Холодный ядерный синтез

Термоядерный реактор уровня «школьный проект по физике»[править]

В 1950 году некто Фарнсворт прикола ради сбацал фузор имени себя — он использует электростатический метод удержания плазмы (создание отрицательного потенциала в облаке электронов, который разгоняет ионы в направлении ловушки где уже и идет реакция), красиво светится синеньким и выглядит жутко научно. Толку от него нет вообще никакого — к критерию Лоусона он не подбирается даже близко, не смотря на неоднократные попытки его заубгрейдить. Зато при наличии некоторой суммы денег на топливо и электронные компоненты, а также при наличии прямых рук, собрать эту фигню можно даже дома. Но лучше не надо.

Примечания

Комментарии
  1. Жвирблис, В. Биологическая трансмутация : факты, фантастика, теория // Химия и жизнь : журн. — 1977. — № 2.
Источники
  1. .
  2.  (фр.). Дата обращения 1 августа 2019.
  3. . Дата обращения 25 февраля 2013.
  4. Леенсон, И. А. Глава 5. Не попадитесь на удочку! // Шутят… химики! — 2-е изд. — М. : Интеллект, 2016. — ISBN 978-5-91559-223-9.
  5. ↑ . Кафедра математики и теоретической радиофизики. Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. Дата обращения 31 июля 2019.
  6. Тунцов, Артём . Газета.ру (24 марта 2009).
  7. Taubes, Gary. Bad science : the short life and weird times of cold fusion :  . — New York : Random House, 1993. — P. 6. — 503 p. — ISBN 0-394-58456-2. — ISBN 9780394584560.
  8. Статья перепечатана в:
  9. ↑ .
  10. Смородов, Е. А. Физика и химия кавитации / Е. А. Смородов, Р. Н. Галиахметов, М. А. Ильгамов. — М. : Наука, 2008. — 228 с.
  11. .
  12. Bardi, Ugo . Cassandra’s legacy (март 2012). — «…the E-Cat has reached the end of the line. It still maintains some faithful supporters, but, most likely, it will soon fade away in the darkness of pathological science, where it belongs».
  13. Levi, Giuseppe; Evelyn, Foschi; Bo, Hoistad; Roland, Pettesson; Lars, Tegnér; Hanno, Essén. . AMS Acta (13 октября 2014).
  14. , p. 68, 73.
  15.  (недоступная ссылка). Дата обращения 29 августа 2010.
  16.  (недоступная ссылка). Дата обращения 29 августа 2010.
  17.  (недоступная ссылка). Дата обращения 29 августа 2010.
  18.  (недоступная ссылка). Дата обращения 3 января 2013.

Прогресс на пути его реализации

Исследования по данной теме идут в нескольких направлениях сразу:


  1. с помощью использования сверхпроводящих магнитов учёные стараются сократить энергию, затрачиваемую на зажигание и поддержание реакции;
  2. с помощью новых поколений сверхпроводников повышается индукция магнитного поля внутри реактора, которая позволяет удерживать плазму с более высокими показателями плотности и температуры, что увеличивает удельную мощность реакторов на единицу их объёма;
  3. исследования в области горячей плазмы и успехи в сфере вычислительной техники позволяют лучше контролировать потоки плазмы, тем самым приближая термоядерные реакторы к их теоретическим пределам эффективности;
  4. прогресс в предыдущей области также позволяет дольше удерживать плазму в стабильном состоянии, что увеличивает эффективность реактора за счёт того, что нам не надо так часто разогревать плазму вновь.

Не смотря на все трудности и проблемы, лежавшие на пути к управляемой термоядерной реакции, эта история уже приближается к своему финалу. В энергетике принято использовать показатель EROEI – energy return on energy investment (соотношение затраченной энергии при производстве топлива к тому объёму энергии, который мы из него получаем в итоге) для расчёта эффективности топлива. И в то время как EROEI угля продолжает расти, то этот показатель у нефти и газа достиг своего пика в середине прошлого века и теперь неуклонно падает за счёт того, что новые месторождения этих топлив находятся во всё в более труднодоступных местах и на всё больших глубинах:

История Флэйшмана и Понса

Уже сама история обнародования этой разновидности научного направления в глазах мирового сообщества является подозрительной. Все началось 23 марта 1989 года. Именно тогда профессор Мартин Флэйшман со своим напарником Стэнли Понсом собрали пресс-конференцию, которая проходила в университете, где трудились химики, в штате Юта (США). Тогда они и заявили, что ими была осуществлена реакция холодного ядерного синтеза путем обыкновенного пропускания электрического тока сквозь электролит. По словам химиков, в результате проведенной реакции они смогли получить положительный энергетический выход, то есть тепло. Кроме этого, они наблюдали ядерное излучение, возникшее в результате реакции и идущее от электролита.

