Техника - молодёжи 1979-12, страница 5

ГИЧЕСКОГО ВЕКА

чается в том, что был создан сосуд для термоядерной или близкой к ней плазмы без стенок. Их заменило магнитное поле.

Советские ученые и специалисты первыми показали, что магнитное поле особой конфигурации прекрасно удерживает плазму. Этот своеобразный «сосуд» обладает всеми достоинствами настоящего и надежно сохраняет плазму, не подвергаясь в то же время ее испепеляющему действию. Ведь магнитные силовые линии нематериальны в общежитейском смысле. А для заряженных частиц плазмы это преграда., вполне достаточная для предохранения материалов настоящей стенки. Правда, отдельные частички плазмы и мощнейшее излучение, которые сопровождаются термоядерные реакции, все-таки прорываются сквозь магнитное поле.

Стенка, которая должна воспринять их удар, называется первой. Для нее нужны специфические материалы, она требует особого внимания. А поскольку ее изготавливают из металлов, то вопросами прочности подобных конструкций, их материалами и защитой от излучений занимаются многие лаборатории, и в том числе Института металлургии имени А. А. Байкова АН СССР.

Итак, давайте посмотрим, какие воздействия приходится выносить первой стенке и что это влечет за собой (см. 4-ю стр. обложки).

Излучение плазмы содержит три основных компонента. Прежде всего — мощнейший поток нейтронов. За одну .'секунду каждый квадратный сантиметр облучаемой поверхности мбжет получать до несколь-

Так работает «Токамак». Магнитное поле, удерживающее плазму, не позволяет высоким температурам прорываться к стенкам.

Г

ы

X⁴*

ких десятков ватт мощности. Большинство нейтронов, выделяющихся при термоядерном синтезе, обладают громадными энергиями.

Затем на каждый квадратный сантиметр падает в секунду в среднем до 10¹⁴ альфа-частиц — ядер гелия.

Помимо нейтронов и альфа-частиц, первая стенка испытывает воздействие такого же количества ядер водорода, причем всех трех его разновидностей. Обычного, то есть протонов, тяжелого — дейтронов, сверхтяжелого — трития, ядра которого именуют тритонами (дейтроны и тритоны и есть то самое «топливо», которое «сгорает» в термоядерной топке, выделяя энергию). Часть водородных ядер в реакции не участвует. Они-то и занимаются «побочным делом» — бомбардируют стенки камеры.

Но и это еще не все.

Под действием столь сильных противников любой материал отдает часть своих атомов. Они попадают в плазму, создавая примеси. Затем «обратным ходом» часть атомов примесей возвращается назад, бомбардируя при этом «родную» стенку. Например, когда камера сооружена из нержавеющей стали, появляется поток ионов железа, который лишь на один порядок уступает излучению альфа-частиц и водородных ядер (вместо 10 ¹⁴ частиц на см² за секунду — 10¹³ ионов).

Как я уже говорил, сейчас существуют два типа термоядерных установок. Видимо, так будет и при промышленном использовании реакции синтеза легких ядер. Для каждой из этих установок характерны свои собственные дополнительные виды излучений.

В случае импульсных реакторов могут оказать существенное влияние импульсное рентгеновское излучение, рождающееся при термоядерном синтезе, и макрочастицы оболочки мишени, летящие со скоростью большей, чем 1 км/с.

У «Токамаков» свои собственные неприятности. Лавинное «высыпание» заряженных частиц из плазмы на отдельные участки конструкции порождает электрические дуги.

Одним словом, врагов хватает. Они многолики и безжалостны.

Задача ученых — точно выяснить, как действует излучение, что оно несет с собой, какой вред причиняют частицы конструкции реактора и самому ходу термоядерной реакции.

Что же известно сегодня?

*

Спектр излучений, губительно действующих на первую стенку термоядерного реактора. Он состоит из гамма-лучей, альфа-частиц, нейтронов, протонов, дейтронов и тритонов.

Поверхность и объем

Камерам типа «Токамак» нужна высокая поверхностная радиационная стойкость.

Примеси, попадающие в плазму из стенки, могут существенно сни-

Протоны, бомбардируя первую стенку, выбивают из нее часть ее атомов. Они попадают в плазму и мешают термоядерной реакции.

зить температуру плазмы — основной параметр термоядерного синтеза. Условия «самогорения» дейте-рий-тритиевой смеси (топливо ТЯР) во многом определяются способностью поверхности стенки сопротивляться излучениям. Испарение и дегазация материалов чрезвычайно вредны для нашего процесса.

Важна и объемная радиационная стойкость, влияющая на эксплуатационные характеристики реакторов. При постоянной нейтронной нагрузке до 100 Вт/см² реактор должен работать в течение десяти лет. Таковы требования техники и экономики.

ВЕХИ HTP