"Энергия будущего" - читать интересную книгу автора (Проценко А.Н.)

Американский ученый-химик Айзек Азимов, больше известный у нас как
писатель-фантаст, на основании проведенного им самим анализа внедрения в
промышленность ряда крупных изобретений пришел к выводу, что период
времени от рождения научной идеи до ее масштабного внедрения в
промышленность составляет около 50-60 лет. Конечно, эта закономерность во
многом условна, а может быть, и просто случайна. Но тем не менее в
энергетике действительно смена одних источников энергии другими, то есть
занятие ими более половины энергетического баланса (дрова - уголь - нефть
- газ), происходила через 50-100 лет, хотя в разных странах это было
по-разному.
Эти рассуждения приведены лишь для того, чтобы показать: в задержке
освоения термоядерного синтеза нет уж слишком специфичных причин. К
сожалению, понимание и разработка теоретических основ термоядерных
реакторов оказались процессом более сложным, нежели для реакторов деления
ядерного горючего.
Но еще более впечатляет разница между физическими моделями этих
реакторов, которые демонстрируют осуществимость обеих технологий.
Вспомните о простейшем ядерном реакторе деления. Это кастрюля с водным
раствором уранилнитрата, обогащенного ураном235. В ней за счет деления
ядер урана может выделяться тепловая энергия.
Физическая модель термоядерного реактора гораздо сложней. Еще не ясно,
как будут выглядеть ее отдельные узлы и системы, каковы будут ее параметры.
Для создания этого агрегата нужно преодолеть значительные трудности.
Чтобы понять ее природу, обратимся к физике плазмы.


Проблема УТС

Физики, привыкшие экономно выражать с.,оп мысли о физической природе
вещей и событий и изображать их закономерности в виде формул и графиков,
называют проблему овладения управляемым термоядерным синтезом коротко:
проблема УТС.
В центре этой проблемы - плазма, наиболее распространенная форма
вещества в природе. Мы уже знаем, что для слияния ядер легких элементов,
скажем водорода и дейтерия, и получения энергии за счет этой реакции нужно
сначала сильно нагреть оба элемента и перевести их в состояние плазмы -
смеси из электронов, оторвавшихся от атомов, и ионов-атомов, потерявших
электроны и получивших в результате этого положительный заряд. При
дальнейшем разогреве плазмы ядра в ней начинают сливаться с выделением
энергии.
Величина ее будет зависеть как от температуры плазмы, так и от ее
плотности, то есть от количества ионизированных атомов в единице объема.
Не при каждом соударении ионов происходит их слияние и выделение
энергии. К сожалению, чаще всего столкновение будет происходить так, что
ионы, упруго соударившись, разлетятся в разные стороны, как бильярдные
шары. И только в некоторых отдельных случаях столкновение приведет к
слиянию ионов, к синтезу их ядер с выделением энергии. Осуществление
такого события тем вероятнее, чем выше скорости соударяющихся ионов, то
есть чем выше температура плазмы. Не вызывает сомнения, что чем больше
ионов в единице объема, тем вероятнее их столкновение, тем чаще станут