Техника - молодёжи 1982-05, страница 39

Все явление наблюдалась несколько секунд, так как в одном месте кварц проплавился.

Эти наблюдения, во-первых, привели к мысли, что шаровая молния имеет такую же природу и создается высокочастотными колебаниями, возникающими в грозовых облаках после обычной молнии, а во-вторых, открыли новую возможность создавать высокотемпературную плазму.

За последующие годы в ИФП мы сосредоточили наши работы на изучении физических свойств такого типа плазмы и все больше прихо-

буждаются СВЧ-колебания. Вдоль оси Z, в одном из максимумов поля в газовой среде возникает свободно парящий плазменный разряд в виде шнура длиной 21. Устойчивость разряда в радиальном направлении обеспечивается вращением газа вокруг оси Z. А устойчивость вдоль оси Z — тем, что поле удерживает его в своем максимуме. В нашем устройстве при СВЧ-колебаниях, соответствующих длине волны Я—19 см, в водороде или дейтерии максимальные мощности, поглощавшиеся в плазме, составляли около 15 кВт. При этом

От ниготрона

ПЕТР КАПИЦА, дважды

Герой Социалистического Труда, лауреат Государственных н Нобелевской премий, академик

Решение проблемы УТС для физиков надо рассматривать как «задачу 1». И чем больше на-» правлений исследований будет охвачено, тем скорее удастся ее решить. Наряду с известными установками с магнитным и инерционным удержанием плазмы существует третий возможный тип термоядерного реактора, основанный на непрерывном нагреве плазмы. Он пока разрабатывается только в нашем Институте физических проблем (ИФП) АН СССР.

В отличие от токамака и лазерного метода получения горячей плазмы наш метод не был специально изобретен для осуществления термоядерного процесса. Мы случайно нашли явление, при котором получалась горячая плазма. Нами с 1950 года разрабатывался мощный высокочастотный генератор непрерывного действия. В результате был осуществлен оригинальный магнетрон, генерирующий высокую частоту при длине волны 20 см, с высоким КПД и мощностью несколько сот киловатт, названный нами «ниготроном» (первые слоги этого слова взяты из названия дачной местности Ни-колина гора, где расположена домашняя лаборатория П. JI. Капицы, в которой он своими руками изготовил первый прибор этого типа. — Примеч. ред.). Так вот, при испытании одной из его моделей мы пропускали его излучение через кварцевый шар, наполненный гелием при давлении 10 см рт. ст. При этом в нем вспыхнуло свечение, которое имело четкие границы.

к термоядерному реактору

дили к выводу, что эти исследования открывают возможный путь к осуществлению термоядерного синтеза в крупных масштабах, имеющий определенные преимущества по сравнению с импульсными методами. За последние годы эти работы продолжали развиваться в ИФП при уча-стии значительного количества сотрудников его физической лаборатории и сейчас находятся в стадии, когда можно с хорошей достоверностью оценить открывающиеся возможности. За прошедший год был достигнут прогресс, который позволяет также судить о трудностях, лежащих на пути использования нашей плазмы для УТС. К ним, в частности, относятся создание мощных непрерывных СВЧ-колебаний, питающих плазменный шнуровой разряд, и обеспечение устойчивости этого разряда, свободно парящего в газовой среде.

Для осуществления этого метода была использована установка, схематически изображенная на рисунке 1. В цилиндрическом резонаторе диаметром 2А и длиной L воз-

2А

^г

Рис. 1. Схема первой установки с цилиндрическим резонатором j\nя получения высокотемпературной плазмы с помощью СВЧ-колебаний, в которой питание разряда осуществляется с конца.

длина шнура достигала 12 см, а его диаметр — 1 см. Самым интересным было то, что как в водороде, так и в дейтерии при достаточном подводе мощности и достаточно высоком давлении разряд происходил в четко очерченной области шнуровой формы, в которой возникало белое, яркое свечение, и был окружен яйцеобразной областью с диффузными границами, названной нами «шубой». Таким образом, обнаруживалось два типа плазмы.

Изучая свойства шнурового разряда, мы пришли к заключению, что его более яркое свечение, появляющееся при больших мощностях и более высоком давлении, обусловлено горячей плазмой, температура которой достигает миллионов градусов. При этом как температура, так и размеры шнура увеличиваются с подводимой мощностью. Но опыт показал, что подводимая мощность в нашей установке ограничена условиями, обеспечивающими устойчивость разряда в резонаторе. Когда длина шнура 21 начинает превышать половину длины волны СВЧ-колебаний Х/2, он может произвольно смещаться вдоль оси Z. Это объясняется тем, что собственные частоты колебаний шнура становятся близки к частоте колебаний питающего генератора, происходит смена фаз, и электрическое поле не удерживает шнур в области максимума СВЧ-поля, так что разряд выталкивается из равновесного положения. За счет дутья, подводимого для охлаждения газа, можно было повысить устойчивость разряда по

3*

35