Войти

Вся мощь термоядерного топлива: революция в энергетике уже на пороге

2653
6
+1

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) совместно с коллегами из США и Брюсселя разработали новый тип термоядерного топлива. С его помощью можно получить в десять раз больше энергии, чем из всех существующих образцов. Новое топливо содержит три вида ионов — частиц, заряд которых изменяется в зависимости от потери или приобретения электрона. Для изучения топлива используется токамак — тороидальная камера для магнитного удержания плазмы, создающая условия для управляемого термоядерного синтеза. Эксперименты с новинкой проводятся на базе токамака Alcator C-Mod, принадлежащего MIT, который обеспечивает наивысшее напряжение магнитного поля и давление плазмы во время испытаний.


Секрет нового топлива

Alcator C-Mod последний раз был запущен еще в сентябре 2016 года, но данные, полученные в результате проведенных экспериментов, были расшифрованы лишь недавно. Именно благодаря им ученым и удалось разработать новый, уникальный тип термоядерного топлива, значительно увеличивающего энергию ионов в плазме. Результаты были настолько обнадеживающими, что исследователи, работающие на Объединенном европейском торе (JET, еще один современный токамак) в Оксфордшире, США, провели собственный эксперимент и достигли такого же увеличения выработки энергии. Исследование, в котором подробно изложены результаты работы, было недавно опубликовано в Nature Physics.

Ключом к повышению эффективности ядерного топлива было добавление незначительного количества гелия-3 — стабильного изотопа гелия, который вместо двух нейтронов обладает лишь одним. Ядерное топливо, используемое в Alcator C-Mod, ранее содержало только два типа ионов, ионы дейтерия и водорода. Дейтерий, стабильный изотоп водорода с одним нейтроном ядре (у обычного водорода нейтронов нет совсем), занимает порядка 95% от общего состава топлива.


Токамак JET: вид изнутри
Источник: www.popmech.ru

Исследователи из Центра плазмы и синтеза MIT (PSFC) использовали радиочастотный нагрев для того, чтобы воспламенить топливо, удерживаемое в форме суспензии промышленными магнитами. Этот метод основан на использовании антенн вне токамака, которые воздействуют на топливо с помощью радиоволн определенных частот. Они калибруются так, чтобы поражать лишь материал, количество которого в суспензии меньше всех прочих (в данном случае это водород). Водород обладает лишь малой долей от общей плотности топлива, а потому фокусировка радиочастотного нагрева на его ионах позволяет достичь экстремально высоких температур. Возбужденные ионы водорода затем взаимодействуют с ионами дейтерия, и полученные в результате из взаимодействия частицы бомбардируют наружную оболочку реактора, выделяя огромное количество тепла и электроэнергии.

А что же гелий-3? В новом топливе его меньше 1%, но именно его ионы играют решающую роль. Сфокусировав радиочастотный нагрев на столь незначительном количестве вещества, исследователи подняли энергию эонов до уровня мегаэлектроноволь (МэВ). Электроновольт — это количество энергии, полученное\потерянное в результате перехода электрона от одной точки электрического потенциала на уровень в 1 вольт выше. До сих пор мегаэлектронвольты в экспериментах с термоядерным топливом были лишь пределом мечтаний ученых — это на порядок больше, чем энергия всех образцов, полученных до сих пор.


Токамак: исследование термоядерных реакций



Alcatre C-Mod и JET представляют собой экспериментальные камеры термоядерного синтеза с возможностью достижения тех же плазменных давлений и температур, которые потребуются в полномасштабном реакторе синтеза. Стоит отметить, впрочем, что они меньше по размерам и не дают того, что исследователи называют "активированным синтезом" — синтеза, энергия которого напрямую преобразуется в энергию, которую можно использовать для других нужд. Тонкая настройка состава топлива, частоты радиоволн, магнитных полей и других переменных в этих экспериментах позволяют исследователям тщательно выбрать наиболее эффективный процесс синтеза, который потом можно будет воспроизвести в промышленном масштабе.

Как уже было сказано, американским ученым, работающим на JET, удалось не просто достичь тех же результатов, но и сравнить их с работой западных коллег, в результате чего научное сообщество получило уникальные данные измерений различных свойств невероятно сложных реакций, происходящих в перегретой плазме. В MIT исследователи использовали метод получения изображений реакции с помощью фазово-контрастной микроскопии, благодаря которому фазы электромагнитных волн трансформируются в контраст интенсивности. В свою очередь, ученые JET обладали возможностью более точно измерять энергию полученных частиц, и в результате картина того, что происходит во время реакций синтеза, получилась наиболее полной.


Ядерный синтез: революция в энергетике

Что это значит для нас с вами? Как минимум значительный прорыв в технологической сфере. Ядерный синтез, поставленный на нужды промышленности, может произвести революцию в производстве энергии. Его энергетический потенциал невероятно высок, а топливо состоит из самых распространенных элементов в Солнечной системе — водорода и гелия. К тому же, после сгорания термоядерного топлива не образуется опасных для экологии и человека отходов.

