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

Мяу по-русски Мяу по-русски

Налаживая связь с человеком, кошки изменили тональность мяуканья

Популярная механика
Проводящая мембрана помогла уменьшить потери углекислого газа при электролизе Проводящая мембрана помогла уменьшить потери углекислого газа при электролизе

Максимальная конверсия углекислого газа достигла 91 процента

N+1
3 самых важных сражения Второй мировой войны, которые изменили ее ход 3 самых важных сражения Второй мировой войны, которые изменили ее ход

Вторая мировая война была полна кровопролитных битв и героических подвигов

Популярная механика
Взрывоопасная отрасль: кому выгодна водородная революция Взрывоопасная отрасль: кому выгодна водородная революция

Мир переживает волну масштабных инвестиций в водородную энергетику

Forbes
Боязнь лифтов и самолетов — что такое клаустрофобия и как с ней жить Боязнь лифтов и самолетов — что такое клаустрофобия и как с ней жить

Клаустрофобией могут страдать люди разных возрастов, и причин для этой нее много

РБК
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
Тихоходки покатались на улитках Тихоходки покатались на улитках

Тихоходки расселяются с помощью улиток

N+1
Ешь и молодей: 7 уникальных продуктов против старения Ешь и молодей: 7 уникальных продуктов против старения

Образ жизни и правильно подобранный рацион могут отодвинуть проявления старения

Популярная механика
Что такое торможение двигателем и как правильно его применять Что такое торможение двигателем и как правильно его применять

Торможение двигателем — крайне полезный и эффективный приём

РБК
Путь к мечте: 10 заповедей счастливого человека Путь к мечте: 10 заповедей счастливого человека

Хорошая новость, что, какой бы сложной ни была ситуация, мы можем ее изменить

Psychologies
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
Зачем прощать себя и как Зачем прощать себя и как

Ключевой фактор качества жизни — эмоции

СНОБ
Зачем нам суперфуды Зачем нам суперфуды

Топ-6 самых полезных и при этом доступных продуктов

Лиза
Пришельцы, роботы и временные петли: 10 лучших фильмов про будущее Пришельцы, роботы и временные петли: 10 лучших фильмов про будущее

Лучшие фильмы про будущее о космосе, других мирах и внеземных технологиях

Forbes
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
15 вещей, которые ребенок должен знать и уметь к первому классу 15 вещей, которые ребенок должен знать и уметь к первому классу

Если ты родитель дошкольника, у нас есть план, чем вам заняться этим летом

Maxim
В чем секрет идеального кофе: честный рассказ бариста из Италии В чем секрет идеального кофе: честный рассказ бариста из Италии

Кофе как музыка. Его надо чувствовать, в его ритме надо жить

Вокруг света
Глиняные косы, синие ногти и губы: как выглядят красавицы туарегов Глиняные косы, синие ногти и губы: как выглядят красавицы туарегов

На Черном континенте живут «синие люди». Так называют туарегов за цвет их одежды

Вокруг света
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
Не судьба: 7 признаков того, что парфюм тебе не подошел Не судьба: 7 признаков того, что парфюм тебе не подошел

Как понять, что духи тебе не подходят?

VOICE
Илья Ильф и Евгений Петров: пять книг, которые стоит прочитать Илья Ильф и Евгений Петров: пять книг, которые стоит прочитать

Что, помимо "12 стульев" и "Золотого теленка", безусловно заслуживает внимания

Esquire
«Формулы на все случаи жизни: Как математика помогает выходить из сложных ситуаций» «Формулы на все случаи жизни: Как математика помогает выходить из сложных ситуаций»

Отрывок из книги «Формулы на все случаи жизни» — о пользе уравнений

N+1
Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо

Можно ли построить планер, который взлетает с помощью винта?

Популярная механика
Екатерина Осипенко: «Женщине достаточно заговорить, чтобы сразу стало понятно, сколько ей лет» Екатерина Осипенко: «Женщине достаточно заговорить, чтобы сразу стало понятно, сколько ей лет»

Красивый голос – показатель качества здоровья, уровня образованности

Здоровье
Забудь про них! 6 вредных привычек, из-за которых ты выглядишь старше Забудь про них! 6 вредных привычек, из-за которых ты выглядишь старше

Стоит ли выглядеть старше своих лет, когда этого можно избежать?

VOICE
15 минут, чтобы взбодриться: экспресс-тренировка на все тело 15 минут, чтобы взбодриться: экспресс-тренировка на все тело

Тренировка, которая обеспечит нагрузку на все мышечные группы за 15 минут

Cosmopolitan
«Все везде и сразу»: абсурдистский блокбастер о сложных отношениях между женщинами «Все везде и сразу»: абсурдистский блокбастер о сложных отношениях между женщинами

«Все везде и сразу» — абсурдистский блокбастер и одновременно фем-драма

Forbes
Едем... К Чехову! Едем... К Чехову!

Интересные литературные маршруты

Лиза
Алексей Варламов: «В любых условиях надо работать» Алексей Варламов: «В любых условиях надо работать»

Ректор Литературного института — о спектакле по его роману «Душа моя Павел»

Эксперт
Тугой хвост, градиент на губах и румянец: как быть самой модной невестой в 2022 Тугой хвост, градиент на губах и румянец: как быть самой модной невестой в 2022

Тренды в прическах и макияже, с которыми ты станешь самой модной невестой

Cosmopolitan
Открыть в приложении