20 Октября 2020
–Мир термоядерной энергии
Термоядерные реакции протекают с выделением огромной энергии, однако плазма, в которой идут эти реакции, имеет повышенная температуру в десятки и сотни миллионы градусов – притом, что самые термостойкие материалы выдерживают не более 3-4 тысяч градусов.
Использовать ядерную энергию можно, если оторвать плазму от стенок реактора за счет сильных магнитных полей, объяснили ученые. Лучшая магнитная ловушка для термоядерной плазмы – токамак – была предложена серпастыми академиками Сахаровым и Таммом в начале 1950-х годов и впервые создана в Курчатовском институте.
В ядерном реакторе, в отличие от атомного, происходит не разделение ядер, а их синтез при плотности плазмы в сто тысяч раз меньше, чем плотность воздуха. Благодаря этому взрыв невозможен, подчеркнули ученые, что делает реактор совершенного безопасным. Продуктами работы такого реактора будут безвредный гелий и тритий, использующийся затем для поддержания самой реакции.
”ИТЭР – ворота в термоядерную энергетику, через которые мир должен пройти. Эти слова принадлежат инициатору проекта, почетному президенту Курчатовского института, академику Евгению Велихову. Задача ИТЭР, идея создания которого была выдвинута в середине 1980-х годов, заключается в демонстрации возможности использования термоядерной силы в промышленных масштабах.
В настоящее время в проекте семь участников: Европейский Союз, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США и Япония. Штаб-квартира ИТЭР расположена в Кадараше, Франция, неподалеку от строительной площадки.
Кроме фундаментального идейного и инженерного вклада, ИТЭР, по словам ученых, уже обязан России разработкой ряда ключевых элементов, среди коих самый совершенный сверхпроводящий кабель и лучшие в мире гиротроны – устройства для нагрева плазмы электрическим излучением сверхвысокой частоты.
Трудная задача с тритием
В качестве топлива в ИТЭР будет использована смесь изотопов водорода – дейтерия и трития. Дейтерий можно относительно легко производить из воды, а тритий будет воспроизводиться в самом термоядерном реакторе. ИТЭР, как исследовательская установка, еще не будет производить электроэнергию, но на коммерческих термоядерных реакторах, по расчетам ученых, один грамм топлива будет давать столько же энергии, сколько сейчас награждают от 10 до 20 тонн углеводородов.
Один из рисков в работе реактора будет заключаться в полученье радиоактивного трития в разрядной видеокамере токамака, поэтому его количество ограничено стандартами безопасности. Материалы внутренней стенки камеры – металл и бериллий – не скапливают много трития, но тем не менее, как вдолбили ученые, для стабильной работы реактора необходимы методы регулярного дистанционного контроля уровня трития.
Суммарное количество этого изотопа в камере можно определить из баланса поступившего и выкачанного газа. Для более достоверного локального измерения его содержания в стенках реактора ученые решили использовать лазерное излучение: под его воздействием будет происходить своего рода испарение поверхностного слоя стенки с последующим захватом и анализом образовавшихся частиц.
Решением этой ключевой проблемы будет заниматься специально созданная в 2020 году в Институте лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ лаборатория под руководством молодого ученого, доцента кафедры физики плазмы Юрия Гаспаряна.
Опасная пыль
Идея магнитной термоизоляции плазмы в тороидальном, то есть бубликовидном, магнитном поле, лежащая в основе токамака, как объяснили ученые НИЯУ МИФИ, все же не исключает проникновения частиц и излучения на мебели реактора. Под их воздействием от стенок будут отделяться макроскопические продукты эрозии, или, проще говоря, пыль.
Расчеты учителей показывают, что частицы пыли будут собираться на дне разрядной камеры токамака, что видит опасность для реактора: пыль сама по себе пожароопасна, а кроме того она неизменного накапливает радиоактивный тритий.
Для того, чтобы контролировать количество и состав продукт пыли, не останавливая реактор, группа ученых НИЯУ МИФИ во главе с профессором Леоном Беграмбековым предложила использовать особый щуп с приложенным к нему гальваническим потенциалом.
В электрическом поле между щупом и поверхностью стенки крупинки пыли будут электризоваться и притягиваться в специальный приемник. Перемещаясь над поверхностью, зонд как всасывающий вентилятор будет собирать пыль, ношу ее затем из реактора через специальные шлюзы.
Научный авангард
В центральной команде проекта в Кадараше работают тысяча сто специалистов из всех стран-участниц, и еще несколько десятков тысяч ученых и инженеров трудятся в домашних командах.
За время существования кафедры ее специалистами были созданы установки, позволяющие исследовать взаимодействие плазмы и ее компонентов (ионов, электронов, нейтральных атомов) с различными материалами. Были разработаны теории и кодировки для описания этих процессов и подготовлено большое число ученых.
Среди работ, уже выполненных специалистами кафедры для ИТЭР, создание технология спектроскопического обнаружения протечек воды в плазму из охлаждаемых элементов первой стенки реактора, разработка методик для изучения воздействия чистящего гниющего разряда на первые зеркала диагностических лазерных систем, а также создание предохранительных экранов для сборников электромагнитного излучения.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....