Как отмечает Nature, результаты этих экспериментов также помогут астрономам лучше понять роль гелия-3 в солнечной активности — ведь солнечные вспышки, несущие угрозу для земной энергетики и околоземных спутников, есть ни что иное, как результат протекания термоядерной реакции с колоссальным тепловым и электромагнитным излучением.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Проекты
Похожие новости
29.08.2019
Командующий армией: Россия разместила ядерные ракеты в 16 километрах от Норвегии (Dagbladet, Норвегия)
26.12.2017
Трамп, Путин и новая холодная война
09.09.2016
Германия и Россия строят бункеры, чтобы спастись от катастроф (El Confidencial, Испания)
17.04.2015
Министр обороны России выступил на IV Московской конференции по международной безопасности
23.09.2010
Россия официально победила США на ядерном рынке Украины
21.08.2009
Израиль: Россия обдумает поставки Ирану систем ПВО
6 комментариев
№1
01.09.2017 06:49
"Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) совместно с коллегами из США и Брюсселя.." и дальше всё в таком же духе..
Оссподи, ну что же это - даже ради не просто денег, а огромных денег - и то не может Велихов кого-то из СНСов посадить за статью..
То, что мы читаем здесь - очень неквалифицированный бред.. не хочется обижать кобылу, а вдруг это молодая блондинка..
Бред и в мелочах, и в концепции, и даже в грамматике.. "..частицы бомбардируют наружную оболочку реактора, выделяя огромное количество тепла и электроэнергии.
А что же гелий-3? В новом топливе его меньше 1%, но именно его ионы играют решающую роль. Сфокусировав радиочастотный нагрев на столь незначительном количестве вещества, исследователи подняли энергию эонов до уровня мегаэлектроновольт (МэВ)" !
- Ну чисто поэзия.. Прямо как полёт шмеля на остров Буян у Пушкина.. К сожалению, физики  меньше.. И смех мешает догадаться, что же хотела сказать Автор..
До реальных значений СОР, в несколько единиц хотя бы - как до   Луны.. какая уж тут энергетика.. можно, конешно назвать Не3 добавкой к "топливу".. но это на Луне Не3 - добавка к топливу (и то ещё пока что только "может быть добавка к топливу"), а на Земле - одно из самых дорогих веществ..
Ай, да всего и не перескажешь своими словами.. Нет таких цензурных слов..

Термояд как был, так и остаётся черной дырой. Как в смысле экономики, так и в смысле проктологии.
+1
Сообщить
№2
Удалено / Дубль
№3
01.09.2017 07:28
Мне больше нравится вариант прямого производства электроэнергии из спирта в Курчатовских ядерных батарайках. Налил литр - получил на выходе свои амперы. Затащил на НО 25тн спирта и на орбитальную металлургию.
0
Сообщить
№4
04.09.2017 07:18
Цитата, Байкал57 сообщ. №3
Мне больше нравится вариант прямого производства электроэнергии из спирта
- Байкал, Байкал - я Кинерет.. некоторые ещё говорят - Тверское Море.. Мне тоже нравится эта  идея.. Но спирт так вздорожал, что и на смочить тряпочку для протирки контактов  -  и то не укупишь.. и снабженцы стали дошлые.. не выписуть, редиски.. куды там на горючее..
Знать не зря умные головы всего земшара, начиная с Ивана Степаныча Филимоненко, переходят на ХЯС, получая энергию прямо из воды..
..Вот только мутит от неё что-то..
0
Сообщить
№5
04.09.2017 09:25
Тошибцы продает спиртовые батарейки и пять баллонов к нему на телефон, но спирт яд метанол. 325долл. батарея.
0
Сообщить
№6
05.09.2017 05:31
Цитата, Байкал57 сообщ. №5
Тошибцы продает спиртовые батарейки и пять баллонов к нему на телефон, но спирт яд метанол. 325долл. батарея.
- Ну самураи, что возьмёшь..
А вот apropo - есть такой спирт - изопропанол.. и контакты хорошо смачивает, и быстро разлагается в организме - через час уже как и не пил.. Это тот самый спирт, от которого быстро пьянит шампанское..
Но если что - я ничего вам не говорил!
0
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
  • 17.11 17:45
  • 87
Оружейный прорыв. Главные оборонные достижения 2018 года
  • 17.11 17:30
  • 2
Третью серию "Варшавянок" построят для Балтийского флота
  • 17.11 15:53
  • 9
Новые возможности: какой вертолетоносец нужен ВМФ России
  • 17.11 13:02
  • 25
Путин поручил составить планы включения оборонных предприятий в нацпроекты
  • 17.11 11:12
  • 1
Military Watch: почему министру обороны РФ не нужны авианосцы
  • 17.11 10:58
  • 1
"Роскосмос" потратит миллионы рублей на подарочный борщ и игрушечные луноходы
  • 17.11 10:57
  • 5
Тихоокеанский флот России вооружится "Цирконами"
  • 17.11 10:45
  • 5
Sohu (Китай): российский адмирал заявил о самых мощных противокорабельных ракетах, способных уничтожить целую авианосную группу
  • 17.11 10:42
  • 11
СМИ: Первые ракеты с "Авангардом" начнут дежурство в ближайшие недели
  • 17.11 10:38
  • 5
Сколько тратят государства на космос.
  • 17.11 10:37
  • 11
В России создали МБР "Ярс" железнодорожного базирования
  • 17.11 10:34
  • 1
Минобороны подало иск к "Туполеву" на 4,6 млрд рублей
  • 17.11 09:45
  • 13
Минобороны выдало новый контракт на производство БМП-3
  • 17.11 07:37
  • 156
Потери в вооружённых конфликтах, катастрофы, аварии, происшествия
  • 17.11 02:08
  • 1
Анонсированы морские учения России, Китая и ЮАР