Техника - молодёжи 1960-08, страница 11

\^три

УВЛЕКАТЕЛЬНЫХ ПРОБЛЕМЫ

ФИЗИКИ

Академик И. Е. ТАММ

Рис. И. КАЛЕДИНА

Я ХОЧУ коротко рассказать о некоторых наиболее увлекательных, на мой взгляд, проблемах современной физики, причем сразу же оговорюсь, что при отбора там я в значительной мера руководствовался моими личными вкусами и интересами.

ЭНЕРГИЯ БУДУЩЕГО

Начну с одной проблемы, имеющей прикладное значение. Всем известно, что развитие физики непрерывно создает все новые отрасли техники. Ин

тенсивно ведутся в настоящее время во многих странах поиски путей осуществления управляемых термоядерных реакций. Они сулят привести к полному и радикальному решению проблемы энергетических ресурсов.

Запасы ископаемого горючего: угля, нефти, газа — ограничены, и предполагается, что при современном темпе роста потребления энергии их ограниченность остро проявится уже в ближайшие десятилетия. Запасы энергии в ядерном горючем того типа, которое уже используется в настоящее время, то есть в уране и тории, вероятно, в несколько десятков раз превышают запасы энергии угольных месторождений. Однако оба эти типа горючих очень неравномерно распределены по поверхности земли. Кроме того, при использовании урана и тория в ядерных реакторах получается большое количество вредных радиоактивных отходов. Так, например, если бы вся энергия, потребляемая в настоящее время в США, вырабатывалась бы ядерными реакторами, то радиоактивность накопляющихся за год отходов была такой же, какая выделяется при взрыве 200 тыс. атомных бомб. Поэтому возникает очень сложная и трудная проблема: как и куда запрятывать эти отходы, чтобы предотвратить заражение ими нашей планеты.

Совсем иначе обстоит дело с предполагаемым сырьем для термоядерных реакций, а именно с дейтерием (тяжелым изотопом водорода). Он входит в состав воды, правда в ничтожном количестве, но его сравнительно легко и дешево из нее выделить. Его теплотворная способность столь велика, что из дейтерия, содержащегося в 1 л

морской воды, можно получить столько же энергии, сколько и из 350 л бензина. Таким образом, с энергетической точки зрения четыре земных океана равноценны 1 400 океанам бензина. Даже при стократном увеличении потребления энергии такого запаса хватит человечеству на миллиарды лет. К тому же в термоядерных реакциях не выделяется непосредственно никаких вредных радиоактивных отходов.

Термоядерные реакции являются не только основным источником энергии, излучаемой звездами, но и осуществляются по воле человека в водород-нон бомбе. Однако для того, чтобы осуществить не мгновенный взрыв, а необходимую для мирного применения спокойно протекающую так называемую управляемую термоядерную реакцию, нужно будет преодолеть чрезвычайно большие трудности. Прежде всего термоядерные реакции протекают только при исключительно высоких температурах — порядка десятков и сотен миллионов градусов (отсюда и приставка «термо»). Как же осуществить тепловую изоляцию рабочей камеры реактора такой температуры от окружающей среды? Это можно сделать с помощью магнитного поля.

Дело в том, что тепло передается как по твердым и жидким, так и газообразным телам движением тех атомов и молекул, из которых они состоят. Однако рабочим веществом в термоядерных реакторах будет плазма, то есть разреженный газ, который благодаря высокой температуре полностью ионизирован. Это значит, что входящие в состав атомов газа электроны отщепились от них и свободно 'движутся. Таким образом, плазма состоит только из электрически заряженных частиц, или ионов; отрицательные ионы — это электроны, а положительные — лишившиеся электронов ядра атомов.

Если магнитное поле достаточно сильное, то заряженные частицы могут перемещаться только вдоль силовых линий поля, но не перпендикулярно им. Создав вокруг рабочей камеры реактора магнитное поле надлежащей силы и направления, можно воспрепятствовать как выходу ионов из камеры, так и передаче ими тепла наружу. В принципе с помощью такой «магнитной изоляции» можно осуществить перепад температуры от десятков миллионов до тысячи градусов на расстоянии порядка метра.

Можно было бы опасаться, что, даже устранив теплопроводность атомов и электронов, мы окажемся бессильными