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

Человек в поисках смысла Человек в поисках смысла

Теория поиска смысла жизни, которая помогает пережить ад на земле

kiozk originals
Manicure Vampire Manicure Vampire

Ксения Черемнова и Дима Вишнеев придумали кастом-бренд Manicure Vampire

Собака.ru
Технологический стартап из будущего Технологический стартап из будущего

Как в Москве делают «всепогодные» солнечные батареи

СНОБ
Египетский археометаллург воссоздал древний метод полого бронзового литья Египетский археометаллург воссоздал древний метод полого бронзового литья

Египтяне использовали известково-восковую смесь для защиты бронзы

N+1
5 самых популярных способов лечения похмелья, которые сделают только хуже 5 самых популярных способов лечения похмелья, которые сделают только хуже

Методы лечения похмелья, которые на самом деле не работают

Maxim
Антарктике ученые нашли «бактерию-супергероя» Антарктике ученые нашли «бактерию-супергероя»

Перед этим микроорганизмом пасуют все антибиотики

Вокруг света
Найден способ стать хорошим человеком Найден способ стать хорошим человеком

Можно ли заметно улучшить свои человеческие качества?

Psychologies
Екатерина и Елена Поповы Екатерина и Елена Поповы

Сестры-бизнецы Поповы вручную создают киберкукол

Собака.ru
10 знаковых грузовиков из США 10 знаковых грузовиков из США

Компаний, делающих или делавших ранее те самые легендарные траки

ТехИнсайдер
Дом богини Пеле: назван возраст самого опасного вулкана в мире Килауэа Дом богини Пеле: назван возраст самого опасного вулкана в мире Килауэа

Огнедышащая гора оказалась самым молодым из гавайских «братьев-вулканов»

Вокруг света
«Новый декамерон» — 29 эссе о пандемии «Новый декамерон» — 29 эссе о пандемии

Отрывок из сборника сказок и рассуждений о пандемии

СНОБ
История одной вещи: железный конструктор, заменявший советским детям Lego История одной вещи: железный конструктор, заменявший советским детям Lego

История железного конструктора, который до сих пор вызывает приятную ностальгию

Правила жизни
5 крутых возможностей вакуумного упаковщика 5 крутых возможностей вакуумного упаковщика

Мы нашли целых 5 причин купить вакууматор

CHIP
10 способов снять стресс на работе 10 способов снять стресс на работе

Десять рекомендаций, как успокоиться и снять стресс на работе

Psychologies
«Я испытала стресс!»: звезда сериала «Воронины» рассказала, как потеряла дочь в Турции «Я испытала стресс!»: звезда сериала «Воронины» рассказала, как потеряла дочь в Турции

Екатерина Волкова рассказала о воспитании своей дочери

VOICE
Как шариковая ручка покорила мир: история изобретения Как шариковая ручка покорила мир: история изобретения

Утром 29 октября 1945 года у дверей универмага Gimbels выстроилась очередь

ТехИнсайдер
Дочкино кино Дочкино кино

Зинаида Пронченко о Джейн Биркин в фильме Шарлотты Генсбур

Weekend
Четыре метрики: Алена Владимирская о том, как понять, что ваша карьера в зоне риска Четыре метрики: Алена Владимирская о том, как понять, что ваша карьера в зоне риска

Как провести карьерный аудит?

Forbes
Удобство и минимум действий: как используется UX&UI дизайн для создания интерфейсов онлайн-кинотеатров Удобство и минимум действий: как используется UX&UI дизайн для создания интерфейсов онлайн-кинотеатров

Почему именно в онлайн-кинотеатрах особенно важно проектирование интерфейсов

ТехИнсайдер
«Я не понимаю, почему они мне не поверили»: Херд дала первое интервью после проигрыша Деппу в суде «Я не понимаю, почему они мне не поверили»: Херд дала первое интервью после проигрыша Деппу в суде

Эмбер Херд нарушила молчание после решения суда

VOICE
Другая история. Зачем экономист из Орска переехал в старинный Плес Другая история. Зачем экономист из Орска переехал в старинный Плес

В чем ценность естественного облика малых городов

СНОБ
Изобретение советских физиков может обеспечить энергией весь мир на миллионы лет Изобретение советских физиков может обеспечить энергией весь мир на миллионы лет

Неисчерпаемая энергия у нас прямо под ногами, только непонятно, как ее достать

ТехИнсайдер
«Я боюсь умереть в одиночестве»: история групповой терапии длиной в 7 лет «Я боюсь умереть в одиночестве»: история групповой терапии длиной в 7 лет

Отрывок из книги Кристи Тейт «Группа» о групповой терапии

Psychologies
Три молочных зуба из испанской пещеры оказались неандертальскими Три молочных зуба из испанской пещеры оказались неандертальскими

Они принадлежали детям, жившим около 45–42 тысяч лет назад

N+1
Как сломать сценарий отношений, который заставляет нас страдать? Как сломать сценарий отношений, который заставляет нас страдать?

Как побороть зависимость от определенного типа отношений

Psychologies
Неудобные вопросы гинекологу Неудобные вопросы гинекологу

Самые распространенные проблемы, которые волнуют женщин

Лиза
Игорь Романов: «Есть песни модные, есть вечные. Наш материал – он вечный» Игорь Романов: «Есть песни модные, есть вечные. Наш материал – он вечный»

Что это такое – быть секс-символом всея СССР и можно ли войти в эту реку снова

Лиза
Что ждет женщину в 50 лет: мудрые слова Шэрон Стоун о старении Что ждет женщину в 50 лет: мудрые слова Шэрон Стоун о старении

Шэрон Стоун стала примером для миллионов женщин

VOICE
Слайд-шоу Слайд-шоу

Объединенный исследовательский центр, машина для доставки и спортивный катер

ТехИнсайдер
Самые лучшие и популярные катушечные магнитофоны СССР Самые лучшие и популярные катушечные магнитофоны СССР

«Бобинники» стали священной коровой для советских меломанов и аудиофилов

Maxim
Открыть в приложении