четверг, 1 мая 2014 г.

Токамак. Как приручить плазму?



Решил еще раз немного отвлечься от политики. Но  постараюсь не критиковать и  гневаться, а выдвинуть свои обывательские, но весьма актуальные и возможно даже конструктивные идеи  передовых разработок в энергетики. Уже давно все не как не соберусь коснуться темы мирового значения:  проблемы энергетических ресурсов. А в частности одного из перспективных, но все еще не реализованных направлений как термоядерный синтез.

Энергетическая проблема особо обострилась в связи со спекуляциями по поводу таких «бесценных» ресурсов как природный газ и нефть. Но на данный момент не берусь обсуждать разные альтернативные источники энергии, а так же ажиотажа, интриг и политиканства касательно их использования. К  сожалению, как и во всем в нашем обществе во многих вопросах на первый план выходят разные меркантильные глупые приземленные цели, которые зачастую, в виду ограниченности мышления социума в котором популяризируются и развиваются примитивные и ущербные взгляды. В то время как действительно стоящие мысли остаются вне внимания.  Тем не менее, во мне еще живет призрачная надежда, что так будет не всегда. Надеюсь, люди станут разумнее, и все же прислушаются к здравым идеям,  не основанным  на продажных авторитетах купивших себе должности, регалии и протирающих штаны в кабинетах тормозящих науку и прогресс. Мой оптимизм подкреплен еще тем, что именно история, описанная ниже, была одним из редких случаев, когда прислушались к здравому смыслу и голосу одного обычного человека. Человека не имевшего регалий, званий и по видимому, не являвшимся авторитетом, родственником или подхалимом которые сейчас сплошь и рядом. Это был обычный солдат, предложивший использовать магнитное поле для удержания плазмы. Но все по порядку.

