2921
2
1
Европейские и американские ученые совместно разработали новый тип термоядерного топлива, на порядок превосходящего все существующие аналоги по энергетической эффективности. Исследования проводились на базе ультрасовременных токамаков Alcator C-Mod и JET.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) совместно с коллегами из США и Брюсселя разработали новый тип термоядерного топлива. С его помощью можно получить в десять раз больше энергии, чем из всех существующих образцов. Новое топливо содержит три вида ионов — частиц, заряд которых изменяется в зависимости от потери или приобретения электрона. Для изучения топлива используется токамак — тороидальная камера для магнитного удержания плазмы, создающая условия для управляемого термоядерного синтеза. Эксперименты с новинкой проводятся на базе токамака Alcator C-Mod, принадлежащего MIT, который обеспечивает наивысшее напряжение магнитного поля и давление плазмы во время испытаний.
Секрет нового топлива
Alcator C-Mod последний раз был запущен еще в сентябре 2016 года, но данные, полученные в результате проведенных экспериментов, были расшифрованы лишь недавно. Именно благодаря им ученым и удалось разработать новый, уникальный тип термоядерного топлива, значительно увеличивающего энергию ионов в плазме. Результаты были настолько обнадеживающими, что исследователи, работающие на Объединенном европейском торе (JET, еще один современный токамак) в Оксфордшире, США, провели собственный эксперимент и достигли такого же увеличения выработки энергии. Исследование, в котором подробно изложены результаты работы, было недавно опубликовано в Nature Physics.
Ключом к повышению эффективности ядерного топлива было добавление незначительного количества гелия-3 — стабильного изотопа гелия, который вместо двух нейтронов обладает лишь одним. Ядерное топливо, используемое в Alcator C-Mod, ранее содержало только два типа ионов, ионы дейтерия и водорода. Дейтерий, стабильный изотоп водорода с одним нейтроном ядре (у обычного водорода нейтронов нет совсем), занимает порядка 95% от общего состава топлива.
Ключом к повышению эффективности ядерного топлива было добавление незначительного количества гелия-3 — стабильного изотопа гелия, который вместо двух нейтронов обладает лишь одним. Ядерное топливо, используемое в Alcator C-Mod, ранее содержало только два типа ионов, ионы дейтерия и водорода. Дейтерий, стабильный изотоп водорода с одним нейтроном ядре (у обычного водорода нейтронов нет совсем), занимает порядка 95% от общего состава топлива.
Исследователи из Центра плазмы и синтеза MIT (PSFC) использовали радиочастотный нагрев для того, чтобы воспламенить топливо, удерживаемое в форме суспензии промышленными магнитами. Этот метод основан на использовании антенн вне токамака, которые воздействуют на топливо с помощью радиоволн определенных частот. Они калибруются так, чтобы поражать лишь материал, количество которого в суспензии меньше всех прочих (в данном случае это водород). Водород обладает лишь малой долей от общей плотности топлива, а потому фокусировка радиочастотного нагрева на его ионах позволяет достичь экстремально высоких температур. Возбужденные ионы водорода затем взаимодействуют с ионами дейтерия, и полученные в результате из взаимодействия частицы бомбардируют наружную оболочку реактора, выделяя огромное количество тепла и электроэнергии.
А что же гелий-3? В новом топливе его меньше 1%, но именно его ионы играют решающую роль. Сфокусировав радиочастотный нагрев на столь незначительном количестве вещества, исследователи подняли энергию эонов до уровня мегаэлектроноволь (МэВ). Электроновольт — это количество энергии, полученное\потерянное в результате перехода электрона от одной точки электрического потенциала на уровень в 1 вольт выше. До сих пор мегаэлектронвольты в экспериментах с термоядерным топливом были лишь пределом мечтаний ученых — это на порядок больше, чем энергия всех образцов, полученных до сих пор.
А что же гелий-3? В новом топливе его меньше 1%, но именно его ионы играют решающую роль. Сфокусировав радиочастотный нагрев на столь незначительном количестве вещества, исследователи подняли энергию эонов до уровня мегаэлектроноволь (МэВ). Электроновольт — это количество энергии, полученное\потерянное в результате перехода электрона от одной точки электрического потенциала на уровень в 1 вольт выше. До сих пор мегаэлектронвольты в экспериментах с термоядерным топливом были лишь пределом мечтаний ученых — это на порядок больше, чем энергия всех образцов, полученных до сих пор.
Токамак: исследование термоядерных реакций
Alcatre C-Mod и JET представляют собой экспериментальные камеры термоядерного синтеза с возможностью достижения тех же плазменных давлений и температур, которые потребуются в полномасштабном реакторе синтеза. Стоит отметить, впрочем, что они меньше по размерам и не дают того, что исследователи называют «активированным синтезом» — синтеза, энергия которого напрямую преобразуется в энергию, которую можно использовать для других нужд. Тонкая настройка состава топлива, частоты радиоволн, магнитных полей и других переменных в этих экспериментах позволяют исследователям тщательно выбрать наиболее эффективный процесс синтеза, который потом можно будет воспроизвести в промышленном масштабе.
Как уже было сказано, американским ученым, работающим на JET, удалось не просто достичь тех же результатов, но и сравнить их с работой западных коллег, в результате чего научное сообщество получило уникальные данные измерений различных свойств невероятно сложных реакций, происходящих в перегретой плазме. В MIT исследователи использовали метод получения изображений реакции с помощью фазово-контрастной микроскопии, благодаря которому фазы электромагнитных волн трансформируются в контраст интенсивности. В свою очередь, ученые JET обладали возможностью более точно измерять энергию полученных частиц, и в результате картина того, что происходит во время реакций синтеза, получилась наиболее
Как уже было сказано, американским ученым, работающим на JET, удалось не просто достичь тех же результатов, но и сравнить их с работой западных коллег, в результате чего научное сообщество получило уникальные данные измерений различных свойств невероятно сложных реакций, происходящих в перегретой плазме. В MIT исследователи использовали метод получения изображений реакции с помощью фазово-контрастной микроскопии, благодаря которому фазы электромагнитных волн трансформируются в контраст интенсивности. В свою очередь, ученые JET обладали возможностью более точно измерять энергию полученных частиц, и в результате картина того, что происходит во время реакций синтеза, получилась наиболее
Ядерный синтез: революция в энергетике
Что это значит для нас с вами? Как минимум значительный прорыв в технологической сфере. Ядерный синтез, поставленный на нужды промышленности, может произвести революцию в производстве энергии. Его энергетический потенциал невероятно высок, а топливо состоит из самых распространенных элементов в Солнечной системе — водорода и гелия. К тому же, после сгорания термоядерного топлива не образуется опасных для экологии и человека отходов.
Как отмечает Nature, результаты этих экспериментов также помогут астрономам лучше понять роль гелия-3 в солнечной активности — ведь солнечные вспышки, несущие угрозу для земной энергетики и околоземных спутников, есть ни что иное, как результат протекания термоядерной реакции с колоссальным тепловым и электромагнитным излучением.
Как отмечает Nature, результаты этих экспериментов также помогут астрономам лучше понять роль гелия-3 в солнечной активности — ведь солнечные вспышки, несущие угрозу для земной энергетики и околоземных спутников, есть ни что иное, как результат протекания термоядерной реакции с колоссальным тепловым и электромагнитным излучением.
