Технологии

Ученые приблизились к созданию неисчерпаемого источника энергии

Ученые приблизились к созданию неисчерпаемого источника энергии

При реализации идеи управляемого термоядерного синтеза, человечество получит практически неисчерпаемый источник энергии. Термоядерные электростанции признаются безопасными и экологически чистыми.

Научиться удерживать плазму внутри термоядерных установок с помощью сильного магнитного поля в течение относительно долгого времени — основная задача современных физиков. А для этого нужно не просто знать, какие процессы протекают в этой плазме, но и иметь их математическое описание, чтобы иметь возможность управлять ими. Кроме того, знание ионных процессов в плазме необходимо для проектирования крупных установок типа международного экспериментального термоядерного реактора ITER.

Ученые отмечают, что исследование позволит ускорить разработку эффективных ядерных систем, использующих как термоядерный синтез, так и деление. Проведенное исследование, по словам физиков, дополняет фундаментальные знания, полученные американскими и европейскими учеными на других установках. Дальнейшие эксперименты и объединение результатов американцев и французов, по мнению ученых, позволят создать более совершенное устройство для термоядерного синтеза.

Ученые приблизились к созданию неисчерпаемого источника энергии

Эксперименты по термоядерному синтезу ведутся во всем мире на специальных установках — токамаках, внутри которых газ легких элементов — водорода, дейтерия и трития — нагревают до температуры 100 миллионов градусов, что позволяет образовать плазму — газ из заряженных частиц: ионов и электронов. Разогретые ионы плазмы сталкиваются друг с другом так же, как это происходит в недрах Солнца. При этом образуются ядра гелия и выделяются нейтроны, а энергия нейтронов, которая превышает затраты на разогрев плазмы, может использоваться в промышленности и энергетике.

Ионные процессы переноса тепла при термоядерном синтезе в сферическом токамаке описали ученые из Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге. Результаты исследования ученых приближают их к решению задачи термоядерного синтеза. Выяснилось, что особенности физических процессов в плазме сферического токамака являются преградой для возникновения дополнительных потерь тепла по ионному каналу по причине турбулентности плазмы.

По словам специалистов, этот факт подтверждает то, что установка такого типа является достойной основой для создания компактного источника термоядерных нейтронов.

У физиков есть уникальная экспериментальная установка — сферический токамак «Глобус-М». Она используется для изучения поведения плазмы не в реакторном режиме, а в лабораторных условиях. Проведение эксперимента по термоядерному синтезу на этой установке и планируют осуществить в дальнейшем ученые.

Ученые приблизились к созданию неисчерпаемого источника энергии

В отличие от сжигания углеводородов у термоядерных реакторов нет выбросов углекислого газа и оксидов азота, способствующих глобальному потеплению и загрязняющих окружающую среду. Более того, полученные при термоядерном синтезе нейтроны могут разрушать радиоактивные отходы на атомных электростанциях.

Сотрудники института исследовали и описали процесс ионного теплообмена в плазме токамака «Глобус-М». Они подтвердили, что особенности физических процессов в плазме сферического токамака «Глобус-М» препятствуют возникновению дополнительных потерь тепла по ионному каналу из-за турбулентности плазмы. Это значит, что установка такого типа является хорошей основой для создания компактного источника термоядерных нейтронов.

Термоядерный синтез тем эффективнее, чем лучше нагрев плазмы, а это требует сильного магнитного поля и электрического тока, протекающего по плазме. Наоборот, турбулентность ионов плазмы мешает эффективному нагреву: вместо полезных столкновений ионы отклоняются и уходят из плазмы, что нарушает ее теплоизоляцию. В своей работе ученые оценили степень переноса тепла в сферическом токамаке «Глобус-М».

Ученые приблизились к созданию неисчерпаемого источника энергии

Термоядерные электростанции признаются безопасными и экологически чистыми: по сравнению с атомными, в них не происходит взрывных реакций. Фото: iStock

Экспериментально подтвержденная модель для расчета параметров нагрева плазмы позволит спроектировать компактный источник высокоэнергичных нейтронов, которые можно использовать для деления тяжелых ядер. В процессе также можно получать энергию. Проведенное исследование существенно ускорит разработку и внедрение более эффективных ядерных систем, использующих процессы как синтеза, так и деления.

Исследование ученых дополняет фундаментальные знания, полученные в экспериментах на похожих европейских и американских установках. Объединив результаты экспериментов, в дальнейшем можно будет спроектировать более совершенное устройство для ядерных реакций синтеза, считают ученые.

Ученые приблизились к созданию неисчерпаемого источника энергии

Ученые подтвердили, что особенности физических процессов в плазме сферического токамака «Глобус-М» препятствуют возникновению дополнительных потерь тепла по ионному каналу из-за турбулентности плазмы.

Ученые отмечают, что исследование позволит ускорить разработку эффективных ядерных систем, использующих как термоядерный синтез, так и деление. Проведенное исследование, по словам физиков, дополняет фундаментальные знания, полученные американскими и европейскими учеными на других установках. Дальнейшие эксперименты и объединение результатов американцев и французов, по мнению ученых, позволят создать более совершенное устройство для термоядерного синтеза.

Ученые приблизились к созданию неисчерпаемого источника энергии

Если физикам удастся реализовать идею управляемого термоядерного синтеза, человечество получит практически неисчерпаемый источник энергии. Фото: Rswilcox /CC BY-SA 4.0
По материалам

naukatehnika.com

Смотреть полностью

Похожее

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Back to top button
Close
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker