Войти

Вся мощь термоядерного топлива: революция в энергетике уже на пороге

2713
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
22.10.2018
Москва предупредила о военном ответе на разрыв ракетного договора
12.03.2018
Пентагон: американские подлодки способны уничтожить Россию
25.12.2013
Акции для Курчатника
10.04.2013
Генсек НАТО Расмуссен поздравил министра обороны Великобритании с завершением 100-го боевого патрулирования ПЛАРБ класса Vanguard
09.04.2013
Первый В-2 Spirit налетал 7000 часов
13.10.2008
РСМ-54 "Синева", баллистическая ракета
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
  • 29.02 14:04
  • 16
США вновь стали лидерами в танкостроении, с ними конкурирует только Китай – СМИ
  • 29.02 13:53
  • 2
Российские ЗРК могут привести Турцию к новому военному перевороту
  • 29.02 13:14
  • 1
Y-20 осваивает новые роли
  • 29.02 13:01
  • 7964
Минобороны: Все авиаудары в Сирии пришлись по позициям боевиков
  • 29.02 12:59
  • 11
Россию выбивают из тендеров: Индия купит оружие у США
  • 29.02 11:45
  • 202
"МиГ" и "Сухой" объединят для производства всей боевой авиации РФ
  • 29.02 11:32
  • 1
Кремль раскрыл обстоятельства гибели турецких военных в Идлибе
  • 29.02 09:53
  • 14
Интервью генерального директора ООО «Военно-промышленная компания»
  • 29.02 08:24
  • 0
Сирийский / Ливийский Панцирь, почему овальный радар?
  • 29.02 08:00
  • 3
Боевики остановлены: Саракиб остался у Асада
  • 28.02 19:47
  • 1
Иркутский завод показал процесс сборки российских МС-21
  • 28.02 19:45
  • 5
Американский Bell «уничтожил» российскую «Армату»
  • 28.02 19:42
  • 16
Пентагон вооружит бойцов «интеллектуальными» винтовками
  • 28.02 18:15
  • 2
Сирийской армии до сих пор не удалось уничтожить захваченный боевиками Т-90
  • 28.02 18:14
  • 11
Американский вертолет Invictus «разделался» с «Арматой»: новая мультипликация из США