Libmonster ID: UA-1752

 Автор: В. А. ГЛУХИХ, А. Б. МИНЕЕВ, О. Г. ФИЛАТОВ, В. П. МУРАТОВ

Академик В. А. ГЛУХИХ, директор Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры им. Д. В. Ефремова (НИИЭФА), кандидаты физико-математических наук А. Б. МИНЕЕВ, О. Г. ФИЛАТОВ, инженер В. П. МУРАТОВ, сотрудники того же института.

В течение ближайшего десятилетия планируется ввести в эксплуатацию первый экспериментальный международный термоядерный реактор. Важный вклад в его создание вносят ученые и инженеры Санкт- Петербурга.

Человек, сам того не замечая, окружен со всех сторон плазмой - газом, находящимся в ионизированном состоянии. В природе это разряды молнии, в быту - освещение, в промышленности-устройства для сварки и обработки поверхностей, в технике и медицине - лазеры. Вещество Вселенной на 90 % состоит из плазмы. Происходящие в ней реакции синтеза - основной источник энергии звезд. Таким образом, мы живем в мире плазмы. Однако очень мало знаем о том, как ее "приручить" для наших как глобальных, так и повседневных нужд.

Соответствующий поиск ученые ведут с конца Второй мировой войны. Родилась новая наука - физика плазмы, развиты методы диагностики вещества, находящегося в экстремальном состоянии. Главная задача заключается в том, чтобы нагреть дейтериево-тритиевую плазму до температуры порядка 100 млн. o С и удерживать в таком состоянии в течение времени, достаточного для протекания в ней реакции синтеза с выделе-

стр. 11


нием большого количества энергии. Достижение этого результата будет означать решение проблемы управляемого термоядерного синтеза.

Работы проводятся по двум основным направлениям: удержание плазмы с использованием сильных магнитных полей и инерциалъное удержание с помощью последовательных микровзрывов мишеней, нагреваемых с помощью энергии, подводимой извне, - от лазеров или пучков частиц. В данной статье внимание сосредоточено на системах магнитного удержания, точнее - на токамаках.

Научное руководство этим направлением, в том числе определение параметров установок, осуществляет находящийся в Москве Российский научный центр "Курчатовский институт" (ранее Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова - ИАЭ). Большой вклад в изучение поведения плазмы в системах с магнитным удержанием внес Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН (ФТИ). Генеральным конструктором практически всех крупных установок с магнитным удержанием плазмы является НИИЭФА, расположенный близ северной Пальмиры. Вокруг него сложилась кооперация ленинградских предприятий, работающих над реализацией идей физиков.

В 1958 е НИИЭФА (тогда Особое конструкторское бюро) приступил к созданию установки "Альфа". Для этого была сформирована группа под руководством В. А. Глухих. Отдельные узлы изготавливали несколько ленинградских заводов, затем монтировали в ОКБ. Наиболее важными задачами, стоявшими тогда перед коллективом, были получение высокого вакуума, предотвращение пробоев изоляции, создание схем регулировки напряженности вихревого электрического поля, определение принципа изменения тока разряда во времени и снижение уровня рассеянных магнитных полей для улучшения устойчивости плазменного разряда.

Эксперименты на "Альфе", проведенные совместно с сотрудниками ФТИ, позволили получить данные о режимах и свойствах мощного электрического разряда в тороидальной камере в присутствии слабого стабилизирующего продольного магнитного поля. Были предложены многие способы диагностики плазмы, впоследствии прочно вошедшие в арсенал техники измерений на всех установках мира.

Надо сказать, размеры "Альфы" для своего времени были достаточно крупными, но величина продольного магнитного поля - невысокой. Более перспективным оказался подход, согласно которому для нагрева и удержания плазмы использовали протекавший по ней ток (создаваемый вихревым продольным электрическим полем), а для подавления основных неустойчивостей плазмы - сильное продольное магнитное поле. Это направление развивалось в ИАЭ и получило название "токамак" (тороидальная камера с магнитными катушками).

