Другие пути

Токамак - это только одна из программ на пути к управляемому термоядерному синтезу. Существенным ее достоинством являются простота и высокая симметрия магнитной системы.

Возможны и другие способы удержания плазмы. С помощью катушек можно создать магнитное поле, напряженность которого увеличивается во все стороны от центральной области, где находится плазма. Заряженные частицы отражаются от областей сильного магнитного поля, такие области действуют на частицы как зеркала, их и называют магнитными, зеркалами. Плазму можно запереть внутри такого магнитного поля, внутри магнитной ловушки. В магнитных ловушках удается получить плазму с очень высокой температурой - до 40 000 000 К, но с относительно небольшими концентрацией и временем жизни. Пока неясно, удастся ли в дальнейшем создать в магнитной ловушке условия, необходимые для осуществления реакции синтеза.

Рис. 9. Схема МГД-генератора. Этот генератор отличается от обычного генератора тем, что вращающаяся обмотка ротора заменена в нем движущейся плазмой. В результате взаимодействия тока плазмы с магнитным полем возникает сила, тормозящая плазму. Чтобы эта сила не остановила движения ионизированного газа, сечение канала делают увеличивающимся от входа к выходу в виде сопла. Расширяясь в сопле, газ приобретает дополнительную кинетическую энергию за счет уменьшения давления. В объеме (1) сопла создается магнитное поле. Его силовые линии идут внутри сопла (2) перпендикулярно плоскости рисунка. Движение заряженных частиц (3) в магнитном поле индуцирует вертикальную силу. Под действием этой силы свободные электроны перемещаются вверх, попадают на анод (4) и по внешней электрической цепи переходят к катоду (5), обеспечивая питание нагрузки (6). Анод и катод нельзя делать сплошными, так как по ним тогда начнут циркулировать большие продольные токи и отдача энергии в нагрузку уменьшится. Поэтому электроды делят на большое количество изолированных друг от друга сегментов. Как всякое новое устройство, МГД-генератор еще должен пройти период разработки и усовершенствования. Но уже сейчас в некоторых случаях он незаменим.

Тепловые и гидроэлектростанции большой мощности строятся очень долго. Получать большие мощности в течение очень короткого времени, составляющего доли секунды, можно с помощью разряда батареи конденсаторов. До сих пор не было генераторов, которые давали бы большие мощности в течение минут или часов, что бывает необходимо в некоторых случаях. Ясно, что никто не станет строить большую электростанцию для того, чтобы она проработала всего несколько минут. Аккумуляторы тоже не годятся - их мощность невелика. Здесь и приходит на помощь МГД-генератор.

Проводятся также исследования систем с плазменным фокусом. В них плазма ускоряется и сходится (фокусируется) в маленькой области на оси установки, где концентрация и температура достигают очень больших значений, но на очень короткий промежуток времени. Не исключено, что удастся создавать термоядерную плазму, нагревая вещество с помощью коротких мощных лазерных импульсов. Эксперименты в этом направлении уже начаты.

В настоящее время дальше всего продвинулись по пути к управляемому термоядерному синтезу замкнутые тороидальные системы типа Токамак. Для нагрева плазмы в них по плазме пропускают ток большой силы. Но, используя только такой метод нагрева, нельзя достичь необходимых температур в 150-200 млн. К. В дальнейшем для повышения температуры плазмы этот метод, вероятно, будет сочетаться с другими. Для дополнительного нагрева плазмы в установках Токамак можно, например, использовать высокочастотные поля или мощные лазерные импульсы.

перейти к началу страницы