Как на промышленных предприятиях воспитывают сибирского КОТа

НаукаHi-Tech

Сибирский КОТ, или Прототип термоядерного реактора нового поколения

Во Франции за десятки миллиардов евро конструируют гигантский демонстратор возможности использования термоядерной энергии ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Физики в Сибири и в США строят у себя установки поменьше.

Мария Роговая

Экспериментальная установка КОТ

Промышленный реактор, созданный на основе ITER, когда-нибудь заменит человечеству углеводородное топливо. В прошлом году в Институте ядерной физики СО РАН в Новосибирске введена в эксплуатацию новая экспериментальная установка КОТ — компактный осесимметричный тороид. Машина представляет собой небольшой цилиндр с горячей плазмой внутри вакуумной камеры, где при ста миллионах градусов должны происходить термоядерные реакции с выделением энергии.

Примером природного термоядерного котла служит Солнце. Внутри него непрерывно происходят ядерные реакции «горения» водорода и превращения его в гелий, в результате выделяется колоссальная энергия. В Солнце удержание вещества происходит за счет его огромной гравитации, поэтому повторить в лаборатории такой сценарий невозможно. В земных условиях удерживать плазму достаточное время для протекания термоядерных реакций реально с помощью магнитного поля, создаваемого витками с током. Только, в отличие от металла, плазма не притягивается магнитом, а отталкивается от него. Это существенно усложняет задачу физикам: плазма старается покинуть область удержания и погибнуть на стенках вакуумной камеры еще до начала протекания термоядерных реакций.

Проблемы удержания и стабилизации плазмы — это ключевые задачи для получения термоядерной энергии. Поведение плазмы можно рассчитать только для немногих простых случаев. Дело в том, что, в отличие от газа, плазма имеет гораздо больше степеней свободы из‑за магнитных и электрических полей, влияющих на движение отдельных частиц. Поэтому поведение плазмы слабо предсказуемо и требует больших вычислительных мощностей. Чтобы просчитать всего лишь одну тысячную долю секунды из жизни плазмы в реакторе (проследить, куда она полетела и как погибла), сегодня требуется месяц работы обычного компьютера. Вот и ответ на вопрос, почему физика плазмы до сих пор является фундаментальной наукой, а не прикладной. Выход только один — эксперименты, а это очень затратно.

В настоящее время множество научных коллективов во всем мире усилено занимаются работами в области УТС (управляемый термоядерный синтез). Сюда относятся крупные международные коллективы и стартапы по теме открытых магнитных систем, в том числе в ИЯФ СО РАН, где работают несколько экспериментальных установок и ведутся работы по физике плазмы. Тут изучают поведение стенок вакуумной камеры термоядерного реактора при интенсивном нейтронном потоке. На установке КОТ проводят эксперименты и создают базу данных для установки следующего поколения. Она должна будет демонстрировать технологии УТС и показать все преимущества открытых магнитных систем. Сильная интернациональная команда ученых работает на коммерческой установке C‑2W/ Norman компании TAE Technologies в Калифорнии. С этой компанией ИЯФ давно и успешно сотрудничает. Установка КОТ и американская C‑2W схожи по физическому принципу, заложенному в основу формирования и удержания плазмы.

Какие бывают термоядерные реакторы

Реакторы типа «токамак» — это замкнутые тороидальные камеры с магнитными катушками. В установках типа «токамак», в частности, в крупнейшей в мире установке ITER, горячая плазма находится в замкнутой камере, поэтому выделение энергии происходит с минимальными потерями. Но такая конструкция имеет массу ограничений по характеристикам магнитного поля и требует огромных вложений. Температура плазмы внутри камеры составляет более ста миллионов градусов, и даже самые огнеупорные материалы сверхпроводящей обмотки начинают испаряться и загрязнять плазму, которая из‑за этого меняет параметры, что приводит к затуханию процесса.

Небольшая установка КОТ отличается от ITER не только своими скромными размерами, но и всей конструкцией. В ней плазма находится не в замкнутом пространстве: отработала — и вышла. В такой системе намного меньше нерешаемых вопросов и проблем, чем в замкнутой. Установки открытого типа похожи на бутылку бездна с двумя горлышками, направленными в разные стороны. После выделения энергии отработанная плазма свободно вытекает из магнитной ловушки через симметрично расположенные горлышки. А в камеру вместо отработанного топлива поступает новая порция сжатого газа — смеси дейтерия и трития. Для удачной эксплуатации важно лишь добиться, чтобы плазма горела как можно дольше и стабиль‑ нее. Сейчас коллектив сибирских ученых работает над проблемой нагрева плазмы и ее стабилизации.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Рецессия в подарок Рецессия в подарок

Попытка сдержать инфляцию в ЕС и Японии может привести к рецессии

Эксперт
Постулат о трех тирексах Постулат о трех тирексах

Зачем палеонтологи решили поделить тираннозавра на три разных вида

N+1
Как почистить столовые приборы до блеска: серебро, нержавейка и дерево Как почистить столовые приборы до блеска: серебро, нержавейка и дерево

Что делать, если налет на столовых приборах так просто не оттирается?

