Канадский термояд напаровой тяге: будущее

Канадский термояд напаровой тяге: будущее

Дабы начала протекать реакция ядерного синтеза, нужно, преодолев силы кулоновского отталкивания, свести ядра легких элементов на весьма близкое расстояние, где начинает трудиться сильное ядерное сотрудничество, и удерживать их, пока ядра не сольются с образованием более тяжелого элемента. Для этого термоядерное горючее необходимо сжать и сильно разогреть (до сотен и десятков миллионов градусов). Как раз так происходит термоядерное «горение» водорода в ядре Солнца.

За прошедшие полвека физики не смогли создать настоящую электростанцию, трудящуюся на термояде, но основательно изучили вопросы сжатия, удержания и разогрева термоядерного горючего. Существует два главных подхода к этому вопросу — магнитное и инерциальное удержание.

лазеры и Магниты

Магнитное удержание основано на том, что магнитное поле особой конфигурации удерживает разреженную дейтерий-тритиевую плазму, разогреваемую до больших температур. Самый перспективен в этом отношении токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), и именно на данной схеме основан интернациональный экспериментальный термоядерный реактор ITER, что на данный момент строится в южной части Франции и обязан вступить в строй в первой половине 20-ых годов XXI века.

Инерциальное удержание основано на принципиально втором подходе: импульсном сжатии до очень высокой плотности. Таковой подход реализуют в исследовательском центре NIF (National Ignition Facility) в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса.

Лазерное излучение испаряет стены топливной капсулы, образуя ударную волну, которая сжимает и разогревает горючее.

    Данный аппарат, словно бы перекочевавший из лаборатории какого-либо сумасшедшего ученого из фантастического фильма, в действительности — умелый уменьшенный прототип будущего термоядерного реактора General Fusion.

На паровой тяге

Существует еще пара подходов к реализации управляемого термояда. При магнитно-инерциальном синтезе (МИС, MIF), одним из видов которого есть синтез замагниченной мишени (СЗМ, MTF), обжимается заблаговременно организованная плазма с вмороженным магнитным полем, которое улучшается в ходе сжатия и оказывает помощь удерживать высокоэнергичные продукты синтеза в мишени, содействуя нагреву плазмы до термоядерных температур. Таковой подход, узнаваемый с 1970-х, изучается во многих исследовательских центрах, а для фактически обжатия значительно чаще употребляется лазерное излучение.

А вот канадская компания General Fusion при реализации схемы СЗМ отправилась принципиально вторым методом. Их реактор представляет собой сферическую камеру, заполненную жидким свинцом с добавкой лития (для размножения трития в ходе синтеза). Свинец закручивается, образуя в центре сквозной канал, в который выстреливаются посредством инжекторов вихревые кольца замагниченной плазмы. В инжекторах плазма сжимается в 10−15 раз и разогревается до нескольких миллионов градусов.

В то время, когда плазменные вихри оказываются в центре камеры, сотня паровых молотов в один момент бьет в расплавленный свинец, формируя сходящуюся сферическую ударную волну. Канал схлопывается, и жидкий металл обжимает дейтерий-тритиевую плазменную мишень, начиная термоядерную реакцию. Тепловая энергия отводится тем же самым свинцом в парогенератор, пар вращает турбогенераторы и приводит в перемещение молоты.

Плюсы совокупности General Fusion — в простоте реализации и хорошей масштабируемости: выходная мощность регулируется методом трансформации частоты «микровзрывов». Помимо этого, такая схема не требует расходных элементов — капсул либо хольраумов. Но и требования к симметричности обжатия высоки (до тех пор пока данный параметр исследуется на маленьких рабочих макетах с пневматическими молотами).

И в случае если General Fusion удастся осуществить управляемую термоядерную реакцию (компания собирается сделать это в 2020-х), в восхищении будут не только поклонники стимпанка.

Статья «Термоядерный стимпанк» размещена в издании «Популярная механика» (№156, октябрь 2015).

Термоядерный синтез. Энергия будущего | Большой скачок


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: