В Массачусетском технологическом институте (МТИ), на токамаке Alcator C-Mod удалось добиться самого высокого давления плазмы за всю историю наблюдений. О результатах работы исследователи сообщили на саммите Международного агентства по атомной энергии в Японии. «Лента.ру» рассказывает об этом достижении и выясняет его роль в современной физике.
Токамак, то есть тороидальная камера с магнитными катушками (термин предложен русским физиком Игорем Головиным), предназначен для достижения условий, необходимых для термоядерного управляемого синтеза. Традиционная атомная энергетика основана на делении, расщеплении ядра атома. Термоядерная — на синтезе тяжелых атомных ядер из легких. Фактически внутри токамака создается маленькая звезда. Однако уже более полувека физикам не удается провести термоядерный синтез, пригодный для получения энергии.
В токамаке атомы дейтерия и трития удерживаются тороидальным магнитным полем, создаваемым электрическим полем. Возникает также электрический ток, которые проходит через смесь атомов. Для дополнительного нагрева используется микроволновое излучение. Атомы нагреваются примерно до ста миллионов градусов, превращаясь в плазму («горячий суп» из протонов и электронов). Когда частицы сталкиваются, сливаясь в тяжелые атомы, выделяется энергия.
Чтобы извлечь ее, плазма должна находиться в устойчивом состоянии. Проблема в том, что на создание и поддержание нужных для термоядерной реакции условий в реакторе, энергии тратится больше, чем выделяется. Ученые комбинируют разные сочетания температуры, давления и времени удержания плазмы. Если произведение этих трех параметров будет выше определенного порога, то реакция получится именно такой, какая требуется.
Давление внутри токамака определяют температура и плотность. Удвоение давления приводит к четырехкратному повышению выделяемой энергии.
Ученые использовали чрезвычайно мощные магнитные поля, чтобы уплотнить «суп» из атомов, и добились увеличения давления плазмы на 16 процентов, до двух атмосфер. Предыдущий рекорд в 1,77 атмосферы был установлен в 2005 году на том же токамаке.
Рекордный показатель продержался две секунды при температуре 35 миллионов градусов Цельсия (в два раза горячее ядра Солнца). В токамаке происходили 300 триллионов реакций синтеза в секунду, а индукция магнитного поля достигла 5,7 тесла (для сравнения: сувенирный магнитик создает поле в пять миллитесла). Хотя этого недостаточно для устойчивости плазмы, данный рекорд, по мнению специалистов, — важный шаг на пути к энергетически выгодным реакторам.
По словам Дейла Мида (Dale Meade), бывшего заместителя директора лаборатории физики плазмы Принстонского университета, это достижение подтверждает ведущую роль мощного магнитного поля в создании условий для термоядерного синтеза. Однако вскоре после мирового рекорда Министерство энергетики США прекратило финансировать Alcator C-Mod. Вместо этого американцы присоединятся к проекту ITER (Международный термоядерный экспериментальный реактор), куда также внесут свой вклад ЕС, Китай, Индия, Южная Корея, Россия и Япония.
Россия поставляет сверхпроводящие магниты, устройства нагрева плазмы, а также бланкеты — устройства, которые улавливают высокоэнергичные нейтроны, образующиеся при термоядерной реакции. В результате можно получать тритий — сырье для термоядерной реакции — в количестве, большем, чем было израсходовано в реакции слияния.
ITER — это гигантский токамак высотой с семиэтажный дом, который строится на юге Франции, в 60 километрах от Марселя. Его магниты весят примерно столько же, сколько Boeing 747, а объем превышает Alcator C-Mod в 800 раз. Расчетная мощность — 500 мегаватт, как у современных крупных ядерных реакторов. Первые эксперименты намечены на 2025 год. Общая стоимость проекта достигает 19 миллиардов евро.
В то же время ученые из МТИ доказали, что даже в сравнительно небольших реакторах (объем Alcator C-Mod — один кубометр) можно получить подходящие условия. Это выходит за рамки общепринятой точки зрения. Открытие дает шанс частным компаниям, располагающим собственными реакторами. Например, Tokamak Energy, основанная специалистами из Национальной лаборатории синтеза в Великобритании, собирается получить результат к 2025 году. Команда Skunk Works, принадлежащая Lockheed Martin, еще в 2014 году заявила о создании небольшой установки, однако была раскритикована сторонними специалистами.
Группа Tri Alpha Energy применяет технологию ускорителей частиц и поддерживается Полом Алленом, сооснователем Microsoft. В General Fusion, которая спонсируется главой Amazon Джеффом Безосом, создают удерживающий плазму вихрь из расплавленного свинца и лития. С ними конкурируют Helion Energy, First Light Fusion и Dynomak из Вашингтонского университета.
Александр Еникеев
Комментирование разрешено только первые 24 часа.
