Управляемый термоядерный синтез

Пнд, 05/18/2009 - 16:27

Третья проблема – удержание и термоизоляция «горючего». Очевидно, что нельзя рассчитывать на удержание вещества такой температуры материальными стенками. Однако горючее представляет собой плазму, то есть состоит из заряженных частиц, следовательно, можно надеяться на использование схем электромагнитного удержания (таких схем, в которых электромагнитными полями уравновешивают давление плазмы). Следует также отметить, что кроме всего прочего, система удержания должна обеспечивать устойчивое равновесие удерживаемой плазмы и препятствовать проникновению внутри водородной высокотемпературной плазмы примесных частиц, чтобы минимизировать потери на излучение.

Таким образом, в результате рассмотрения самых общих соображений мы проследили ту логику, на основе которой была выработана первоначальная концепция термоядерного реактора и обоснована целесообразность использования термоядерной энергии как таковой.

К настоящему моменту выделилось два основных направления установок, в которых проводятся исследования УТС и которые, возможно, станут основой термоядерных реакторов будущего (в них получены наиболее приемлемые результаты) - это токамак и торсатрон. Идея первых была предложена выдающимися советскими учеными Сахаровым и Таммом, а вторых американским астрофизиком Лайманом Спитцером Младшим. И те и другие схематически представляют собой обширную тороидальную («бубликоподобную») камеру, внутри которой с помощью магнитных полей удерживается плазма. Собственно говоря, системой создания этих полей они и отличаются.

На настоящий момент принципиальные проблемы, приведенные выше, уже фактически решены, и ученые идут по пути рационализации различных инженерных решений. То есть на планете Земля уже идут термоядерные управляемые реакции, длящиеся десятки секунд (а это совсем не мало). Однако возник целый ряд других задач. Одной из наиболее трудно решаемых на данный момент является так называемая проблема первой стенки. Она заключается в том, что в результате осуществления дейтерий-тритиевого синтеза образуются высокоэнергетичные нейтроны, которые вследствие своей нейтральности не могут удерживаться электромагнитными полями. Они бомбардируют стенку кожуха установки, приводя к радиокоррозии последней. Причем скорость разрушения стенки такова, что уже через год прогнозируемого использования реактора начнется процесс блистиринга2, совершенно недопустимый в плазменных установках.

Следует отметить, что многие скептики называли и называют (хотя в последнее время все реже и реже) управляемый термоядерный синтез самой дорогостоящей авантюрой в истории человечества. Что ж, действительно, стоимость отдельно взятых установок и обслуживания достигает подчас миллиардов американских долларов. Общая же сумма, затраченная на это направление, колеблется в районе десятков-сотен миллиардов и превышает затраты на развитие любого другого альтернативного источника энергии, при этом нет еще ни одного реактора, который бы работал в промышленном режиме (и вряд ли он появится в ближайшее десятилетие). В разработку и создание устройств УТС вовлечены десятки тысяч ученых и инженеров. Поистине масштаб этого мероприятия грандиозен. Да и сама задача кажется фантастической, ведь по сути, фигурально выражаясь, люди хотят запрячь звезду в телегу своих потребностей.

Однако, несмотря на все это, физика плазмы уверенно движется к осуществлению УТС на Земле. И то, что еще двадцать лет назад казалось невозможным, сейчас уже является нормой. Кроме того, физика плазмы дала начало развитию множества современных технологий, которые можно увидеть, глядя на цветной экран собственного мобильного телефона.

Другие материалы рубрики


  • Сначала приведем высказывание российского геофизика Е.П. Борисенкова о прошлом человечества:
    «Причины гибели или упадка некоторых цивилизаций, а также многие неблагоприятные социальные явления в период средневековья так же, как и в древней истории, были связаны с экологией.
    Если мышление человека античности в ряде случаев было настолько эгоистичным, что, несмотря на свои выдающиеся по тому времени научные и естественные познания, он не думал о связи между лесом, водой, почвой и последствиями своей деятельности, то и в период средневековья человечество ушло от этого уровня понимания не очень далеко».

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4

  • При минусовой температуре проблемы с запуском двигателя гарантированы. Это знает каждый опытный автомобилист, которому не раз приходилось подолгу просиживать в холодном салоне, пытаясь завести автомобиль. А вот о причинах этих самых проблем думает далеко не каждый водитель. Еще до того, как температура опустится ниже нуля, важно сменить все жидкости в автомобиле на незамерзающие. Это касается моторного масла, охлаждающей жидкости, жидкости в бачке омывателя. Нужно тщательно смазать стартер и прочие системы мотора, от этого также зависит степень прилагаемых для запуска двигателя усилий в сильный мороз.



  • Вопрос смесевых технологий при производстве бензинов давно уже интересует технологов, экологов, энергетиков, автомобилистов и просто любителей всяческих новшеств и современных технологий. Несмотря на множество позитивных моментов, так же как и на наличие определенных недостатков, однозначности в выводах пока еще не присутствует, что оставляет обширные пространства для размышлений и убеждений, похвалы и критики.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Еще в 212 году до н. э. древнегреческий ученый Архимед использовал светоотражающие свойства бронзовых боевых щитов для того, чтобы сосредоточить солнечный свет и поджечь вражеские деревянные суда римлян, осаждающих его родной город Сиракузы. Но прошло почти полтора тысячелетия, за время которых люди продолжали греться на солнышке, не задумываясь, какой мощный источник представляет собой это божественное дневное светило. И лишь в 1600 г. во Франции был создан первый солнечный двигатель, работавший на нагретом воздухе и использовавшийся для перекачки воды. В конце XVII в. ведущий французский химик Антуан Лоран Лавуазье создал первую солнечную печь, в которой достигалась температура в 1650°С и нагревались образцы исследуемых материалов в вакууме и защитной атмосфере, а также были изучены свойства углерода и платины. В 1833 г. в США Дж. Эриксон построил солнечный воздушный двигатель с параболоцилиндрическим концентратором размером 4,8х3,3 м. Первый плоский коллектор солнечной энергии был построен французом Ш.А. Тельером. Он имел площадь 20 м2 и использовался в тепловом двигателе, работавшем на аммиаке.