Источник:
Ссылки по теме:
- В голове 1000-летней мумии буддийского монаха обнаружен здоровый мозг
- Почему после сорока следует работать не чаще трех раз в неделю
- Сколько секса вам положено по возрасту
- 10 мошеннических экспедиций и открытий
- Шестилетняя девочка во время "магнитной рыбалки" выловила из реки 3 тысячи патронов
Новости партнёров
реклама
Почитайте Науку и жизнь 90-х, еще тогда все было "на пороге", а определенный тип реактора вполне давал энергию (т.е. выход был больше, чем траты на зажигание и поддержку реакции, проще говоря) при общей себестоимости энергии, сравнимой с нынешней от ТЭЦ.
Какой, не буду говорить, читайте.
Но последний шаг в нашей стране в нынешней ситуации просто невозможен, ну вот невозможен и все... очень много семей останутся на бобах, многим сынкам придется идти работать...
http://rus.vrw.ru/page/rossija-sovershila-jadernyj-proryvhttp://rus.vrw.ru/page/rossija-sovershila-jadernyj-proryv
Ежедневная мировая добыча нефти - 21тыс баррелей в день.
https://www.eia.gov/beta/international/data/browser/#/?pa=0000000000000000000000000000000000000000000000g&c=ruvvvvvfvtvnvv1urvvvvfvvvvvvfvvvou20evvvvvvvvvnvvuvo&ct=0&tl_id=5-A&vs=INTL.54-2-AFG-TBPD.A&cy=2014&vo=0&v=H&start=1980&end=2016https://www.eia.gov/beta/international/data/browser/#/?pa=0000000000000000000000000000000000000000000000g&c=ruvvvvvfvtvnvv1urvvvvfvvvvvvfvvvou20evvvvvvvvvnvvuvo&ct=0&tl_id=5-A&vs=INTL.54-2-AFG-TBPD.A&cy=2014&vo=0&v=H&start=1980&end=2016
С одного барреля нефти получается примерно пол барреля топлива. Соответственно мировая авиация потребляет около 12тыс баррелей нефти в день. Более половины мировой добычи.
Vrazheskaya propaganda ...
Ах тыж епт твою мать! Это того самого о котором фантасты писали 20 лет назад как источника для термоядерных движков в космических кораблях?
До сих пор мегаэлектронвольты в экспериментах с термоядерным топливом были лишь пределом мечтаний ученых
Да вы что плять, серьезно что ли? А как насчет того, что бы поштудировать поиск с ключевыми словами "термоядерный реактор". Западло? - Понимаю.
Короче, это все лирика. Сколько по времени они удерживали плазму? Для начала научитесь пользоваться этим. Иначе это попытка придумать велосипед, не придумав колеса.
P.S. Автор в конце меня позабавил: "К тому же, после сгорания термоядерного топлива не образуется опасных для экологии и человека отходов"
Тритий тебе мило улыбнулся.
Скажите любезный, а вот когда в интернете появится сенсационная новость, то что даст поиск по устаревшим страницам в интернете ? БИНГО! Всё туже устаревшую информацию, полувековой давности.
Прежде чем писать гневные комменты, включайте хотя бы логику, если у вас с уважением к другим напряженка, а то ведете себя как неуравновешенная женщина. Разговор окончен
И даже эта "новость 10-летней давности"наполовину вранье - "топливо они более совершенное создали" а то что Термоядерный Реактор еще не работает забыли сказать!?
Первый ТАКОМАК был запущен еще в 1954 году в СССР, а они до сих пор уже 64 года не могут заставить его заработать! Дебилам хватило "ума" (блокадой, железным занавесом, информационной войной) развалить СССР, переманить тысячи советских ученых, вгрохать монбланы бабла в свои ТОКАМАКи, но так и не получилось заставить их заработать! Они пошли по "информационному" пути развития цивилизации уничтожив "энергетический" путь СССР и куда пришли? В никуда!
"Вот сейчас. Вот еще чуть чуть. Вот еще дайте нам 10 триллионов зелени . Вот еще нам бы 10 лет на изучение" -в СССР уже давно везде бы стояли Термоядерные станции и самое обидное мы бы и этих моральных уродов научили за бесплатно...