Техника - молодёжи 2004-02, страница 32

М Е Л Ы

П Р О

Более полувека все усилия ученых по осуществлению управляемого термоядерного синтеза сосредоточены на двух направлениях. Одни пытаются нагреть стационарную плазму в магнитной ловушке (их существует несколько типов, наиболее известен ТОКАМАК, в нем сгусток плазмы имеет форму тора), другие — сжать лазерными лучами микродозу термоядерного топлива до условий начала реакции, до микровзрыва. Увы, достижения на обоих этих путях не внушают оптимизма.

ется весьма малой величиной. При этом возрастает вероятность эффективных столкновений ядер струи и частиц атмосферы Солнца, повышается мощность реакции синтеза, выделение энергии и продуктов сгорания. Реакция протекает устойчиво длительное время.

Полностью воспроизвести данную

К т ы

происходит ионизация трития, увеличивается температура, объем, давление и электропроводностьтрити-евой компоненты плазмы, увеличивается ее скорость вдоль оси.

Бегущее магнитное поле наводит в тритиевой компоненте электрический ток. Его взаимодействие с осе-" составляющей индукции создает

Полностью воспроизвести данную ^^составляющей индукции создает

Известна мысль Ф. Бэкона: надо не выдумывать, не измышлять, а искать что творит и приносит природа. Применительно к данной проблеме это означает необходимость учиться технологии ядерного синтеза у Солнца, где такие реакции постоянно протекают. В этой связи представляют интерес солнечные вспышки. Весьма значительные электромагнитные излучения и большое энерговыделение говорят о том, что их процессы сопровождаются протеканием огромных электрических токов и реакциями ядерного синтеза.

Окончательной научной трактовки данных явлений пока нет, но по имеющимся фактам вероятно следующее. Из жидкой центральной части Солнца в определенное время в окружающую плазменную атмосферу, преимущественно состоящую из изотопов водорода, истекает высокоскоростная струя дейтериево-тритиевой плазмы. Температура атмосферы Солнца — несколько десятков тысяч °К, а струй — порядка 30 млн. °К, скорость струи 800— 1000 км/с. При этом изначальные скорости электронов и ядер одинаковы. Обладающие большей энергией ядра струи проникают в атмосферу Солнца на большее расстояние, чем электроны. Происходит одновременно образование плазменной смеси и разделение зарядов струи, возникновение ионного тока и разности потенциалов между отдельными участками по ее длине. Благодаря этому возникает электрический ток из электронов (в дальнейших рассуждениях — Ь) по струе навстречу ядрам. Протекание тока сжимает струю до диаметра около 1 м, что для масштабов Солнца явля-

обстановку в условиях Земли нельзя, но можно создать струю определенной длины из смеси высоко- и низкоскоростной плазмы, сжимаемой продольным электрическим током. Для уменьшения габаритов установки необходимо, чтобы непрерывный процесс образования достаточно плотной двухкомпонентной плазмы (дей-терий-тритий) был быстрым.

Роль «недр Солнца» здесь играет ускоритель с замкнутым дрейфом электронов, в котором дейтерий ускоряется напряжением 10 кВ.

Затем дейтерий поступает в кольцевой ускорительный канал из качественной керамики. Здесь, в облаке дрейфующих электронов, нейтральные атомы ионизируются. При этом электрон за счет столкновений и электрического поля диффундирует на анод, а ион, ускоренный электрическим полем, покидает канал. После выхода из канала ион, чтобы не нарушилась квазинейтральность, получает электрон от катода-ком-пенсатора. Плазменная струя при движении за пределами катода-ком-пенсатора имеет веерообразный расходящийся характер. Траектория переносного движения ядер в наружном слое струи плазмы имеет наклон к оси ускорителя 10°, внутренние слои имеют меньшие углы. Для исправления траекторий частиц плазмы служит индукционный формирователь, куда поступает струя. Формирователь плазмы питается переменным током с частотой 10— 20 кГц. Сочетание этой частоты, скорости и геометрии струи подбирается так, чтобы плазма не касалась стенок формирователя.

Далее в дейтериевую плазму со скоростью несколько метров в секунду по направлению к оси подается газ тритий. При этом за счет ударов ядер и электронов дейтерия

Лев СОРОКИН,

кандидат

технических

наук, старший

научный

сотрудник

силу отжатия к оси этой компоненты, а с радиальной — силу ускорения ее в осевом направлении. Ввиду наличия некоторой индуктивности контуров тока плазмы, действующие на нее электродинамические силы будут иметь знакопеременный характер. В отдельные промежутки времени радиальная составляющая силы будет направлена от оси к стенке камеры, а при равенстве нулю тока или индукции она будет равна нулю. В условиях еще малой скорости вдоль оси тритиевой компоненты неизбежны ее касания стенки камеры. Данное обстоятельство использовано для подвода электрического тока к плазменной струе с помощью анода. В этом случае электропроводность плазмы между струей и анодом аналогична таковой в ионных вентилях, и падение напряжения в плазме будет небольшим.

Анод имеет некоторые особенности конструкции. Его часть, расположенная внутри формирователя, выполнена из трубок. Одни концы их выведены на коллектор жидкостного охлаждения, а другие — на коническую втулку, которая является продолжением ввода за пределами формирователя. Материал анода — жаропрочный сплав высокой проводимости и малой эмиссионной способности. Длина трубчатой части анода в несколько раз больше полюсного деления обмотки формирователя. Для снижения тормозного действия на плазму продольного краевого эффекта формирователя линейная токовая нагрузка его обмотки на выходном конце принимается равной 30% от средней. Ионизированное состояние газа струи подцерживается за счет повторной ионизации при столкновениях и за счет излучений. Отметим также, что с целью уменьшения проникновения газа из формирователя в ускоритель центральный сердечник магнито-провода ускорителя заходит внутрь формирователя.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 2 2 0 0 4

30