Szintetizáljuk-e a szabad energiát?
Az emberiség több mint fél évszázada várt egy valódi termonukleáris reaktor megjelenésére, amely szinte szabad energiájú óceánokat termel. És mivel a téma a "fényes jövő" álmaival határos, és az elvárások hihetetlenül magasak, óhatatlanul sok összeesküvés-elmélet merül fel, miszerint a technológiát már régen létrehozták, de az olajmágnások szándékosan elrejtik a találmányt az emberiség elől - hogy ne veszítsék el hatalmas profitjukat .
Hogy összeesküvések vannak-e vagy sem, az külön kérdés. De még ha némelyikük is igaz is, ebben az esetben a fő kérdés továbbra is fennáll, és ez az: mikor várhatja el az emberiség a termonukleáris energia valódi elsajátítását, amelyet ma csak hidrogénbombák hatalmas, félelmetes robbanásai formájában ismerünk.
A napkemence
A termonukleáris reakciót (más néven fúziós magreakciónak), amelyben a könnyebb magok nehezebbé olvadnak össze, a fizikusok már 1910-ben leírták. Először egy angol tudós figyelte meg Ernest Rutherford. 1919-ben nagy sebességgel ütközött hélium atomokkal és nitrogénnel, hidrogént és nehéz oxigént termelve. Öt évvel később a könnyebb deutérium izotóp magjaiból sikeresen szintetizálta a szuper nehéz hidrogént - a tríciumot.
Körülbelül ugyanebben az időben az asztrofizikus Arthur Eddington felveti az akkori merész hipotézist, miszerint a csillagok évmilliárdokig égtek a bennük zajló termonukleáris reakciók miatt. Ez a feltételezés 1937-ben vált ténygé, amikor az amerikai Hans Bethe bizonyítja csillagunk - a Nap - termonukleáris reakcióinak menetét.
A "napkemence" reprodukálásának gondolata a Földön a japán fizikusé Tokutaro Hagiwara, aki 1941-ben felvetette a hidrogénatomok közötti termonukleáris reakció kiváltásának lehetőségét robbanásveszélyes láncreakcióval az uránmagok hasadásában. Vagy ez atomrobbanást (atombomba) jelent, amely felrobbantva körülményeket (ultramagas hőmérsékletet) teremt a termonukleáris fúzió. Ilyen gondolatot fejez ki a híres Enrico Fermi, az amerikai atombomba létrehozásának projekt résztvevője. 1946 - ban vezetésével Edward Teller a Los Alamos laboratóriumban tudományos projektet indít a termonukleáris energia felhasználásáról (nem bombákra!).
Néhány évvel később, 1952. november 1-jén az amerikai hadsereg felrobbantotta a világ első fúziós eszközét, az úgynevezett hidrogénbombát a csendes-óceáni atollon. Ениветок. Következő év Szovjetunió hidrogénbombát is létrehoz és sikeresen felrobbant. Tehát valójában az emberiség több mint 60 éve használja a fúziót, de. romboló célokra. Nem lehet ezt a hatalmas energiát ésszerűen felhasználni?
Plazma urak
Itt van egy kis további információ magáról a technológiáról. Energia szempontjából az optimális plazma hőmérséklet (a termonukleáris reakciókban bekövetkező anyagállapot) kb. 100 millió fok. De ez a hőmérséklet többszörösen magasabb, mint a Nap magjában! Hogyan tudunk megbirkózni egy ilyen dologgal?
A fizikusok azt javasolják, hogy ezt a túlhevített plazmát speciális mágneses csapdák tartsák bent. A múlt század 50-es évek elején Andrej Szaharov és Igor Tam számítsa ki a mágneses mezők konfigurációját, amelyek képesek megtartani a plazmát egy vékony szálban, és megakadályozzák, hogy a kamra falaira essen. Ezen számítások alapján sok ilyen laboratóriumi létesítmény aTokamak".
Íme, mit jelent a TOKAMAK kifejezés. Úgy gondolják, hogy a kifejezés rövidítéseként keletkezett NAK NEKroidális KAmérni MAkorhadt tekercsek. Oroszul a "tekercs" a "tekercs", ezért ne csodálkozzon, miért fordításom utolsó betűje "B".
A konstrukció fő eleme a tekercs, amelynek rendkívül erős mágneses teret kell létrehoznia. A "Tokamak" munkakamrája speciális gázzal van feltöltve, és amikor egy apró lyuk szabadul fel, az örvénymezők hatására a kamrában lévő gáz intenzív ionizációja alakul ki, amely plazmává változtatja. Ezután plazma-szál képződik, amely lefelé mozog a toroid kamrába. A mágneses mezők egyensúlyban tartják a fonalat, és olyan alakot adnak neki, amely megakadályozza, hogy megérintse a falakat és megégesse őket.
Manapság a "Tokamak" laboratóriumi készülékekben elérik a plazma hőmérsékletét a félelmetes 520 millió fok! De ez csak az út kezdete. A tokamak önmagában nem erőmű, éppen ellenkezőleg - energiát szív fel, és nem ad cserébe semmit. Ezért a valódi hőerőművet azzal a gondolattal kell létrehozni, hogy pontosan az ellenkező irányba működjön.
A fizikusok számára az egyik legfontosabb feladat a felhasznált "üzemanyag" pontos típusának meghatározása. A hidrogén-izotópos magok fúzióján alapuló reakció szinte ideális egy energiareaktor számára - deutérium és trícium, amelynek eredményeként egy héliummag plusz 1 neutron képződik. A deutérium forrásokhoz mindannyian rendelkezünk tengervízzel. A trícium pedig legkönnyebben a neutronokkal besugárzott lítiumból nyerhető.