2 +0−0 | Василий Петрович | 17:29:30 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Суть статьи очередная сенсация (которой нет), чтобы продлили финансирование. |
2 +0−0 | Хитрый Лис | 15:16:12 24/10/2016 |
КПД в студию! А так, это уже недели 2 как везде перемусолили... |
2 +0−0 | Oleksandr Alesinskyy | 13:03:02 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Не сейчас, а 9 лет назад. Проблема не столько в "энергитическом плюсе", склолько в стабильности (т.е. возможности поддерживать реакцию с нужными параметрамит хоть сколько-нибудь осмысленное время). Впрочем, даже ее разрешение не преподнесет ТЯР на блюдечке - существует еще целый букет слаборазрешимых проблем. |
2 +0−0 | Sand M | 12:24:09 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
"Однако вскоре после мирового рекорда Министерство энергетики США прекратило финансировать Alcator C-Mod. Вместо этого американцы присоединятся к проекту ITER (Международный термоядерный экспериментальный реактор), куда также внесут свой вклад ЕС, Китай, Индия, Южная Корея, Россия и Япония." Скопировано из текста... не забыли... |
2 +0−0 | Fluffy Tail | 12:00:06 24/10/2016 |
Только забыли упомянуть, что финансирование Алькатора закрыли, а сам токамак уже разбирают. "With no additional sources of funding available to support continued operations, on September 30, 2016, Alcator C-mod was decomissioned and is currently being disassembled." - из wiki То есть рекорд поставили когда уже не жалко было испытать на пределе возможностей. |
2 +0−0 | Anatol Frans | 11:48:54 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
На Кузнецове топят и ни чё - никто не жалуется. |
2 +0−0 | Nalogoplatelschik Nalogoplatelschikov | 11:35:58 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Цены на электричество упадут или нет? Или, как и прежде жыды будут пить нашу кровь. |
2 +0−0 | Вячеслав Голубчиков | 11:23:03 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Ветро, гидро, солнце энергитика занимает много места и дорогая . У Европы много денег поэтому они на неё ориентируются. Вот если бы в Сахаре поставили солнечные панели а в Западной сахаре ветряки тогда конечно. Но там местные ребята их быстро скомунизмят. Так что ближайшие лет 10-20 нефтегаз будет и продаваться и покупаться. Но недорого. |
2 +0−0 | Georgy Arutyunyan | 10:38:45 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Иисус - русский. Как я мог забыть. |
2 +0−0 | Vladimir Shishov | 10:23:09 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
"Проблема в том, что этот самый крутой, стоящий многих миллиардов долларов токамак для получений 2.0 атм запустили на максимально возможную мощность, но этого не хватило." - как раз таки красота в том, что это был миниатюрный университетский токамак с финансированием в порядках миллионов долларов, причем в нем даже не использовали сверхпроводящие магниты. И на такой простой и дешевой игрушке американцы ставят рекорды. Закрыть его еще три года назад планировали, но так как получалось довольно таки неплохо продляли финансирование, тем временем его понемногу разгоняли пока не получили 2.05 атм в последний день работы, что стало рекордом. |
2 +0−0 | Стас Новиков | 10:20:56 24/10/2016 |
Пора строить реактор. Обама, выдели еще 30 млрд долларов на фундамент новой станции |
2 +0−0 | MultiNatus . | 09:57:37 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Забыл написать, что это будет #СКОРО |
2 +0−0 | TToxep TToxep | 09:43:51 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
я табе, милок, отвечу с кочки зрения простого пыхтящего инженера: разница меж теорией и практикой в том, что в теории разницы нет, а на практике - есть! Так что пыхтеть нам ещё долго, всякие параметры выравнивать и оптимизации оптимизировать, пока оно не заработает как надо... ну дак это и не твелы водичкой охлаждать, тут головой думать приходиться ;) |
2 +0−0 | Владимир Мартынцев | 09:35:06 24/10/2016 |
Шо, опять??..)) |
2 +0−0 | OlegElf1 . | 09:10:24 24/10/2016 |
Комментарий удалён. | ||
Украинская подводная лодка потопит российский авианосец на "паровом" ходу, я уверен в этом.... Когда выплывет из степей Украины.....))))) |
2 +0−0 | Петр Великанофф | 08:54:16 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Ни то и не другое. Я - пенсионер и "тру" здесь разные темы, посмеиваясь над вами, по своему полному пенсионному праву. Но если бы я так проводил свое время в молодые годы, меня бы моментом поперли со службы. Но мне бы и самому подобное в голову не могло прийти, когда надо было зарабатывать деньги, строить карьеру, заниматься семьей. |
2 +0−0 | Mikhail Shishkin | 08:49:36 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Даже заголовок тот же был! |
2 +0−0 | Mikhail Shishkin | 08:48:43 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
Как у вас все запущено... |
2 +0−0 | Um Hg | 08:01:13 24/10/2016 |
Да блин!!!! Автор, статью надо начинать словами: Родина технологии Советский Союз!!! |
2 +0−0 | Sergei Bazhgin | 07:45:01 24/10/2016 | ||||||
| ||||||||
А оригинальная информация где? ссылки там, пароли, явки? |