Сделанное заявление буквально произвело настоящий фурор в научном сообществе. Конечно же, низкотемпературный ядерный синтез, произведенный на простом письменном столе, мог кардинально изменить весь мир. Больше не нужны комплексы огромных химических установок, которые еще и стоят громадную сумму денег, а результат в виде получения нужной реакции когда наступит — неизвестно. Если бы все подтвердилось, Флэйшмана и Понса ждало бы потрясающее будущее, а человечество – немалое сокращение расходов.

Однако сделанное таким образом заявление химиков стало их ошибкой. И, кто знает, возможно, самой главной. Дело в том, что в научном сообществе не принято делать какие-либо заявления перед средствами массовой информации о своих изобретениях или открытиях до того, как сведения о них будут опубликованы в специальных научных журналах. Ученые, поступающие так, мгновенно получают критику в свой адрес, это считается своего рода дурным тоном в научной среде. По правилам, сделавший какое-либо открытие научный сотрудник негласно обязан оповестить об этом сначала научное сообщество, которое и будет решать, действительно ли это изобретение является истинным, стоит ли его вообще признавать открытием. С юридической стороны это считается обязательством полного сохранения тайны о происшедшем, которую первооткрыватель должен соблюдать с момента подачи своей статьи в издание и до момента ее опубликования. Ядерная физика в этом плане не является исключением.

Флэйшман со своим коллегой такую статью направили в научный журнал, который назывался Nature и являлся самым авторитетным научным изданием в масштабах всего мира. Все люди, связанные с наукой, знают, что такой журнал не опубликует непроверенную информацию, а тем более не станет печатать кого попало. Мартин Флэйшман уже в то время считался достаточно уважаемым ученым, работающим в области электрохимии, поэтому поданная статья должна была выйти в скором времени. Так и произошло. Спустя три месяца после злополучной конференции публикация вышла в свет, но ажиотаж вокруг открытия уже вовсю разгорелся. Возможно, поэтому главный редактор Nature Джон Мэддокс уже в следующем ежемесячном выпуске журнала опубликовал свои сомнения по поводу сделанного открытия Флэйшмана и Понса и того, что ими была получена энергия ядерной реакции. В своей заметке он написал, что химики должны понести наказание за его преждевременное обнародование. Там же им было сказано о том, что настоящие ученые никогда бы не позволили придать общественной огласке свои изобретения, а лица, которые так поступают, могут считаться простыми авантюристами.

Спустя некоторое время Понсу и Флэйшману был нанесен еще один удар, который можно назвать сокрушительным. Ряд научных сотрудников из американских научных институтов Соединенных Штатов (Массачусетский и Калифорнийский технологические университеты) провели, то есть повторили эксперимент химиков, создав одинаковые условия и факторы. Однако к заявленному Флэйшманом результату это не привело.

Достоинства термоядерной энергетики

Энтузиазм вокруг термоядерной энергии, наблюдавшийся в 60-е и 70-е годы, давно прошел. Теперь сами ученые нехотя признают, что в ближайшее десятилетие работающий термоядерный реактор мы, скорее всего, не увидим. Несмотря на это, попытки «зажечь» искусственное солнце не прекращаются. Выгоды, которые несет укрощение этой технологии, легко объясняют подобную настойчивость.

Колоссальная энергоэффективность

Чтобы понять, какие «пряники» может дать человечеству термоядерная энергия, нужно сравнить ее с обычным ископаемым горючим. Сжигание одного грамма угля дает 34 тыс. джоулей, газа или нефти — 44 тыс. джоулей, древесины — всего 7 тыс. джоулей. При слиянии ядер дейтерия и трития выделяется 17,6 мегаэлектронвольт энергии, что в пересчете на один грамм составляет 170 млрд джоулей тепла. Это количество равняется общемировому потреблению за 14 минут.