Люди уже давно приручили химический огонь, но не как не могут одомашнить ядерный. Мы часто с доброй завистью засматриваемся на колоссальную энергию Солнца. Не для кого не секрет, что данная звезда является основным источником жизни на нашей планете. С пониманием принципов реакций происходящих на Солнце, очень заманчивым становится возможность создать на Земле маленькое солнышко и получать с него энергию. Не смотря на то, что при получении энергии на Солнце происходят ядерные процессы, данные реакции являются естественными и относительно безопасными. Т.к. как источник энергии - тритий, так и полученные отработанные продукты - гелий - присутствуют в окружающей среде. В небольших количествах мы с ними постоянно сталкиваемся, даже когда пьем обычную чистую воду. Хотя, как всегда перепуганные необразованные консерваторы, как обычно во все горло  орут, и будут орать  о вреде всего, что делает человек, даже не вдумываясь в суть и перспективы той или иной технологии. Но  как показывает история, со временем их перестают слушать и правильно делают. Тем не менее, маленькое солнце создать пока не удалось, из-за другой, более существенной, проблемы. Нет на Земле такого материала, что бы удержать  горящий шарик маленького солнышка. Хотя модель, звезды была достроена еще в 1938 году Гансом Бете. Но просто так, в воздухе звезда висеть естественно не сможет, т.к. в отличии от космоса на планете условия невесомости создать проблематично, да и с вакуумом надо попыхтеть...
Поэтому некоторые  ученые уже давно  решили вместо шара создать бублик (тор), в котором будет крутиться солнечный огонь, возникающий при переходе водорода-3 (трития)  в гелий. Это даст возможность получать дешевую энергию подобно солнечной. Решили это еще 70 лет назад. Но как я уже писал наука, да и социальное развития человечества,  на довольно низком уровне. Именно поэтому, не смотря на множество попыток, идея остается не воплощенной.  Найти в чем удержать солнечный огонь (плазму) так и не смогли.  Хотя это и не удивительно, т.к. для того что бы «горел» тритий температура должна достигает десятка миллионов градусов. Конечно, это довольно жарко. Если над таким огоньком попробовать поджарить шашлычок, то последний за доли секунд… нет, не сгорит… - просто испарится вместе с железным шампуром. Хотя возможно испарится, еще, когда его начнут подносить к такому «костру». А если «прикрутить огонь» – «кинув меньше дровишек» то тритий просто не будет «гореть». Как бы вы не терли деревянными палочками друг о друга. Для зажигания такого огонька нужна не маленькая температура.  Тем не менее, создать столь высокую, и даже большую температуру,  ученые уже могут. В Принстонской лаборатории плазменной физики (США) в том же токамаке удалось получить температуру в 50 раз больше - 510 млн. С°. И это еще в 1994 г.
Так в чем же проблема? Проблема, как уже стало понятно в шампурах и мангале. На Земле нет таких твердых веществ, что бы можно было, как в печи долго удерживать такой жар. При температуре необходимой для горения наших «дейтериевых-дров» практический, любое вещество оплавиться и испарится. 
Вряд ли поможет сплав карбида тантала и гафния  с температурой плавления 4216 С°. Не смотря на то, что он выдерживает температуру большую чем хваленый вольфрама почти на 1000 градусов, и является самым тугоплавким материалом на сегодняшний день. Пока прочности твердых материалов  не достаточно. Поэтому люди начали думать, как удержать столь высокую температуру на расстоянии от стенок камеры, в которой находится плазма. Т.е. это все равно, что попытаться удержать обычный огонь в самом центре пенопластовой коробочки, в надежде, что она не расплавится, если пламя не будет приближаться к стенкам.
Как же удержать пламя, которое не должно не к чему прикасаться?
 Вот тут как раз и стоит упомянуть о дилетантах и обывателях. Которые на удивление иногда оказываются на голову выше ученых, и профанаторов науки  купивших себе научные степени. Одним из таких гениев самоучек был  Олег Лаврентьев. Он еще, будучи  солдатом советской армии, не имевшим не чего общего с данными разработками, выдвинул интересную идею удерживать такой огонь не в чем-то твердом, а в магнитном поле. Конечно, уже потом Лаврентеву присвоили звание и степень. Но тогда он был обычным солдатом, самостоятельно, без всяких институтов интересовавшимся ядерной физикой.  К сожалению, данный показательный случай – когда заметили и прислушались к обычному солдату, является исключением, хотя должен быть правилом, для тех, многих энтузиастов которые не могут пробиться в науку из-за засидевшихся там мажоров. Но эту темы я затрону отдельно. Пока продолжу мысль - удержания плазмы.  
Таким образом, Лаврентев предложил не ординарную инновационную идею удерживать огонь (грубо говоря) электричеством. Потом данная идея была доработана другими. И по ныне остается одной из перспективных. Конечно, звучит странно, но огонь оказывается, как железяку, можно удержать в подвешенном состоянии с помощью электро-магнита или разряда. Обычным магнитом можно даже заставить плазму (огонь) двигаться туда, куда нам надо.  Вот только магнит для этого нужен очень сильный.   Только чрезвычайно мощный магнит сможет заставить  раскаленные газы держаться в куче и крутиться по кругу, не давая им разлететься, и спалить стенки образного мангала. Но  при работе с таким магнитом столкнулись с новой проблемой.  Её не могут решить уже 70 лет. По иронии судьбы мощное магнитное поле можно создать за счет сверхпроводников  постоянно охлаждая их до очень низких температур. К сожалению пока это довольно проблематично. Получается мангал из пенопласта обложенный магнитами (удерживающими огонь в самом центре мангала), которые постоянно надо охлаждать.  Трудно себе представить раскаленную до 10 000 000 градусов плазму, летающую по кругу в бублике (тороиде) с магнитов, которые сами должны быть температурой ниже 100 градусов. Вот ученые  и бьются над данной задачей, пытаясь реализовать такое устройство. А главное оно должно быть эффективным. Т.е. дать больше энергии, чем мы потратили. Странно, что за 70 лет, не возникло не каких альтернатив. Возможно это связанно именно с социальными проблемами описанными мною ранее.  Не слышно, о каких-то новых идеях, а советских солдат, как и советов уже нет, и посоветовать ученым не кому, да и не когда. Так и топим дровами да углем, не далеко уйдя от первобытных дикарей. Хотя есть много перспективных разработок, он о них речь пойдет позже.

Комментариев нет:

Отправить комментарий