рейтинг блогов

Почему до сих пор нет термояда?

топ 100 блогов moralg05.02.2021 По нескольку раз в год появляются сообщения об очередных достижениях в длительном удержании высокотемпературной плазмы в токамаках. С температурой, достигающей 100 млн.°К и временем удержания вплоть до минуты. Но термоядерная реакция почему-то не зажигается.
      В то же время в недрах Солнца термоядерная реакция идет непрерывно при температуре всего в 15 млн.°К. Почему же  физики до сих пор не могут зажечь термояд?

     Актом термоядерной реакции является слияние двух тяжелых ядер водорода (дейтерия с дейтерием или дейтерия с тритием) в ядро гелия. Это происходит при практически лобовом столкновении ядер. Но для такого столкновения нужны высокие скорости ядер с тем, чтобы продолеть силы их кулонового отталкивания. Высокие скорости обеспечиваются высокой температурой (скорость частиц, как мы знаем, пропорциональна квадратному корню из температуры). Но сами столкновения происходят только в том случае, если длина свободного пробега ядер будет многократно меньше размера установки, в которой удерживается плазма. То есть, плазма должна быть достаточно плотной (столкновительной). А вот этого физикам до сих пор сделать не удается.
      Насколько плотной должна быть плазма? На этот вопрос отвечает критерий Лоусона (1955). Ответ дается графиком в координатах  nτ <==> T°К, где n - плотность плазмы (число ядер в кубическом сантиметре) и τ - время удержания плазмы в секундах. А зона параметров, в которой может идти стационарная термоядерная реакция, лежит выше кривых на графике:
Почему до сих пор нет термояда?
      Из этого графика видно, что зажечь термояд в плазме из смеси ядер дейтерия и трития будет гораздо легче, чем в чисто дейтериевой плазме. Кривые с разными параметрами η показывают, какая часть вырабатываемой реактором энергии возвращается в реактор для поддержания стационарной термоядерной реакции.
      Как видно из второго графика (он сделан по состоянию на конец 1970-х), температуры ~ 100 млн.°К достичь несложно. Но создать достаточно плотную плазму и достаточно долго ее удерживать до сих пор не удается.
Почему до сих пор нет термояда?
      Почему же не удается создать достаточно плотную плазму? Плазму нужно удержать в ограниченном объеме. В недрах Солнца ее удерживают гравитация Солнца и давление внешних его слоев. На Земле же этих факторов нет. Но никакие стенки земных устройств не устоят перед температурой в миллионы градусов. Поэтому ее удерживают магнитным полем. Ибо заряженные частицы (ядра и электроны) могут двигаться поперек магнитного поля только крутясь вокруг его силовых линий. Оптимальной для удержания плазмы является конфигурация магнитного поля, создаваемая в токамаках. В них силовые линии магнитного поля похожи на нитки, намотанные на баранку (или на проволоку, намотанную на тороидальную катушку).
      Одиночным заряженным частицам с таких силовых линий соскочить практически не удается. Но в больших коллективах частиц развиваются довольно сильные неустойчивости, выбрасывающие в конечном счете сгустки плазмы за пределы магнитной системы ее удержания. То есть, на стенки экспериментальной установки (токамака). Этот фактор и препятствует усилиям создать установки, в которых может идти стационарная термоядерная реакция.

  Остается надеяться, что в уже давно строящемся на юге Франции реакторе ITER термояд будет получен.


Оставить комментарий

Архив записей в блогах:
Первый канал сообщил на днях , говоря о целях открытого в Риге Центра Stratcom : "Мы можем сказать так, что с коммуникацией или пропагандой возможно выиграть войну без войны. То есть, мы должны только, скажем так, переубедить людей, чтобы они потеряли свою волю, они не хотели защищаться ...
Глава XXIII. Музей изобразительных искусств. Иконы и религиозная скульптура Русского Севера. Часть 4. Иконостасы, выносные иконы и резные скульптуры. Начнём с деисусного чина иконостаса иконостаса церкви села Астафьево Каргопольского района Архангельской области. Иконы написаны в конце ...
Можешь быть самой мерзкой дрянью и подлецом Или чистым огнём для людей светить вдалеке — Всё равно у одних — кукла вуду с твоим лицом, У других — твоя фотография в кошельке. (с) Александра Ардова Я написала тебе длинное-предлинное письмо. В нем я взяла тебя за руку и отвела туда, где ...
Мир всем верующим во Христа Иисуса, Сына Моего. Великое дело иметь цель. Человек, не имеющий или не понимающий своей цели, тем паче выбравший фальшивую цель, напрасно трудится, напрасно тратит свои силы, а зачастую и силы идущих за ним. Каждому хотелось бы дать совет размыслить о своих ...
Был такой знакомый адвокат (мамин) 300 кг! дошёл до того, что из дому выйти не мог, сын ему продукты завозил. Вот разожрался и он смог похудеть до вменяемых размеров. Сын просто перестал привозить продукты. Ну и после ломок пищевых, обмороков и звонков и "Скорую", он начал худеть и ...