тэкно:///блог

Будущий термоядерный реактор получит новые магниты

Вт, 7 декабря 2021 | 11:17 |

Термоядерный реактор уже десятки лет является Святым Граалем все ученых, занимающихся данной тематикой. Но теперь, возможно, появился шанс его создать.

Термоядерный реактор

Фото: hi-news.ru

Почему ученым до сих пор не удалось воспроизвести естественный процесс, приводящий в действие звезды в нашей Вселенной? Оказывается, условия, необходимые для ядерного синтеза, представляют для нас, землян, непростую задачу. Здесь необходимы пояснения. Когда два атома водорода сталкиваются друг с другом, они образуют атом гелия. Причем новый атом имеет меньшую массу, чем сумма его частей. Оставшаяся масса преобразуется в энергию по формуле E = MC 2 .

Это описание звучит немного упрощенно, поскольку атомы водорода не сливаются друг с другом напрямую, а скорее в многоступенчатой реакции. В любом случае, ядерный синтез производит чистую энергию только при экстремальных температурах – порядка сотен миллионов градусов по Цельсию. Он горячее, чем ядро Солнца, и слишком горячий, чтобы выдержал какой-либо известный на Земле материал.

Ученые используют мощные магнитные поля, чтобы удерживать горячую плазму и не допускать ее контакта со стенками ядерного реактора. Данный процесс потребляет безумное количество энергии. Звезды легко справляются с этой задачей, потому что имеют чудовщиную массу и такие же гравитационные поля. Например, масса Солнца в 333 тыс раз больше массы Земли, а гравитация примерно в 27,9 раза больше земной.

К сожалению, до сих пор все эксперименты по термоядерному синтезу были отрицательными, поскольку потребляли больше энергии, чем производили. Это делало процесс бесполезным в качестве способа производства электроэнергии. Получить начальную реакцию термоядерного синтеза – не проблема. Но вот поддержание ее в рабочем состоянии – пока неосуществимая задача.

 

Термоядерный реактор можно построить и с нынешними технологиями?

Однако теперь ученые уверены, что они готовы создать термоядерный реактор, который будет производить больше энергии, чем потребляет. Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР) в Сен-Поль-ле-Дюранс, Франция, является крупнейшим в мире. Его создание финансируется шестью странами: США, Россией, Китаем, Японией, Южной Кореей и Индией. ИТЭР планирует построить крупнейший в мире токамак – клетку в форме пончика, которая будет производить термоядерную энергию. Устройство будет стоить примерно 24 млрд долларов, срок его запуска – 2035 год. Самая большая термоядерная установка из когда-либо построенных будет весить впечатляющие 23 тыс тонн.

В чем же преимущество ИТЭР? Его создатели разработали новый сверхпроводящий материал – по сути, стальную ленту, покрытую оксидом иттрия-бария-меди, или YBCO. Это позволяет им создавать более компактные и более мощные магниты, тем самым снижая энергию, необходимую для запуска реакции.

Согласно Fusion for Energy – совместному предприятию ЕС для ИТЭР – 18 ниобий-оловянных сверхпроводящих магнитов, также известных как катушки тороидального поля, будут использоваться для удержания плазмы с температурой 150 млн градусов Цельсия. Мощные магниты будут генерировать магнитное поле, равное 11,8 Тесла. Это в миллион раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Европа построит 10 катушек тороидального поля, а Япония – девять. Однако пройдет еще десять лет, прежде чем термоядерный реактор может быть построен. Строительство площадки ИТЭР в настоящее время завершено почти на 80% . :///

Рубрики: Новости, Технологии | Темы: , , , ,

Top.Mail.Ru