TechInsider
Как выбрать видеокарту. Общие принципы и технические рекомендации Как выбрать видеокарту. Общие принципы и технические рекомендации

Поможем выбрать графический ускоритель для апгрейда или сборки новой системы

Цифровой океан
Оксана Акиньшина Оксана Акиньшина

Актриса Оксана Акиньшина — о ролях и актерско-режиссерском союзе с Козловским

Собака.ru
Как переехать в Бразилию, открыть там бизнес и не дать себя ограбить Как переехать в Бразилию, открыть там бизнес и не дать себя ограбить

Бразилия привлекает россиян, которые находятся в поиске страны для релокации

Forbes
Разные, но равные: ученые по ДНК восстановили внешность живших 1700 лет назад корейцев Разные, но равные: ученые по ДНК восстановили внешность живших 1700 лет назад корейцев

Местное население Корейского полуострова было очень разнообразным

Вокруг света
Анастасия Ефимова: «Если тратить свою энергию на обиды, тогда ее не останется больше ни на что» Анастасия Ефимова: «Если тратить свою энергию на обиды, тогда ее не останется больше ни на что»

Отельер Анастасия Ефимова – о гостеприимстве и духе времени

СНОБ
Из истории библиотечных каталогов Из истории библиотечных каталогов

Какими были первые библиотечные каталоги?

Наука и жизнь
Чем роботы мешают развитию человечества. И как помогут Чем роботы мешают развитию человечества. И как помогут

Помогают ли роботы устойчивому развитию?

TechInsider
«Полный бред! Скептицизм в мире больших данных». Как относиться к получаемой информации критически «Полный бред! Скептицизм в мире больших данных». Как относиться к получаемой информации критически

Отрывок из книги «Полный бред! Скептицизм в мире больших данных»

N+1
Изжога, диабет и еще 4 проблемы со здоровьем, превращающие пиво в яд Изжога, диабет и еще 4 проблемы со здоровьем, превращающие пиво в яд

6 проблем со здоровьем, при которых стоит отказаться от пива

Psychologies
Пиво, сало и еще 6 продуктов, которые на самом деле полезны для сердца Пиво, сало и еще 6 продуктов, которые на самом деле полезны для сердца

Какие продукты полезны для здоровья сердца и сосудов?

TechInsider
Уют французской глубинки: как превратить свой дачный участок в сад в стиле прованс Уют французской глубинки: как превратить свой дачный участок в сад в стиле прованс

Путешествуем вокруг света, не покидая приусадебного участка

Вокруг света
Эксперт рассказал, как правильно экономить на электроэнергии Эксперт рассказал, как правильно экономить на электроэнергии

Самые простые и универсальные способы экономии от эксперта

TechInsider
Одна за всех: почему мы берем на себя ответственность за все и как перестать это делать Одна за всех: почему мы берем на себя ответственность за все и как перестать это делать

Зачем мы взваливаем на плечи больше, чем можем, и к чему это приводит?

VOICE
Напоить сайгака Напоить сайгака

Удастся ли сохранить сайгаков?

Вокруг света
Взаимовыручка или корыстный расчет? Ученые поняли, зачем животные помогают друг другу Взаимовыручка или корыстный расчет? Ученые поняли, зачем животные помогают друг другу

Ихтиологи описали альтруистичное поведение африканских рыб

Вокруг света
Вот как защититься от укуса комаров: так насекомые больше не будут вам надоедать Вот как защититься от укуса комаров: так насекомые больше не будут вам надоедать

У нас есть для вас пара секретов, которые помогут избежать укусов комаров

TechInsider
«Либо зануды, либо истерички» «Либо зануды, либо истерички»

Истории женщин, которые ненавидят других женщин

Лиза
Зона быстрого реагирования Зона быстрого реагирования

Индустриальные площадки могут ускорить решение задач трансформации экономики

Эксперт
Как 16-летняя москвичка построила бизнес на тренде из TikTok Как 16-летняя москвичка построила бизнес на тренде из TikTok

Как девятиклассница запустила собственный бренду крашений из полимерной глины

Forbes
Как не нервничать на собеседовании Как не нервничать на собеседовании

Как справиться с волнением на собеседование и вернуть себе контроль?

Maxim
Женщина из некрополя аварского периода пострадала от туберкулезного остеомиелита Женщина из некрополя аварского периода пострадала от туберкулезного остеомиелита

Палеопатологи исследовали останки VIII века, обнаруженные в Венгрии

N+1
5 самых скандальных фото-фейков в истории 5 самых скандальных фото-фейков в истории

Самые скандальные фото-фейки из тех, что известны на сегодня

TechInsider
Не сломать биомашину: как менеджерам и предпринимателям перестать выгорать Не сломать биомашину: как менеджерам и предпринимателям перестать выгорать

Как выработанные привычки помогают не выгорать

Forbes
Археологи нашли под Анапой редкий перстень с кельтским воином со щитом Археологи нашли под Анапой редкий перстень с кельтским воином со щитом

Археологи представили результаты исследования двух редких металлических перстней

N+1
«Наш ресурс велик, но не безграничен» «Наш ресурс велик, но не безграничен»

Можно ли самому повышать биологический потенциал? А управлять ритмом сердца?

Наука
Подключить нельзя запретить: когда на производствах появятся «цифровые работники» Подключить нельзя запретить: когда на производствах появятся «цифровые работники»

Как оптимизировать отдельные участки, процессы и сценарии на заводе?

TechInsider
Эти существа возводят горы и насыщают породу минералами, но вы их никогда не увидите Эти существа возводят горы и насыщают породу минералами, но вы их никогда не увидите

Поколения губок, мириады бактерий – настоящие создатели современной земной коры

TechInsider
Открыть в приложении