Термоядерный синтез – самый эффективный из известных на сегодня способов получения энергии, включая даже обычные ядерные реакторы. Из одного килограмма исходной смеси, в термоядерном реакторе можно получить в три раза больше энергии, чем в ядерном. В 86 г дейтерий-тритиевой смеси находится столько же энергии, как в 1 тыс. тонн высококачественного угля.

Запасы ископаемого топлива не бесконечны. В один «прекрасный» момент мы полностью исчерпаем месторождения угля, нефти и природного газа. Сырье для термоядерного синтеза можно получать буквально из воды. Теоретически управляемый синтез способен открыть человечеству новую эпоху практически бесплатной энергии, кардинально изменив мировую экономику и повседневную жизнь людей.

Безвредность

Сжигание нефти, угля и газа наносит серьезный вред окружающей среде и способствует изменениям климата. Долгое время их альтернативой считался «мирный атом», однако, атомные станции имеют очевидные недостатки. Во время работы они действительно практически не вредят экологии, но аварии на подобных объектах приводят к катастрофическим последствиям колоссальных масштабов. Чернобыль и Фукусима – наглядное тому подтверждение.

Масса топлива, необходимая для работы термоядерного реактора, измеряется граммами, а отходами «производства» являются безвредные вещества типа водорода или гелия. Да, для дейтерий-тритиевой реакции необходим радиоактивный тритий, но вес его будет мизерным.

Безопасность


Термоядерный реактор никогда не взорвется: процессы, проходящие в нем, не являются самоподдерживающимися. В самой его конструкции заложены механизмы, препятствующие распространению радиоактивных веществ. Например, камера, в которой происходит реакция, должна быть герметичной, иначе система просто не будет работать.

Управляемый синтез не может быть источником материалов для производства оружия массового поражения. Хотя это и кажется не особенно важным, но данный фактор сыграл серьезную роль в развитии и распространении ядерной энергетики. Кто не верит, может спросить у Ирана и Северной Кореи. Невозможность военного использования и отсутствие радиоактивных материалов уменьшает уязвимость термоядерных реакторов для террористической угрозы.

Ученые жгут

Словосочетание «термоядерный реактор» у многих людей вызывает настороженность. Ассоциативная цепочка понятна: термоядерная бомба страшнее просто ядерной, а значит, термоядерный реактор опаснее Чернобыля.

На самом деле ядерный синтез, на котором основывается принцип работы токамака, намного безопаснее и эффективнее ядерного деления, применяемого в современных АЭС. Синтез используется самой природой: Солнце представляет собой не что иное, как естественный термоядерный реактор.

Токамак ASDEX, построенный в 1991 году в немецком Институте Макса Планка, используется для испытания различных материалов первой стенки реактора, в частности вольфрама и бериллия. Объем плазмы в ASDEX — 13 м3, почти в 65 раз меньше, чем в ITER.

В реакции задействованы ядра дейтерия и трития — изотопов водорода. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона, а ядро трития — из протона и двух нейтронов. В обычных условиях одинаково заряженные ядра отталкиваются друг от друга, однако при очень высоких температурах они могут сталкиваться.

При соударении в игру вступает сильное взаимодействие, которое отвечает за объединение протонов и нейтронов в ядра. Возникает ядро нового химического элемента — гелия. При этом образуется один свободный нейтрон и выделяется большое количество энергии. Энергия сильного взаимодействия в ядре гелия меньше, чем в ядрах исходных элементов. За счет этого результирующее ядро даже теряет в массе (согласно теории относительности энергия и масса эквивалентны). Вспомнив знаменитое уравнение E = mc2, где c — это скорость света, можно представить себе, какой колоссальный энергетический потенциал таит в себе ядерный синтез.

Август 2011. Начата заливка монолитной железобетонной сейсмоизолирующей плиты.

Чтобы преодолеть силу взаимного отталкивания, исходные ядра должны двигаться очень быстро, поэтому ключевую роль в ядерном синтезе играет температура. В центре Солнца процесс протекает при температуре 15 млн градусов Цельсия, но ему способствует колоссальная плотность вещества, обусловленная действием гравитации. Колоссальная масса светила делает его эффективным термоядерным реактором.

