Что такое Токамак, термоядерная машина
Токамак — это устройство, используемое для производства и удержания плазмы очень высокой температуры с целью использования энергии, получаемой в результате управляемого ядерного синтеза . Название токамак происходит от русской аббревиатуры «тороидальная камера с магнитными катушками». Аббревиатура, которая хорошо описывает рассматриваемую структуру.
Плазма — четвертое состояние вещества, в котором атомы полностью ионизированы, то есть лишены обычно окружающих их электронов. Плазма состоит из газа, обычно водорода или его изотопов (дейтерия и трития), доведенного до температуры в миллионы градусов, аналогичной тем, которые встречаются в центрах звезд.
В этих условиях ядра атомов могут преодолеть электростатическое отталкивание и слиться вместе, высвободив большое количество энергии. Чтобы добиться управляемого ядерного синтеза, необходимо держать плазму стабильной и вдали от стенок устройства, иначе она остынет и остановит реакцию.
Строящийся токамак в Таиланде
Токамак использует магнитное поле, создаваемое мощными электромагнитами, для удержания плазмы в тороидальной (бубликовой) форме. Магнитное поле имеет две составляющие: тороидальную, параллельную направлению бублика, и полоидальную, перпендикулярную направлению бублика. Тороидальный компонент служит для предотвращения радиального расширения плазмы к стенкам, а полоидальный компонент служит для предотвращения вытекания плазмы из концов бублика. Полоидальная составляющая получается путем индуцирования электрического тока в самой плазме, которая действует как вторичная обмотка трансформатора. ТО
Таким образом, токамак имеет сложную структуру, состоящую из вакуумной камеры, в которой содержится плазма, окруженной медными или сверхпроводящими катушками, генерирующими магнитное поле, а также различными вспомогательными системами для нагрева плазмы, контроля чистоты и плотности газа. измерение свойств плазмы и сбор термоядерной энергии. Токамак является одной из наиболее изученных конфигураций для создания управляемого термоядерного реактора, поскольку было показано, что он обеспечивает высокие характеристики с точки зрения температуры, плотности и времени удержания плазмы.
Однако это также создает технические и научные проблемы, такие как необходимость подачи тока в плазму непрерывным или квазинепрерывным способом, управление нестабильностями, которые могут поставить под угрозу удержание плазмы, устойчивость стенок к высокие температуры и излучение, генерируемое плазмой, а также эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую. В настоящее время в различных странах мира эксплуатируется или строится несколько токамаков, крупнейшим из которых является ИТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор), расположенный на юге Франции.
токамак ИТЭР
Цель ИТЭР — продемонстрировать научную и технологическую осуществимость управляемого ядерного синтеза в промышленных масштабах, производя больше энергии, чем потребляет для работы. Италия участвует в проекте ИТЭР как в качестве члена Европейского Союза, так и внося конкретный вклад, например, в поставку суперкабелей для электромагнитов. ИТЭР подвергался критике как проект за непомерную стоимость и чрезмерно длительные сроки.
Кроме того, в Италии на ВНЕА во Фраскати находится один из самых современных токамаков в мире, FTU (Frascati Tokamak Upgrade). Целью итальянского токамака является испытание различных конфигураций форм и материалов с целью разработки технологических решений, которые можно будет применить на других установках.
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикации новых статей «Экономических сценариев».
Статья «Что такое токамак, машина ядерного синтеза» взята из Scenari Economics .
Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/cose-il-tokamak-la-macchina-per-la-fusione-nucleare/ в Mon, 28 Aug 2023 05:30:54 +0000.