Техника - молодёжи 1956-07, страница 8
о электрон фпротон • нейтрон Атомы газообразного дей-терия, заключенного е трубке, под действием номнатной температуры движутся в самых резно-обраэных направлениях, непрерывно ударяясь друг о друга и стенки трубки, передавая ей сеое тепло. \ ' /*® Я ф*" При нагревании газообразного дейтерия до температуры свыше 1000000 градусов атомы его превращаются в плазму, то-всть ядра атомов дейтерия лишаются своих электронных оболочек. Движущиеся с огромной скоростью ядра атомов и электроны непрерывно бомбардируют стенки трубни, передавая ей, а через нее в окружающее пространство свое тепло. tf> 1000000* С Приложив к трубке с плазмой дейтврия, кроме высокой температуры, еще и внешнее магнитное поле, можно сжать плазму в очень тонинй шнур, благодаря чему она перестанет отдавать свое тепло стенкам трубни н в окружающее пространство. Благодаря этому температура плазмы возрастет до температуры больше миллиона градусов, а давление до десятков миллиардов атмосфер. При этих условиях возможна термоядерная реакция соединения ядер тяжелого водорода и превращения кх в гелий с выделением большого количестве зиергин. f« >1000000' С Кривые на зиране иатодного осциллографа, свидетельствующие о процессах, происходящих во еремя мгновенного электрического разряда (импульса) через трубку, наполненную тяжелым водородом (исходное давление 0,1 мм ртутного столба). ЛЕВЫЙ РИСУНОК: верхняя иривая — изменения напряжения (исходное напряжение — 40 тыс. вольт); нижняя — изменения силы тока. Два скачка кривой силы тока (около 20 тыс. ампер) соответствует мгновенным сжатиям и расширениям плазмы газа, соответствующим кадрам (б) и (в) на фотоснимке. ПРАВЫЙ РИСУНОК: нижняя ирнвая — начальный участок иривой изменения силы тока, показанной уже на левом рисунке; верхняя кривая — показания счетчика излучений в момент испускания нейтронов и гамма-лучей, происходящего при максимальном сжатии плазмы водородного газа (второй скачои силы тока). ~40.000 V / А Ц-иемнт V--H-.--------------П появления и(йтрянов плазмы, который обеспечит сохранение накопленной тепловой энергии, то можно вызвать возникновение интенсивных термоядерных реакций. Главная трудность, однако, именно в том и состоит, чтобы исключить тепловые потери, которые уже при температуре в несколько десятков тысяч градусов становятся настолько большими, что при отсутствии теплоизоляции дальнейшее повышение температуры оказывается практически невозможным. При нагревании вещества с большой плотностью появляется еще одно серьезное препятствие: нужно как-то преодолеть огромные механические силы давления, которые возникают из-за повышения температуры. Пытаясь нагреть твердый или жидкий дейтерий, мы обнаруживаем, что уже при ста тысячах градусов давление превышает миллион атмосфер. Поэтому в веществе с большой плотностью термоядерную реакцию можно возбудить только на очень короткий промежуток времени, и такой процесс будет иметь характер кратковременной пульсации или слабого взрыва. Это заставляет проводить эксперименты на газообразном дейтерин. Как же, однако, добиться того, чтобы при нагревании дейтерия его частицы, приобретая большие скорости, не разбегались во все стороны, унося тепловую энергию на стенки сосуда, внутри которого они заключены? Нужно придумать такой опыт, который позволит удержать частицы в плазме, то-есть лишит их возможности передавать тепло стенкам. Одна из идей, возникающая в связи с этим вопросом, заключается в том, чтобы использовать для термоизоляции плазмы магнитное поле. Впервые на это указали в 1950 году молодой физик, ныне академик, А. Д. Сахаров и академик И. Е. Тамм. Советские ученые показали, что магнитное поле может играть роль «незримой стены», ограничивающей плазму и создающей тепловую изоляцию. Дело в том, что магнитное поле кардинальным образом изменяет характер движения заряженных частиц, то-есть электронов и ядер в плазме. Они перестают метаться по прямолинейным траекториям и начинают двигаться по спиралям малого радиуса. Применяя грубый образ, можно сказать, что они оказываются плененными в плазме, как белка в колесе. Потеряв свободу своего движения, частица при наличии магнитного поля уже не может унести энергию из плазмы. Магнитное поле, необходимое для термоизоляции, можно создать, пропуская через разреженный газ электрический ток достаточно большой величины — в несколько сотен тысяч ампер. Если создать в газе такой электрический разряд, более мощный, чем любой удар молнии, то на основании теоретических соображений можно ожидать, что вещество в разрядной камере за миллионные доли секунды сожмется в тонкий плазменный шнур, оторванный от стенок камеры. Возможный еарйант управления термоядерной реакцией. Электрический разряд огромной силы пропуснается через трубку, наполненную дейтерием. Под действием разряда, создающего одновременно очень сильное магнитное поле, дейтерий нагревается до температуры больше 1000000 градусов, превращается в плазму, сжимающуюся в тоииий шнур; температура ее повышается еще больше, давление е плазме достигает десятков миллиардов етмосфвр, и лишенные злентронных оболочек ядра тяжелого водорода вступают в реакцию синтеза ядер гелия с выделением большого количества анергии. ^20000000квт ЗА 0,000001сгк магнитное ПОЛЕ. скиты ,Н* 6 jHi' /Л 'Cki kil '"А- ЮОООО АМПЕР iH,+iH1=aHes+,n=3,2 Последовательные над-ры съемки электрического разряда через тяжелый водород, сделанные с интервалом времени в 0,5 микросекунды: а) начало разряде, б) первое сжатие газа, в) второе сжатие, г) расширение газа. и нагреется до очень высокой температуры. Если такой разряд происходит в дейтерии, то при достаточно большой силе тока должно наблюдаться испускание нейтронов, рождающихся в результате термоядерной реакции. На основе этих соображений советскими физиками были поставлены опыты по изучению мощных электрических разрядов в газах. В этих опытах исследовались явления, возникающие при прохождении больших токов через водород. Дейтерий и другие газы, при различных степенях разрежения газа. Максимальная сила тока достигала двух миллионов ампер, а мгноеенная мощность, выделявшаяся при таких |