Создать такую плотность на Земле не представляется возможным. Нам остается лишь наращивать температуру. Чтобы изотопы водорода отдали землянам энергию своих ядер, необходима температура 150 млн градусов, то есть в десять раз выше, чем на Солнце.

Ни один твердый материал во Вселенной не может напрямую контактировать с такой температурой. Так что просто построить печку для приготовления гелия не получится. Решить проблему помогает та самая тороидальная камера с магнитными катушками, или токамак. Идея создания токамака осенила светлые головы ученых из разных стран в начале 1950-х, при этом первенство однозначно приписывается советскому физику Олегу Лаврентьеву и его именитым коллегам Андрею Сахарову и Игорю Тамму.

Вакуумная камера в форме тора (пустотелого «бублика») окружается сверхпроводящими электромагнитами, которые создают в ней тороидальное магнитное поле. Именно это поле удерживает раскаленную до десяти солнц плазму на некотором расстоянии от стенок камеры. Вместе с центральным электромагнитом (индуктором) токамак представляет собой трансформатор. Изменяя ток в индукторе, порождают течение тока в плазме — движение частиц, необходимое для синтеза.

Февраль 2012. Установлено 493 1,7-метровых колонны с сейсмоизолирующими подушками из резинометаллического сэндвича.

Токамак можно по праву считать образцом технологического изящества. Электрический ток, протекающий в плазме, создает полоидальное магнитное поле, опоясывающее плазменный шнур и поддерживающее его форму. Плазма существует при строго определенных условиях, и при их малейшем изменении реакция немедленно прекращается. В отличие от реактора АЭС, токамак не может «пойти вразнос» и неконтролируемо наращивать температуру.

В маловероятном случае разрушения токамака не происходит радиоактивного заражения. В отличие от АЭС, термоядерный реактор не производит радиоактивных отходов, а единственный продукт реакции синтеза — гелий — не является парниковым газом и полезен в хозяйстве. Наконец, токамак очень бережно расходует топливо: во время синтеза в вакуумной камере находится всего несколько сотен граммов вещества, а расчетный годовой запас горючего для промышленной электростанции составляет всего 250 кг.

Апрель 2014. Завершено строительство здания криостата, залиты стенки фундамента токамака 1,5-метровой толщины.

Отстранение Филимоненко от работы

Возможно, что спустя какое-то время изобретение Ивана Филимоненко производилось бы в промышленных масштабах, а человечество избавилось бы от многих проблем. Однако судьба в лице некоторых людей распорядилась иным образом. Его коллеги Курчатов и Королев скончались, а маршал Жуков ушел в отставку. Это и послужило началом так называемой подковерной игры в научных кругах. Результатом стала остановка всех работ Филимоненко, а в 1967 году произошло и его увольнение. Дополнительная причина такого обращения с заслуженным ученым стала и его борьба за прекращение испытаний ядерного оружия. Своими работами он постоянно доказывал наносимый вред и природе, и непосредственно людям, с его подачи были остановлены многие проекты по запуску в космос ракет с ядерными реакторами (любая авария на такой ракете, происшедшая на орбите, могла грозить радиоактивным заражением всей Земли). Учитывая гонку вооружений, набирающую в то время обороты, академик Филимоненко стал неугодным некоторым высоким лицам. Его экспериментальные установки признаются противоречащими законам природы, самого ученого увольняют, исключают из коммунистической партии, лишают всех званий и вообще объявляют психически ненормальным человеком.


Уже в конце восьмидесятых — начале девяностых работы академика возобновляются, разрабатываются новые экспериментальные установки, однако все они до положительного результата доведены не были. Иваном Филимоненко была предложена идея использования его передвижной установки с целью ликвидации последствий в Чернобыле, но она была отвергнута. В период с 1968 по 1989 годы Филимоненко был отстранен от каких-либо испытаний и работ в направлении холодного термояда, а сами разработки, схемы и чертежи вместе с некоторыми советскими научными сотрудниками попали за рубеж.

