Р. Сворень, специальный корреспондент журнала
"Наука и жизнь".
Опубликовано в журнале "Наука и жизнь", N 9, 2001 г.
| Содержание
|
Для магнитного удержания плазмы служат 18
обмоток тороидального поля (ОТП). Управляют
положением и формой плазменного шнура 6 обмоток
полоидального поля (ОПП) и набор корректирующих
катушек. Индуктивное наведение тока в плазме
осуществляется с помощью центрального соленоида
(ЦС). Обмотки тороидального поля и центрального
соленоида выполнены из сплава Nb3Sn,
полоидального поля и корректирующих катушек - из
NbTi; все они охлаждаются жидким гелием до
температуры 4,5 К. Общий вес магнитной системы
вместе с каркасом из нержавеющей стали - 8700 тонн.
 |
Прежде чем будут изготовлены магнитные катушки
термоядерного реактора, работоспособ ность
сильноточных сверхпроводников проверяют на
моделях в условиях, идентичных возникающим в
ИТЭРе. Модельная катушка центрального соленоида
(МКЦС) состоит из двух цилиндрических модулей
основной обмотки, вставленных один в другой, и
сменных однослойных катушек-вставок. На снимке:
укладка слоя сверхпроводящей обмотки из сплава Nb3Sn
внутреннего модуля МКЦС на фирме Lockheed Martin (США). |
 |
Наружный модуль модельной катушки
центрального соленоида, изготовленный компанией
Toshiba (Япония). |
В апреле 2000 года при испытании магнитной
системы на стенде было получено поле с индукцией
13 тесла при токе 46 килоампер и с запасенной
энергией 640 мегаджоулей. Катушки-вставки
центрального соленоида в этом поле успешно
выдержали 10 тысяч циклов заряд-разряд при
подъеме поля со скоростью 0,4 Тл/с и его снижении 1,2
Тл/с, что превышает проектные значения для ИТЭРа.
Именно прогресс в технике сверхпроводников и
позволил осуществить сам этот реактор.
В качестве одного из перспективных направлений
энергетики будущего специалисты рассматривают
безнейтронные реакции синтеза, проходящие с
участием изотопа гелия 3He:
3He + 3He  4He + 2p+ +12,8 МэВ,
3He + D 4He + p+ +8,35 МэВ.
Эти реакции не сопровождаются появлением
потока нейтронов высокой энергии, и,
следовательно, реакторы для их проведения будут
проще, легче и безопаснее из-за отсутствия
наведенной радиоактивности в конструкциях.
Однако здесь есть одно "но": 3He на Земле
практически не встречается.
Природный гелий состоит из смеси двух изотопов
- 4He и 3He, причем на долю последнего
приходится только 0,000138%. Такое в высшей степени
неравномерное распределение связано с тем, что 4He
образуется при альфа-распаде урана (U), тория (Th) и
других природных радионуклидов (напомним, что
альфа-частица и есть ядро гелия). В тонне гранита,
содержащей около трех граммов урана и пятнадцати
граммов тория, образуется только миллиграмм 4He
почти за восемь миллионов лет. Однако за время
существования Земли в коре планеты его
накопилось немало. Природные газы содержат до 7%
этого изотопа и служат единственным источником
его промышленной добычи. А так называемый
гелиевый метод - отношение масс He/(U + Th) в
минералах - используется для определения их
абсолютного возраста.
Изотоп 3He появляется в результате бета-распада
(реакция, при которой ядро испускает электрон и
нейтрино, меняя заряд на единицу) трития
13T 23He + e- + ~
или при слияии двух атомов дейтерия
D + D 3He + n.
Так как дейтерия на Земле в целом мало, а трития
практически нет вообще, то и 3He
обнаруживается в мизерных количествах. Зато на
поверхности космических тел, лишенных атмосферы,
где проходят интенсивные реакции с потоками
солнечных нейтронов высокой энергии, этот изотоп
образуется весьма активно. В метеоритном
веществе и в лунных породах его содержание
колеблется от 17 до 32%. Уже подсчитано, что в
обозримом будущем станет экономически выгодно
добывать 3He на Луне и доставлять его на
Землю для использования в термоядерных
реакторах синтеза.
Назад
Написать комментарий
|
