Техника - молодёжи 1991-06, страница 16

ности, представим сначала, как заполняется обычная бутылка, например, подсолнечным маслом. Его струя спокойно льется в горлышко, и уровень жидкости постепенно растет. Все очень просто; но почему? Потому что, хотя струя ударяется о дно и масло в бутылке все время как-то движется, эти движения быстро затухают благодаря вязкости среды и трению о стенки, а также действию силы тяжести.

Но в горячей плазме не работают ни сила тяжести, ни трение, ни вязкость. Давление в ней не может превышать 100 ат (иначе слишком велики нагрузки на стенку реактора), и при температуре 100 млн. градусов плотность плазмы ничтожна. Поэтому и вес ее в отличие от масла практически не играет роли. Вязкость горячей плазмы тоже чрезвычайно мала. А значит, все возмущения в ней не затухают очень долго. Она как бы помнит каждое наше неуклюжее движение в процесе наливания и не прощает их. Если бы так вело себя масло, его капли после удара о дно часами летали бы внутри сосуда как резиновые мячики и даже успевали выскочить обратно через горлышко.

Физики предложили несколько вариантов заполнения магнитной бутылки плазмой, но, видимо, наилучший еще предстоит найти. Разливать этот продукт аккуратно мы пока не научились.

А трудности не кончаются и после разлива. До сих пор не удалось решить очень важную задачу: создать полностью «герметичную» бутылку, в которой вся плазма удерживалась бы только магнитным полем и вообще не касалась стенок установки. Конечно, плазма на периферии — самая разреженная и «холодная», но и там она нагрета по крайней мере до 10 тыс. градусов! Ее частицы бомбардируют стенку, выбивая оттуда ионы с большим зарядом, те попадают в зону реакции и вызывают потери энергии. А стенка к тому же постепенно разрушается.

Здесь на этой границе возникает резкий перепад температур, порождающий неустойчивости плазмы. Ведь если, например, плеснуть на раскаленную сковороду воды, она не будет испаряться ровным слоем, а распадется на капли,

которые забегают по металлу, обращаясь в пар. Вот и на стенке реактора возникают подобные явления. А затем неустойчивости распространяются на весь объем и вызывают бурные движения плазмы во всем объеме.

И наконец, самое главное. Плазма обладает достаточной теплопроводностью. Если она касается стенок установки, тепло передается по ней из горячих внутренних областей к более холодным периферийным, а от них — наружу. Тогда, чем меньше расстояние от внутренней области до стенки, тем интенсивнее отвод тепла, а значит — тем больше затраты энергии на поддержание температуры. Поэтому размеры внутренней полости термоядерного реактора нельзя сделать очень уж малыми. Даже для самой низкотемпературной реакции (дейтерий-тритий) среднее расстояние между его стенками и центром плазменного шнура должно составлять несколько метров. А для экологически чистого синтеза бор — водород, где не только температура горения почти на порядок выше, но и реакция медленнее, нужны еще большие размеры.

Ну а большие размеры установок — это прежде всего их высокая стоимость. Уже нынешние экспериментальные токамаки очень дороги даже для богатых стран. А стоимость промышленных реак

торов будет просто баснословной. Кроме того, крупные реакторы и строятся долгие годы, и переделать в них что-нибудь — целая проблема. А переделывать надо, ведь на то они и экспериментальные.

Теперь ясно, как важно было бы создать «герметичную» бутылку, практически непроницаемую для плазмы, чтобы та не касалась стенок установки, а отделялась от них слоем вакуума. Тогда тепло из зоны реакции передавалось бы не за счет теплопроводности плазмы, а только электромагнитным излучением. А в этом случае потери тепла не зависят от геометрических размеров — вспомним хотя бы прекрасные теплоизолирующие свойства термоса с его двойными стенками. Тогда удалось бы создать реактор сравнительно малых размеров даже для синтеза бора и водорода. Но возможно ли, хотя бы теоретически, построить достаточно герметичную бутылку, снабдив ее надежной пробкой? Пока и это неизвестно — нужной теорией мы сейчас не располагаем.

Итак, существующие магнитные емкости и пробки к ним еще далеки от желаемого. Однако, учитывая накопленный опыт, нет оснований сомневаться в том, что бутылки для плазмы нужного качества и назначения будут созданы, и мы научимся спокойно пользоваться ими, аккуратно наливая и выливая их содержимое.

ЕЩЕ РАЗ О «ХОЛОДНОМ ТЕРМОЯДЕ»

В марте 1989 года весь мир облетела сенсация: два электрохимика из университета штата Юта (США) Стенли Понс и Мартин Флейшман объявили об открытии изумительно простого способа термоядерного синтеза —в колбе, при комнатной температуре! (Об этом мы писали в № 7 за 1989 г.) Однако довольно скоро надежда на революцию в энергетике стала увядать. Большинство попыток воспроизвести «термояд в пробирке» закончилось неудачей («ТМ», № 11 за 1989 г.). Лишь немногие, наиболее упорные последователи Понса и Флейшмана в своих опытах тоже получали некоторое избыточное тепло и (или) очень слабые потоки нейтронов при электролизе тяжелой воды на палладиевом катоде. О практи

ческом значении столь малых эффектов говорить не приходилось. Но чем же все-таки они были вызваны?

В этом попытался разобраться мало кому известный материаловед Али Абу-Та-хи, работающий в США. В двух статьях, опубликованных в журнале Массачусет-ского технологического института «Технология термоядерного синтеза», он выдвинул убедительное, буквально до смешного очевидное объяснение наблюдавшихся результатов.

Он утверждает, что энергия, выделяемая на палладиевом электроде, есть просто-напросто запасенная в нем механическая энергия внутренних напряжений. Когда ионы дейтерия, образующиеся в ходе электролиза тяжелой воды, прони-

14