В начале 90-х годов Соединенные Штаты заявили об успешных испытаниях, при которых ими якобы была получена ядерная энергия в результате холодного термояда. Это послужило толчком к тому, что о легендарном советском ученом вновь вспомнило его государство. Он был восстановлен в должности, но и это не помогло. К тому времени начался распад СССР, финансирование было ограниченным, соответственно, и результатов не было. Как рассказал позже Иван Степанович в интервью, видя непрекращающиеся и вместе с тем неудачные попытки многих ученых со всего мира получить положительные результаты холодного ядерного синтеза, он понял, что без него никто не сможет довести дело до конца. И, действительно, он говорил правду. С 1991 по 1993 год американские ученые, заполучившие установку Филимоненко, так и не смогли понять принцип ее действия, а еще спустя год и вовсе демонтировали ее. В 1996 году влиятельные люди из Соединенных Штатов предлагали Ивану Степановичу сто миллионов долларов только за то, чтобы он предоставил им консультации, разъяснив, как работает реактор холодного ядерного синтеза, на что тот ответил отказом.

Вместо резюме

История управляемого синтеза — яркий пример переоценки собственных возможностей. Теоретическая наука блестяще справилась со своей частью задачи, не только отработав саму идею нового способа получения энергии, но просчитав несколько вариантов его реализации. А инженеры, материаловеды и управленцы так и не сумели воплотить ее «в металле». Более того, они даже не смогли оценить всю сложность задачи. Полвека исследований в данной области позволяют нам сделать важные и не слишком утешительные выводы.

Термоядерная энергетика вовсе не является кристально чистой. Единственная доступная сегодня реакция D+T дает такой поток нейтронного излучения, что корпуса реакторов придется менять раз в 5-10 лет. Вероятно, что в ближайшие 10-15 лет мы достигнем показателя Q=20, получив таким образом стабильную термоядерную плазму. Скорее всего, этот рубеж будет преодолен на реакторе ИТЕРа. Однако вряд ли это будет окончательной победой и укрощением «строптивого» термояда. Уже сейчас очевидно, что монструозные проекты типа ITER – это тупиковый путь, малопригодный для практического использования. Гигаватные реакторы подобной конструкции фантастически сложны, они стоят гораздо дороже обычных урановых, а тритий для реакции D + T очень дорог и дефицитен.

Несмотря на вышесказанное, работы в области термоядерного синтеза будут продолжены. Возможно, что в ближайшие годы нас ожидают новые открытия в области сверхпроводников или мы лучше научимся понимать природу плазмы. В этом случае можно будет говорить о коммерческом использовании управляемого синтеза. Может быть, разработку будущих термоядерных реакторов поручат искусственному интеллекту, что обеспечит настоящий прорыв в этой области.

Ну и чтобы не заканчивать на совсем уж минорной ноте отметим, что управляемый термоядерный синтез подарит человечеству космос. Использование данного источника энергии позволит разгонять космические аппараты примерно до 10% от скорости света. Мы, наконец-то, сможем приступить к освоению Солнечной системы. Путешествия к другим планетам будут занимать недели, в крайнем случае, месяцы. Возможна даже отправка экспедиций к ближайшим звездным системам. Нужно только построить компактный и мощный термоядерный космический двигатель.

Автор статьи: Никифоров Владислав

Спор за место под термоядерным солнцем

После испытаний первых советских и американских термоядерных бомб прошло более полувека, но до сих пор человечеству не удалось обуздать термоядерную плазму для получения безотходного и практически неисчерпаемого источника энергии для мирных целей.

Напомним, что для того, чтобы «зажечь» реакцию термоядерного синтеза – слияния ядер водорода с выделением энергии, – требуется разогреть водород до 100 млн градусов по Цельсию. Понятно, что ни один из известных на сегодняшний день конструкционных материалов не может выдержать такую температуру. В начале 1950-х годов советскими физиками была выдвинута идея удерживать высокотемпературную плазму в «подвешенном» состоянии, не давая ей соприкасаться со стенками термоядерного реактора, за счет магнитного поля специальной конфигурации. Этот принцип сегодня известен во всем мире как ТОКАМАК (ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками). ITER – как раз такой ТОКАМАК-реактор.

Разработка первой в истории термоядерной энергетической установки началась в 1987 году. Именно тогда специалисты и эксперты из стран Европейского сообщества, Японии, СССР и США пришли к соглашению начать совместное проектирование ITER.

В июле 1991 года участники приступили к разработке окончательного инженерного проекта реактора, этот этап был завершен в июле 2001 года. И начались бурные дискуссии между участниками проекта за право разместить на своей территории будущий термоядерный реактор.

