Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
РИА Наука

Физики выяснили, как можно удержать термоядерный реактор от взрыва

© Фото : ITERПроцесс сборки термоядерного реактора ИТЭР
Процесс сборки термоядерного реактора ИТЭР

МОСКВА, 21 июн – РИА Новости. Британские физики выяснили, как ведут себя пучки электронов внутри "бублика" термоядерного реактора, и поняли, как можно избежать их "побега" из камеры и последующего взрыва реактора, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

"Если нам удастся затормозить эти сбежавшие электроны, тогда мы сделаем большой шаг в сторону создания полноценных термоядерных реакторов. Учитывая, что других вариантов у нас фактически нет, термоядерный синтез выглядит особенно привлекательным, так как мы можем использовать простую морскую воду для производства огромного количества энергии", — рассказывает Линнея Хесслоу (Linnea Hesslow) из Технологического университета Чалмерса в Гетеборге (Швеция).

В настоящее время ученые всерьез рассматривают два типа термоядерных реакторов – токамак и стелларатор. По принципу работы они близки: высокотемпературная плазма в них удерживается не стенками камеры, а магнитным полем. В токамаке этот эффект достигается за счет пропускания тока через плазму, что заставляет ее сжиматься в своеобразный бублик в присутствии мощного магнитного поля. Стелларатор, в свою очередь, работает по несколько другим принципам, и поведение плазмы в нем зависит исключительно от работы магнитных катушек, благодаря чему он имеет вид "мятого бублика".

Процесс сборки термоядерного реактора ИТЭР
США может выйти в этом году из проекта термоядерного реактора ИТЭРМинистерство энергетики США рекомендовало Конгрессу страны не выходить из проекта по созданию экспериментального термоядерного реактора ИТЭР как минимум до 2018 года, однако парламентарии могут "вывести" Америку из проекта уже в следующем году.

Идея токамака сегодня считается более перспективной, и она является основой проекта международного реактора ИТЭР, который уже несколько десятилетий строится во Франции при участии ученых из России, ЕС, США, Китая и других стран.

Главная проблема токамаков, как рассказывает Хесслоу, заключается в том, что эти реакторы могут взорваться фактически в любой момент. По словам ученых, внутри токамаков могут периодически возникать мощные локальные электрические поля, которые будут разгонять пучки электронов до столь высоких скоростей, что те смогут "пробить" магнитные поля, удерживающие плазму реактора от побега, и разрушить магниты и стенки реактора.

Подобные опасения достаточно давно удерживают физиков от проведения длительных и масштабных экспериментов с токамаками, что замедляет процесс раскрытия тайн термоядерного синтеза.

Строительство международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР)
Термоядерный реактор ИТЭР планируют запустить в конце 2025 годаМеждународный реактор ИТЭР строится во Франции совместно Евросоюзом, Россией, Китаем, Индией, Японией, Южной Кореей и США. Это будет первая масштабная попытка использовать для получения электроэнергии термоядерную реакцию.

Хесслоу и ее коллеги предлагают решить эту проблему, замедлив электроны достаточно простым способом, используя тяжелые ионы и атомы благородных газов в качестве своеобразных "волнорезов".

Изучая то, как электроны взаимодействуют с разными ионами, ученые обратили внимание на то, что их столкновения с ядрами тяжелых элементов заметно сильнее меняют их поведение, чем то предсказывает теория. Это натолкнуло их на мысль, что атомы благородных элементов, считавшиеся раньше нежелательным "мусором" в топливе для токамаков, можно использовать в качестве естественных замедлителей электронов.

Для проверки этой идеи физики создали компьютерную модель термоядерного реактора, которая учитывала то, как столкновения с тяжелыми ионами замедляют потоки "сбегающих" электронов. Их расчеты показали, что добавление небольшого числа атомов неона или аргона во внешнюю часть кольца токамака, где они будут ионизированы лишь частично,  или его окружение особыми "подушками" с  атомами этих газов, может защитить реактор от уничтожения.

Капсула со смесью трития и дейтерия внутри лазерной установки. Иллюстрация авторов статьи
Физики приблизились к созданию лазерного термоядерного реактораФизики из Калифорнии создали своеобразные "ядерные очки", которые позволяют наблюдать за тем, куда поступает энергия во время сжатия термоядерного топлива при помощи мощных пучков лазера, что позволит в ближайшем будущем создать первые рабочие термоядерные реакторы.

"Многие люди верят в то, что ИТЭР скоро запустится, однако на самом деле нам проще будет полететь на Марс, чем построить стабильный термоядерный реактор. Нужно понимать, что мы пытаемся "приручить" энергию звезд здесь, на поверхности Земли, и решение этой задачи потребует много времени. Поэтому я надеюсь, что эти исследования получат все необходимые ресурсы, и мы сможем найти окончательное решение для энергетического вопроса в будущем", — заключает Хесслоу.

Рекомендуем
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала