Техника - молодёжи 1959-10, страница 11

В Советском Союзе большое внимание уделяется проблеме осуществления управляемых термоядерных реакций — реакций слияния легких ядер, (протекающих при температурах порядка сотен миллионов градусов в высокоиониэировенном веществе, называемом плазмой. Лишь энергия, приобретаемая ядрами при этих температурах, достаточна для преодоления сил электростатического отталкивания между ними. Вот почему в настоящее еремя быстро протекающие термоядерные реакции осуществлены пока только в водородных бомбах. Советские ученые поста»ил и перед собой благородную задачу — получить термоядерную реакцию не в виде взрыва, а в форме спокойно протекающего процесса, во всех своих стадиях полностью контролируемого человеком. Трудно представить себе все те выгоды, которые получит человечество при успешном решении этой задачи.

Проводимая разработка методов получения управляемых реакций основывается на том предположении, что в термоядерных реакторах будет «сжигаться» не обычный, а тяжелый водород— дейтерий и тритий.

А насколько это выгодно, видно из следующих данных: при сжигании 1 кг дров выделяется всего 2,5 квт-ч энергии, 1 кг угля —8 квт-ч, 1 кг нефти дает 11,6 квт-ч, 1 кг делящегося урана— 22 300 тыс. квт-ч, 1 кг дейтерия при реакции синтеза гелия выделяет 177 500 тыс. квт-ч энергии! Из этого сравнения видно, что «топливо», используемое в термоядерной реакции, является самым энергоемким из всех известных нам видоа топлива.

Использование энергии, выделяющейся в процессе слияния ядер водорода, поставит на службу людям необъятные энергетические ресурсы, заключенные в гидросфере Земли, обеспечит человечество сырьем на сотни миллионов лет при самом бурном развитии энергетики.

Для того чтобы получить реакцию синтеза, дейтерий надо нагреть до температуры в 300—400 млн. градусов, смесь дейтерия и трития — до 100 млн. градусов. Только при столь высоких температурах будет идти рчлщнп синтеза с выделением энергии в большем количестве, чем было затрачено на нагрев водорода. Однако нагреть водород до столь высоких температур без изоляции его от стенок сосуда совершенно немыслимо.

В павильоне «Атомная энергия в мирных целях» на Всесоюзной выставке достижений народного хозяйства СССР демонстрируется импульсная установка с керамической разрядной камерой. На такой именно установке в Институте атомной энергии Академии наук СССР были впервые обнаружены нейтроны, испускаемые при газовом разряде в плазме, сигнализирующие о том, что между некоторыми ядрами дейтерия и трития началась реакция синтеза, при которой и должны выделяться свободные нейтроны.

В настоящее время исследования термоядерных реакций идут сразу по нескольким направлениям, а именно: 1) импульсные разряды через плазму с очень большой скоростью нарастания тока 10^,а— 10^П а/сек для получения мгновенных всплесков темпера-

6000000

ГРАДУСОВ В АППАРАТЕ

С. ПАНОВ, директор павильона «Атомная энергия в мирных целях» ВДНХ СССР

Рис. И. КАЛЕДИНА

тур, 2) импульсные разряды в тороидальных камерах с несколько замедленным нарастанием тока и 3) «магнитные ловушки в основном двух типов: ловушки с магнитными пробками и ловушки с ограниченным дрейфом.

В этих опытах основное внимание уделяется повышению параметров импульсного разряда, ибо от них зависит в первую очередь возможность получения высоких температур. Как показали расчеты, в импульсных разрядах была достигнута температура, превышающая 3—4 млн. градусов. Ис-

/ИАГНИТЧЭЕ ПОЛЕ

-К0НЛЕНСЛТ0Р

следование магнитных и электрических явлений внутри столба газового разряда производилось как в камерах с непроводящими (фарфоровыми и керамическими), так и с проводящими (металлическими) стенками.

В одной нз работ, представленных на Международной конференции по применению атомной энергии в мирных целях в 1958 г. в Женеве, излагались результаты, полученные при проведении экспериментов при следующих основных параметрах установок: напряжение на конденсаторных батареях от 20 тыс. до 120 тыс. в; максимальный ток мгновенного разряда от 200 тыс. до ! 600 тыс. а; скорость нарастания тока через плазму в начале процесса от 10^п до 10¹² а/сек;

энергия, запасенная в конденсаторной батарее, до 5 • 10 джоулей. Во «сех этих опытах теоретически имеют место следующие термоядерные реакции и выделяется энергия:

В результате этих реакций, помимо выделяемой энергии, в установке образуются нейтроны, протоны, альфа-частицы, ядра гелия Не³ и ядра трития. Главная трудность во всех этих работах заключается в том, что для нагревания плазмы до температуры в миллионы, не говоря уже о сотнях миллионов, градусов необходимо создать устойчивое плазменное образование, способное существовать какое-либо длительное время. Сначала советские физики-теоретики предложили применить для этой цели магнитное поле, образованное катушками, размещенными на тороидальной камере (трубе, согнутой в кольцо).

В павильоне показываются макеты подобных установок с тороидальной камерой, построенных в нашей стране, а именно: установки «Тороид» и «Альфа». Средний диаметр тороидальной камеры установки «Альфа» равен 3,2 м, диаметр сечения—1 м, запасы энергии, накапливаемой в конденсаторной батарее для разряда, — 1,5 млн. джоулей.

Возбуждение разряда в камерах такого типа происходит при прохождении импульса тока через обмотку, расположенную на тороидальной камере. Во время разряда в разреженном газе конденсаторная батарея позволяет получать импульсы тока в сотни тысяч ампер. На установке такого типа была получена температура около 5 млн. градусов.

Сейчас внимание ученых привлекает новый метод — так называемые магнитные ловушки. Заряженная частица газа, находящаяся в магнитном поле прямого соленоида, может двигаться

о mi)

11оодо(шстш«

^т.гг<гг*гмсаи <ТбС0(Гб (ГСС б v

лишь вдоль магнитных силовых линий. Если у краев соленоида поместить катушки, усиливающие это магнитное поле, то поток частиц, отразившись от области сильного магнитного поля, начнет двигаться обратно, затем процесс будет многократно повторяться, и части-