Например, по мнению тогдашнего премьер-министра Испании Хосе Марии Аснара, его страна не только была вполне способна обеспечить низкие затраты на строительство реактора и предоставить наилучшие коммуникации, но и имела соответствующий научный потенциал.

Тут надо заметить, что по условиям соглашения тот, кто выигрывал площадку, брал на себя почти половину финансирования всей стоимости проекта. Остальные участники консорциума вносили свой вклад – по 10%. Казалось бы, ради чего такие жертвы? В 2004 году тогдашний министр РФ по атомной энергии академик Александр Румянцев в беседе с корреспондентом «НГ» пояснял:

Добавим, что, по оценкам экспертов Европейской комиссии, реализация проекта должна была создать примерно 10 тыс. рабочих мест.


Пол Томас и академик Евгений Велихов, члены директората ITER. Июнь 2014

Однако к середине нулевых годов реальных претендентов на право заиметь ITER осталось два – Франция и Япония. По мнению Александра Румянцева, преимущество Франции состояло в том, что именно там был реализован уникальный проект единственного в мире ТОКАМАКа со сверхпроводящими обмотками, которые охлаждаются сверхтекучим гелием.

Во Франции уже существовала к тому моменту мощная инфраструктура, имелись высококвалифицированные кадры. На площадке Рокасё в Японии – другая технологическая цепочка. Там шло сооружение завода по переработке облученного ядерного топлива, располагалось высокотехнологичное хранилище высоко- и среднерадиоактивных отходов. Если во Франции предлагаемая под ITER площадка находилась в регионе, где расположен национальный ядерный центр, то для Японии размещение ITER на ее территории сулило радикально изменить всю научную инфраструктуру, которая была бы создана для реализации этого проекта. Обе площадки были очень наукоемкими. В итоге был выбран французский Кадараш.

Мечта

Нельзя путать традиционный и всем известный синтез термоядерный с тем, что представляет собой мечта сегодняшних физиков, в воплощение которой пока не верит никто. Имеется в виду ядерная реакция при любой, даже комнатной температуре. Также это отсутствие радиации и холодный термоядерный синтез. Энциклопедии говорят нам, что ядерная реакция синтеза в атомно-молекулярных (химических) системах — это процесс, где не требуется значительного нагрева вещества, но подобную энергию человечество пока не добывает. Это при том, что абсолютно все ядерные реакции, при которых происходит синтез, находятся в состоянии плазмы, а температура её составляет миллионы градусов.

На данный момент это мечта даже не физиков, а фантастов, но тем не менее разработки ведутся давно и упорно. Синтез термоядерный без постоянно сопутствующей опасности уровня Чернобыля и Фукусимы — это ли не великая цель для блага человечества? Зарубежная научная литература дала разные названия этому явлению. Например, LENR — обозначение низкоэнергетических ядерных реакций (low-energy nuclear reactions), и CANR — химически индуцируемых (ассистируемых) ядерных реакций. Удачные осуществления подобных экспериментов декларировались достаточно часто, представляя обширнейшие базы данных. Но либо СМИ выдавали очередную «утку», либо результаты говорили о некорректно поставленных опытах. Холодный термоядерный синтез не снискал пока по-настоящему убедительных доказательств своего существования.

Перспективы термоядерных исследований.

Эксперименты, выполненные на установках типа токамак, показали, что эта система весьма перспективна в качестве возможной основы реактора УТС. На токамаках получены лучшие на сегодня результаты, и есть надежда, что при соответствующем увеличении масштабов установок на них удастся осуществить промышленный УТС. Однако токамак недостаточно экономичен. Для устранения этого недостатка необходимо, чтобы он работал не в импульсном, как сейчас, а в непрерывном режиме. Но физические аспекты этой проблемы пока еще мало исследованы. Необходимо также разработать технические средства, которые позволили бы улучшить параметры плазмы и устранить ее неустойчивости. Учитывая все это, не следует забывать и о других возможных, хотя и менее проработанных вариантах термоядерного реактора, например о стеллараторе или пинче с обращенным полем. Состояние исследований в этой области достигло этапа, когда имеются концептуальные реакторные проекты для большинства систем с магнитным удержанием высокотемпературной плазмы и для некоторых систем с инерциальным удержанием. Примером промышленной разработки токамака может служить проект «Ариес» (США).