    В 1866 г. французский математик Август Мушо построил в Алжире несколько крупных солнечных коллекторов, ставших прообразами современных, и использовал их для дистилляции воды и приводов насосов. На всемирной выставке в Париже в 1878 г. А. Мушо продемонстрировал солнечную печь для приготовления пищи, в которой 0,5 кг мяса можно было сварить за 20 минут. Первая крупномасштабная установка для дистилляции воды была построена в Чили в 1871 г. американским инженером Ч. Уилсоном. Она эксплуатировалась в течение 30 лет, поставляя питьевую воду для рудника. В 1890 г. профессор В.К. Церасский в Москве осуществил процесс плавления металлов солнечной энергией, сфокусированной параболоидным зеркалом, в фокусе которого температура превышала 3000°С. Однако только в 1980-е годы были созданы первые крупномасштабные солнечные электрогенераторы.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Нефте- и газодобыча уже в течение многих лет — ведущие отрасли российской экономики. В иные периоды они давали до 50% поступлений в федеральный бюджет. Это стало возможным только после введения в эксплуатацию крупнейших месторождений Западной Сибири. Поиск месторождений, ставших открытием века, стоил огромного труда. Основной вклад в него внесли сибирские геологи.
    Чтобы понять, где и как искать нефть, — а ее считают самым труднодоступным богатством планеты, — надо знать, как она образуется. В 1932 году была опубликована классическая работа основоположника советской нефтяной геологии Ивана Михайловича Губкина (1871-1939) «Учение о нефти», которая сыграла огромную роль в развитии представлений о происхождении нефти и формировании ее залежей. Он сформулировал четыре этапа образования нефтяных запасов, которые и сегодня лежат в основе научных воззрений о процессах нефтеобразования.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Многие десятилетия неизменным элементом пейзажа промышленной нефтедобычи являлись грандиозные факелы, в которых сгорал попутный газ — неизбежный спутник нефтедобычи. Громадные шлейфы дыма простирались на десятки и сотни километров и были прекрасно видны даже из космоса. Так было долго и казалось, что так будет всегда. Но все меняется в этом мире, и иногда — в лучшую сторону.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Многие ученые считают, что единственным масштабным и долговременным решением надвигающейся энергетической проблемы, одновременно удовлетворяющей условиям энергетической эффективности и экологической безопасности, является термоядерный синтез на базе использования лунного изотопа элемента гелия.
    Страна, которая опередит другие в освоении Луны и добычи гелия-3, станет лидером в мировой экономике, считает академик Эрик Галимов.



  • Экспоненциальный рост населения и истощение природных ресурсов заставляют ученых придумывать самые невероятные проекты по спасению планеты. Один из них — космические электростанции, передающие на Землю энергию Солнца посредством микроволнового излучения. Технология эта не столь фантастична, как может показаться на первый взгляд.
    Вполне возможно, что лет через тридцать на геостационарной орбите обоснуется группировка объектов, каждый из которых будет подозрительно напоминать «Звезду смерти». Необъятные зеркальные крылья, нечто вроде электромагнитной пушки и наземная приемная антенна километров десять в диаметре — так будет выглядеть система глобального энергоснабжения.
    Вернее, такой ее представляли конструкторы еще в 1970-х. И уже тогда это не было научной фантастикой! В связи с энергетическим кризисом американское правительство выделило $20 миллионов агентству NASA и компании Boeing на проработку проекта гигантского спутника SPS (Solar Power Satellite).



  • Еще с незапамятных времен люди использовали энергию ветра.
    Первоначально человек научился преобразовывать кинетическую энергию воздушного потока (ветра) в механическую. Появилось огромное разнообразие ветряных мельниц, значительно облегчивших жизнь людей того времени.
    Идея ветрогенератора для выработки электрической энергии с использованием энергии ветра появилась чуть более 100 лет назад.
    Пытливая мысль изобретателей создала огромное разнообразие конструкций ветроустановок:
    — по расположению оси вращения лопастей (горизонтальная, вертикальная, наклоненная);
    — по количеству лопастей (одна, две, три и более);
    — по мощности (от десятков Ватт до нескольких МВатт);
    — по форме лопастей, по конструкции генераторов и т.д.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...После более чем столетия нескончаемых усовершенствований двигатель внутреннего сгорания все еще имеет коэффициент полезного действия около 16%. КПД всех тепловых двигателей ограничено циклом Карно. Теоретически, даже при идеальных условиях тепловой двигатель, используемый для приведения в движение автомобиля или электрогенератора, не может преобразовать всю тепловую энергию в механическую. Некоторая часть тепла теряется. В двигателе внутреннего сгорания тепло подается от источника с высокой температурой (Т1), часть энергии преобразуется в механическую и оставшаяся часть выбрасывается при низкой температуре (Т2). Чем больше разность между этими температурами, тем выше КПД двигателя...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3