Вход в музей Нижегородская радиолаборатория
Гиротрон 1963 года

Термоядерный синтез

Современная ситуация с нарастающим потреблением энергии создаёт угрозу жизни всего человечества. Одно из решений данной проблемы - термоядерный синтез. Управляемый и неуправляемый синтез уже были реализованы человеком. Неуправляемый в водородной бомбе. Управляемый, к сожалению, пока только в лаборатории.

Суть термоядерного синтеза состоит в слиянии атомов дейтерия и тритя с образованием атома гелия, при этом выделяется колосальная энергия. Проблема в том, что эти ядра необходимо столкнуть для начала реакции, а значит их нужно сильно нагреть. Нагревание происходит до такой температуры, что не выдерживает ни одна материальная оболочка.

Чтобы удержать плазму создаётся сверхмощное магнитное поле. Устройство было придумано в 50-е года Андреем Сахаровым и Игорём Таммом. Оно получило название токамак: ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками. В данном устройстве плазма удерживается, но чтобы началась реакция необходимо её разогреть, для этого используют другое устройство, разработанное учёными Института прикладной физики в середине 60-х годов, называется гиротрон - сверхвысокочастотный генератор электромагнитных волн.

Гиротрон - принципиально релятивистский прибор. Передача энергии от потока электронов электромагнитной волны не связана с тем, что циклотронная частота зависит от скорости электронов.

Частота вращения одних электронов падает, других - растёт. И если в отсутствие релятивистского эффекта электроны делились бы поровну: половина в ускоряющей и половина в тормозящей фазах поля, то теперь они со временем группируются большей частью в тормозящей зоне и эффективно отдают свою энергию волне.

Волна в резонаторе гиротрона имеет очень сложную пространственную структуру. Чтобы превратить её в полоскую волну, применяют специальные конвертеры: гофрированные волноводы и искривлённые зеркала. Вот эта преобразованная конвертером волна, несущая в себе один мегаватт мощности, и направляется в рабочую камеру токамака для разогрева и стабилизации плазмы - чтобы в конечном итоге "зажечь" термояд.

В мире уже построены сотни токамаков, на которых ведутся исследования термоядерного синтеза.

Весьма перспективная программа ИТЭР - строительство на юге Франции интернационального термоядерного экспериментального реактора в рамках международной программы с участием стран Европейского сообщества, США и Канады, Японии, России. Российский вклад в программу - это и поставка партии мощных гиротронов, разработанных в Нижнем Новгород

ИТЭР - это ещё не полноценный термоядерный реактор, это, скорее, научный прибор по изучению тонкостей термоядерного синтеза. однако всё говорит о том, что проект ИТЭР станет важной вехой на пути человечества к термоядерной энергетике - дешёвой, неисчерпаемой и безопасной.

Схема работы гиротрона
    ©2011-2015 Радиолаборатория.ру     Сайт создан поклонниками музея науки ННГУ "Нижегородская радиолаборатория"