Следующее поколение токамаков должно решить технические проблемы, связанные с промышленными реакторами УТС. Очевидно, что перед их создателями возникнут немалые трудности, но несомненно и то, что по мере осознания людьми проблем, касающихся окружающей среды, источников сырья и энергии, производство электроэнергии новыми рассмотренными выше способами займет подобающее ему место. См. также ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.

Стелларатор.

В стеллараторе на замкнутое тороидальное магнитное поле налагается поле, создаваемое специальной винтовой обмоткой, навитой на корпус камеры. Суммарное магнитное поле предотвращает дрейф плазмы в направлении от центра и подавляет отдельные виды магнитогидродинамических нестабильностей. Сама плазма может создаваться и нагреваться любым из способов, применяемых в токамаке.

Главным преимуществом стелларатора является то, что примененный в нем способ удержания не связан с наличием тока в плазме (как в токамаках или в установках на основе пинч-эффекта), и потому стелларатор может работать в стационарном режиме. Кроме того, винтовая обмотка может оказывать «диверторное» действие, т.е. очищать плазму от примесей и удалять продукты реакции.

Удержание плазмы в стеллараторах всесторонне исследуется на установках Европейского союза, России, Японии и США. На стеллараторе «Вендельштейн VII» в Германии удалось поддерживать не несущую тока плазму с температурой более 5Ч106 кельвинов, нагревая ее путем инжекции высокоэнергетичного атомарного пучка.

Последние теоретические и экспериментальные исследования показали, что в большинстве описанных установок, и особенно в замкнутых тороидальных системах, время удержания плазмы можно увеличить, увеличивая ее радиальные размеры и удерживающее магнитное поле. Например, для токамака подсчитано, что критерий Лоусона будет выполняться (и даже с некоторым запасом) при напряженности магнитного поля ~50 ё 100 кГс и малом радиусе тороидальной камеры ок. 2 м. Таковы параметры установки на 1000 МВт электроэнергии.

При создании столь крупных установок с магнитным удержанием плазмы возникают совершенно новые технологические проблемы. Чтобы создать магнитное поле порядка 50 кГс в объеме нескольких кубических метров с помощью охлаждаемых водой медных катушек, потребуется источник электроэнергии мощностью в несколько сотен мегаватт. Поэтому очевидно, что обмотки катушек необходимо делать из сверхпроводящих материалов, таких, как сплавы ниобия с титаном или с оловом. Сопротивление этих материалов электрическому току в сверхпроводящем состоянии равно нулю, и, следовательно, на поддержание магнитного поля будет расходоваться минимальное количество электроэнергии.

Крафт[править | править код]

Для постройки работающей конструкции реактора потребуются следующие блоки:

Ингредиенты Процесс Результат Описание

Компьютер +Микросхема потока энергии +Катушка термоядерного реактора

Консоль управления термоядерным реактором Позволяет производить операции с термоядерным реактором. Реактор включится сразу как только будут загружены реагенты и требуемая энергия. Для ручного управления установите регулятор для механизмов и прикрепите к нему рычаг.

Микросхема потока энергии +Сверхпроводник (предмет) +Сверхпроводниковый конденсатор

Инжектор энергии Хранит 10 000 000 еЭ для использования термоядерным реактором. У каждого блока своё хранилище энергии и запитывать их нужно все сразу.

Микросхема потока энергии +Сундук +Высокотехнологичный механизм +Помпа илиМодуль помпы

Инжектор материалов Впрыскивает в термоядерный реактор жидкости. Внутренняя ёмкость составляет 10 вёдер (капсул), вдобавок в верхний слот можно положить стопку капсул, которые будут загружаться автоматически. Кроме того, загруженные жидкости можно вылить обратно в капсулы.

Микросхема потока энергии +Высокотехнологичный механизм +Сундук +Помпа илиМодуль помпы

Экстрактор материалов Выводит синтезированные материалы из термоядерного реактора.

Нихромовая нагревательная спираль +Микросхема потока энергии +Сверхпроводник (предмет) +Высокотехнологичный механизм +Иридиевый отражатель нейтронов

Катушка термоядерного реактора Из катушек строится «кольцо» реактора.Судя по всему, это аналог кольцевой камеры Токамак.

С этим читают