать, как именно мы будем стареть?

Psychologies
Полное лицо: можно ли исправить и как это правильно сделать Полное лицо: можно ли исправить и как это правильно сделать

Существует много способов сделать лицо более худым

РБК
«Доверяйте интуиции»: как пережить абьюз со стороны токсичных коллег «Доверяйте интуиции»: как пережить абьюз со стороны токсичных коллег

Как быть, если вы столкнулись с травлей на работе?

Forbes
Почему нам не хватает энергии: 5 главных причин постоянной слабости Почему нам не хватает энергии: 5 главных причин постоянной слабости

Проверьте, не утекает ли ваша энергия в одну из этих «дыр»

Популярная механика
Одна вокруг света: оползень в горах и кофе в джунглях Одна вокруг света: оползень в горах и кофе в джунглях

Путешественницы вынуждены совершить объезд в сотни километров из-за оползня

Forbes
Зачем мы развешиваем дома фотографии близких? Зачем мы развешиваем дома фотографии близких?

Фотографии на кухне, в спальне и кабинете: прошлое, которое всегда с нами

Psychologies
Отрывок из книги Лианы Мориарти «Яблоки не падают никогда» Отрывок из книги Лианы Мориарти «Яблоки не падают никогда»

Публикуем отрывок из романа «Яблоки не падают никогда» Лианы Мориарти

СНОБ
Кем ты будешь, когда вырастешь: чем молодые предприниматели могут помочь подросткам Кем ты будешь, когда вырастешь: чем молодые предприниматели могут помочь подросткам

Молодые предприниматели делятся опытом с подростками и помогают им найти себя

Forbes
Смена роли: как вовремя переключиться, чтобы получать бонусы от жизни Смена роли: как вовремя переключиться, чтобы получать бонусы от жизни

Что происходит с нами, когда мы меняем социальные роли?

Psychologies
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
Светлана Иванова сыграла жертву насилия: о чем новый сериал «Обоюдное согласие» Светлана Иванова сыграла жертву насилия: о чем новый сериал «Обоюдное согласие»

Сини-сериал «Обоюдное согласие» балансирует на грани между детективом и драмой

Psychologies
Тихоходки покатались на улитках Тихоходки покатались на улитках

Тихоходки расселяются с помощью улиток

N+1
Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма

Как Асгар Фархади попал в скандал с плагиатом?

Forbes
Молитвы, многодетство и ручной труд: как живут старообрядцы в алтайской глубинке (фоторепортаж) Молитвы, многодетство и ручной труд: как живут старообрядцы в алтайской глубинке (фоторепортаж)

Старообрядцы: 67 км от села Алтайское, село Куяча, где живут Огневы

Вокруг света
7 признаков повышенного уровня сахара в крови 7 признаков повышенного уровня сахара в крови

Три важных параметра, которые нужно контролировать, чтобы жить долго

Популярная механика
Живые и призраки Живые и призраки

«Post mortem»: хоррор о последствиях Первой мировой

Weekend
Кристалличность органических каркасов выросла благодаря двухстадийной методике синтеза Кристалличность органических каркасов выросла благодаря двухстадийной методике синтеза

Ученым удалось получить каркасы с повышенной стабильностью

N+1
Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом

Орнитологи выяснили, что эволюционный успех воронов связан с длинными крыльями

N+1
Уход из найма в собственный бизнес: что необходимо знать Уход из найма в собственный бизнес: что необходимо знать

Почему лишь 3% людей могут открыть собственный бизнес?

Psychologies
Знатные авары оказались генетически близки древним монголам Знатные авары оказались генетически близки древним монголам

Знатные авары происходили от северо-восточных азиатов

N+1
Завтрак у Тиффани Завтрак у Тиффани

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

SALON-Interior
Зоологи описали новый вид глубоководных корономедуз Зоологи описали новый вид глубоководных корономедуз

Американские биологи описали неизвестную ранее медузу

N+1
Открыть в приложении