книги из ГПНТБ / Плазма и управляемые термоядерные реакции библиография

9

0,7 процента. В последние годы физики научились использовать в основную массу урана — уран-238. В тех же ядерных реакторах под. влиянием облучения нейтронами уран-238 превращается в новый хи­ мический элемент — плутоний, который по своим свойствам атомного горючего подобен урану-235. Но даже и это превращение урана це­ ликом в атомное горючее способно отодвинуть урановый голод на непродолжительное время.

А почему для добычи энергии не использовать ядра элементов,, находящиеся в начале таблицы Менделеева (водород, гелий и др.) и более распространенные в природе, чем уран?

Оказывается, чтобы использовать эти легкие элементы, необхо­ димо осуществить реакцию ядерного синтеза, применяя в качестве ядерного горючего дейтерий и тритий — ядра тяжелого и сверхтя­ желого водорода. Энергию, выделяющуюся при таком синтезе, уче­ ные назвали термоядерной.

Дейтерий — сырье будущего термоядерного реак­ тора — содержится как постоянная примесь в любой воде. Общее количество дейтерия в Мировом океане равно 5-1013т. Оно эквивалентно запасу энергии 1024 квт. ч. Чтобы получить это количество энергии обычным путем, миллиону таких гидроэлектростан­

Балабанов Е. М.

Термоядерные реакции. М., Воениздат, 1963. 87 с. с илл. (Науч.-попул. б-ка).

Реакция соединения дейтерия с тритием, в результате которой образуется обычный гелий, проходит лишь при очень высоких тем­ пературах. Для термоядерной плазменной смеси из дейтерия и три­

10

тия эта температура составляет около 30 миллионов градусов. Как получить такую температуру и подвести энергию к плазме, заставив ее воспринять эту энергию? Иначе, как нагреть сырье термоядерного реактора до температур, при которых начинается слияние легких ядер? На эти вопросы отвечает автор книги. О механике ядерных и термоядерных реакций, о возможности осуществления искусствен­ ной термоядерной реакции узнает читатель из этой книги.

Допустим, мы получили горячее звездное вещество. Стенки ■какого сосуда могли бы удержать его? И возможно ли это вооб­

ще?

Известен рассказ об изобретателе, работавшем над созданием такого универсального растворителя, в котором растворялось бы любое вещество. Эдисон, которому изобретатель поведал свои пла­ ны, спросил:

—Интересно, в чем бы вы стали хранить такой растворитель?

Вконструировании сосуда для плазмы сверхвысокой темпера­ туры и заключается огромная трудность.

Принципы этого конструирования подробно изложены в книге;

Калинин В. Ф.

Термоядерный реактор будущего. Рассказ о том, как ученые стремятся овладеть термоядерным синтезом—• неисчерпаемым источником энергии. М., Атомиздат, 1966. 205 с. с илл. (Науч.-попул. б-ка).

Температура плазмы превосходит температуру плавления и ки­ пения любых веществ. Правда, количество тепла, выделяющегося в достаточно разреженной плазме даже при таких температурах, не расплавит стенок камеры: тепловой энергии, заключенной в литре плазмы, разреженной до давления в одну тысячную долю атмосфе­ ры при ее нагреве до нескольких сот миллионов градусов, едва хва­ тит, чтобы вскипятить стакан воды. Здесь важно не то, что плазма нагревает стенки, а то, что стенки охлаждают плазму. Изоляция плазмы от стенок должна существенно уменьшать число ударов ча-

11

стид плазмы в стенки камеры. А удерживать и «хранить» плазму некоторое минимальное время необходимо, чтобы повысить вероят­ ность возникновения реакций между частицами.

В пятидесятых годах ученые предложили использовать для удер­ жания плазмы магнитное поле. Они надеются довести плазму до термоядерных плотностей и температур тогда, когда потери плазмы и энергетические потери будут минимальными.

Чтобы читатель мог получить представление о том, чего доби­ лись, что делают и над чем думают ученые, автор приглашает со­ вершить воображаемую экскурсию по термоядерным лабораториям мира.

СССР занимает одно из первых мест в этих исследованиях. Очень значительны усилия и успехи американских ученых. Ученые Западной Европы, занимающиеся исследованиями на термоядерных установках Англии, Франции, ФРГ, Италии, составляют следующий ряд специалистов, о работе которых рассказывает автор.

Чтобы не запутаться в разнообразии лабораторий и географиче­ ских точек, «экскурсия» совершается по отдельным направлениям

Для термоядерной реакции нужна плотная плазма, содержащая много миллиардов частиц в кубическом сантиметре. Движение та­ кого множества заряженных частиц создает электрические токи, воз­ мущающие магнитное поле. Такое поле, в свою очередь, возмущает плазму, а плазма еще сильнее возмущает поле. Возникает механизм, который в физике называется неустойчивостью. До недавнего вре­ мени удавалось удержать плазму в магнитных ловушках в течение около десяти тысячной доли секунды. Борьба с неустойчивостью была основной задачей физики плазмы. О том, как советским уче­ ным удалось преодолеть эту неустойчивость и впервые в истории термоядерных исследований получить спокойную устойчивую плаз­ му, рассказывается в статье:

13

проводником и перешел в состояние плазмы, необходимо нагреть его до температуры порядка 2500—3000 градусов. Как достигается это в МГД-генераторе? В камеру генератора подается газ, нагретый до 2000 градусов, и впрыскивается топливо. При сгорании топлива тем­ пература в камере поднимается до 2500 градусов. А при такой тем­ пературе газ не только ионизируется, превращаясь в плазму, но и получает запас энергии для истечения с большой скоростью.

Об МГД-установках написана статья:

Латышев В.

Плазма, магнит и фантазия.— «Техника — молоде­ жи», 1967, № 3, с. 2—4.

Познакомив с тем, что представляют собой плазма и магнит, ис­ пользуемые в МГД-генераторах, автор рассматривает физические ус­ ловия и величины, от которых зависит производительность и мощ­ ность установки. Раздел «Немного фантазии» знакомит со смелыми проектами МГД-генераторов, использующих магнитное поле Земли и плазменные ветры, обнаруженные над Землей на очень большой высоте. Но для этого нужны электроды, которые могли бы отводить энергию с такой высоты.

Более подробные сведения об удивительных устройствах совре­

(Акад. наук СССР. Науч.-попул. серия).

Эта книга написана сложнее, чем предыдущая статья. Автор из­ лагает элементарную теорию магнитогазодинамического метода пре­ образования тепловой энергии в электрическую. Можно прочитать о

15

«экзотические» вещества, не существующие при обычных температур рах, соединения, для которых в химической терминологии даже не было общепринятых наименований. Так возникла новая отрасль науки — плазмохимия, одним из ведущих центров которой стала ла­ боратория Института нефтехимического синтеза Академии наук

СССР.

Об этом новом направлении в химии рассказывается в статьях;

Полак Л. С., Гуляев Г. В. и Щипачев В. С, Химия плазмы. — «Природа», 1967, № 7, с. 24<—31.

Плазмохимические процессы происходят в атмосферах звезд, в- верхних слоях земной атмосферы; они имели большое значение при формировании Земли. Поэтому изучение закономерностей плазмохи-

мохимии, как получают низкотемпературную плазму, как ее изуча­ ют и используют.

Луначарская И., Щипачев В.

«Холодная» плазма.— «Наука и жизнь», 1967, № 7, с. 33—39.

Устройства, с помощью которых плазма образует новые химиче­ ские соединения, называются плазмотронами. С их различными ти­ пами знакомит настоящая статья.

В ней, в частности, говорится, что первые технические победы, первые принципиальные теоретические решения, первые методы плаз­ мохимических превращений свидетельствуют о том, что «на рубеже ближайших десятилетий «холодная» плазма способна произвести ре­ волюцию во многих областях химической индустрии».

Несколько лет назад советская геофизическая ракета доставила

на большую высоту автоматическую лабораторию «Янтарь-1», кото­ рая позволила исследовать условия работы газового электрореак-

тивного (плазменно-ионного) двигателя в ионосфере.

«книга»