antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Categories:

Канадский термояд на паровой тяге: будущее

Пока государственные научные коллаборации строят гигантские установки, сжимающие термоядерное топливо с помощью магнитного поля или сверхмощных лазеров, небольшая канадская компания предлагает свой вариант термояда. С паровым приводом!



Чтобы начала протекать реакция ядерного синтеза, необходимо, преодолев силы кулоновского отталкивания, свести ядра легких элементов на очень близкое расстояние, где начинает работать сильное ядерное взаимодействие, и удерживать их, пока ядра не сольются с образованием более тяжелого элемента. Для этого термоядерное топливо нужно сжать и очень сильно разогреть (до десятков и сотен миллионов градусов). Именно так происходит термоядерное «горение» водорода в ядре Солнца. За прошедшие полвека физики не смогли создать реальную электростанцию, работающую на термояде, но основательно изучили вопросы сжатия, разогрева и удержания термоядерного топлива. Существует два основных подхода к этому вопросу — магнитное и инерциальное удержание.

Магниты и лазеры

Магнитное удержание основано на том, что магнитное поле специальной конфигурации удерживает разреженную дейтерий-тритиевую плазму, разогреваемую до высоких температур. Наиболее перспективен в этом отношении токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), и именно на этой схеме основан международный экспериментальный термоядерный реактор ITER, который сейчас строится на юге Франции и должен вступить в строй в 2020 году.

Инерциальное удержание основано на принципиально другом подходе: импульсном сжатии до чрезвычайно высокой плотности. Такой подход реализуют в исследовательском центре NIF (National Ignition Facility) в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Лазерное излучение испаряет стенки топливной капсулы, образуя ударную волну, которая сжимает и разогревает топливо.



На паровой тяге

Существует еще несколько подходов к реализации управляемого термояда. При магнитно-инерциальном синтезе (МИС, MIF), одним из видов которого является синтез замагниченной мишени (СЗМ, MTF), обжимается заранее сформированная плазма с вмороженным магнитным полем, которое усиливается в процессе сжатия и помогает удерживать высокоэнергичные продукты синтеза внутри мишени, способствуя нагреву плазмы до термоядерных температур. Такой подход, известный с 1970-х, изучается во многих исследовательских центрах, а для собственно обжатия чаще всего используется лазерное излучение.

А вот канадская компания General Fusion при реализации схемы СЗМ пошла принципиально другим путем. Их реактор представляет собой сферическую камеру, заполненную жидким свинцом с добавкой лития (для размножения трития в процессе синтеза). Свинец закручивается, образуя в центре сквозной канал, в который выстреливаются с помощью инжекторов вихревые кольца замагниченной плазмы. В инжекторах плазма сжимается в 10−15 раз и разогревается до нескольких миллионов градусов. Когда плазменные вихри оказываются в центре камеры, сотня паровых молотов одновременно 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 движение молоты.

Плюсы системы General Fusion — в простоте реализации и хорошей масштабируемости: выходная мощность регулируется путем изменения частоты «микровзрывов». Кроме того, такая схема не требует расходных элементов — капсул или хольраумов. Но и требования к симметричности обжатия достаточно высоки (пока этот параметр исследуется на небольших рабочих макетах с пневматическими молотами). И если General Fusion удастся осуществить управляемую термоядерную реакцию (компания планирует сделать это в 2020-х), в восторге будут не только поклонники стимпанка.

Tags: технологии
Subscribe

Posts from This Journal “технологии” Tag

promo antony_w август 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments