Перекрученный пару раз "пончик", с такими же закрученными и изогнутыми магнитными катушками, с инструментами и датчиками, торчащими под самыми необычными углами… Что и гласить, невзрачное сооружение. Но, может быть, пред нами — будущее энергетики.
Необыкновенное устройство, совмещающее внутри себя плюсы стеллараторов и токамаков, но без их недочетов, выстроили Дэвид Андерсон (David Anderson) и его коллеги из института Висконсина-Мэдисона (University of Wisconsin-Madison). На испытаниях аппарат, потенциально способный стать термоядерным реактором, показал любознательные сочетания характеристик, о чём его создатели и поведали в статье в журнальчике Physical Review Letters.
Схема HSX (иллюстрация University of Wisconsin-Madison).
Новый аппарат именуется "Геликоидный симметричный опыт" (Helically Symmetric eXperiment — HSX). Его проектирование Андерсон сотоварищи начали 17 годов назад. Сейчас эта машина заработала, и её создатели считают, что HSX — самый совершенный и многообещающий стелларатор в мире.
Замудренная форма вакуумной камеры HSX (иллюстрация University of Wisconsin-Madison).
Здесь нужно сделать отступление. Для управляемого синтеза гелия из водорода нужно задерживать очень жаркую плазму в магнитных полях. Здесь существует два основных подхода: учёные делают ловушки — токамаки и стеллараторы.
1-ые владеют камерой в виде тора с обычным округлым сечением и ровненькой круглой формой в плане. Токамаки оснащаются сравнимо ординарными (по форме) плоскими магнитами и отличаются более-менее низкой энергопотерей плазменного жгута, что, потенциально, предназначает и маленький расход энергии на поддержание плазмы.
Стеллараторы, в первом приближении, это тоже "бублики". Но форма их очень сложна: и сечение их имеет непростую форму, и сам "бублик" пару раз перекручен и изогнут. Магниты, создающие удерживающее поле, тут очень сложны по геометрии. Причём физикам понятно несколько вариантов формы стелларатора, к которым Андерсон добавил ещё один. Логичный вопрос — для чего?
Более "безрассудными" по форме смотрятся и главные катушки. А именно, на этом рисунке мы лицезреем пару (отмечены цифрами) таких магнитов, закреплённых в поддерживающей системе (иллюстрация University of Wisconsin-Madison).
Дело в том, что у токамаков есть неувязка со стабильностью плазмы, которая всё норовит дрейфовать к стенам камеры. У стеллараторов заморочек с этим нет.
Но, как будто взамен, у стеллаторов есть другой недочет — тут значительны энергопотери плазмы. Из-за этого таким машинам тяжело достигнуть нужных температур и времени удержания, достаточных для пуска термоядерной реакции.
HSX — 1-ый в мире стелларатор с так именуемым квазисимметричным магнитным полем. Форму его (и поля, и стелларатора, конечно) учёные подбирали много лет. Но сейчас машина работает и указывает очень обнадёживающие результаты.
Создатели этого маленького чуда докладывают, что, сохранив красивую устойчивость плазмы, характерную стеллараторам вообщем, новый аппарат обладает существенно наименьшей энергопотерей при большей электрической температуре, в сопоставлении со стеллараторами прежних схем. А ведь способности конструкции не исчерпаны.
На данный момент создатели устройства хотят ещё поработать над проектом и поднять характеристики плазмы до новых высот.
Готовый HSX. Среднее расстояние от центра устройства до центра плазменного шнура равно 1,2 метра (фото University of Wisconsin-Madison).
Андерсон считает, что идеи, опробованные в HSX, полностью могут лечь в базу промышленных энергетических термоядерных реакторов. И пусть сторонники токамаков кусают локти.
Токамаки, вобщем, без боя не сдадутся. Мы уже ведали, как китайский токамак показал превышение энергетического выхода над затратами, а америкосы отыскали уникальный метод стабилизации плазмы в таких устройствах. Ну и самый большой проект такового рода — International Thermonuclear Experimental Reactor — всё же токамак. Оправдан был таковой выбор либо нет – покажет время.
Вобщем, всегда можно обратиться к другим вариантам управляемого синтеза. Можно вспомнить, например, проект энергетического реактора синтеза с помощью тяжёлых ионов либо воспроизведённый не один раз, но всё равно скандальный и спорный соносинтез.
Чего-нибудть в один прекрасный момент заработает на всю катушку.
ужс я даже не могу представить как это больно 