В конце 50-х годов в ОКБ разработали и изготовили на ленинградском заводе "Электросила" токамак Т-3. В нем и опробовали немало технических решений, потом широко применявшихся при сооружении других установок. В дальнейшем осуществили модернизацию Т-3 (Т-ЗА, Т-4), значительно увеличив магнитное поле.

Важным результатом, полученным тогда советскими учеными и инженерами, явилось то, что высокотемпературная плазма удерживалась намного лучше, чем пессимистически прогнозировали зарубежные коллеги. Последующая проверка английскими физиками данных Т-ЗА с помощью привезенной ими аппаратуры подтвердила высокие параметры плазмы, что стало толчком к созданию установок типа токамаков в других странах.

На основе этого можно было постепенно продвигаться к параметрам термоядерного реактора. Теория показывала: удержание плазмы должно существенно улучшиться, если увеличить размеры установки и величину магнитного поля. Однако при этом могли значительно возрасти потери на нагрев проводящих (медных) обмоток тороидальной системы. Поэтому в следующих поколениях отечественных токамаков их заменили сверхпроводящими.

В 1968 - 1971 гг была создана и в середине 1975 е начала работать установка Т- 10. В реализации этого сложного и смелого проекта участвовали десятки научно-исследовательских и конструкторских организаций. В их число входил и НИИЭФА, где рабо-

стр. 12


тами руководил директор Е. Г. Комар, а после его смерти - назначенный директором В. А. Глухих. Ведущим инженером проекта был В. П. Муратов. Над сооружением Т-10 трудились коллективы многих предприятий Ленинграда: опытного завода института, объединений "Красный выборжец", "Электросила", "Севкабель", Ижорского завода и др.

Рабочий импульс горения плазмы в новом токамаке был существенно больше, чем у Т-3 и Т-4. Повышено качество тороидального магнитного поля. Эксперименты на этой установке продолжаются и сейчас, они служат источником новых важных данных, способствуя продвижению вперед в осуществлении термоядерной программы. Так, с использованием сверхвысокочастотных методов впервые в мире электроны плазмы удалось нагреть до термоядерных температур (90 млн. o С).

Следующий шаг - сооружение в 80-х годах двух крупнейших токамаков, на которых предполагалось получить околореакторные параметры плазмы. На первом, Т-14 (или ТСП - токамак с сильным полем), для резкого повышения температуры и плотности плазмы планировали применить принцип ее адиабатического сжатия нарастающим магнитным полем путем перемещения плазменного шнура в тороидальной камере по большому радиусу к центру установки, а также осуществить реакции синтеза дейтерия и трития, исследовать влияние поведения полученных продуктов на режим горения.

Перед главным конструктором ТСП - НИИЭФА - была поставлена задача спроектировать чрезвычайно напряженную конструкцию с мощной системой питания (свыше 10 ГВт). О масштабе проблем, решенных коллективом института, можно судить по такому примеру. Удалось создать тороидальную обмотку, в которой в ходе повторяющихся рабочих импульсов на наиболее напряженных участках бронза переходила из упругого состояния в пластическое без разрушения.

Вторая установка Т-15 - результат последовательного развития направления Т- 3, Т-4 и Т-10 по наращиванию геометрических размеров и величины магнитного поля. Для уменьшения мощности электропитания было решено использовать явление сверхпроводимости при создании электромагнитной системы.

Реализация такого масштабного проекта потребовала привлечения сил около 30 научных учреждений и предприятий. Из ленинградских в первую очередь отметим НИИЭФА (главный конструктор), его опытный завод (сверхпроводящие катушки обмотки тороидального поля), Ижорский (специальная сталь) и Адмиралтейский (тепловые экраны) заводы, объединения "Электросила" (катушки полоидальной магнитной системы и силовая структура), "Коминтерн" (система ионно-циклотронного нагрева), "Буревестник" и др.

В конце 80-х годов на обеих установках начались эксперименты с плазмой. К этому времени ученые США, Японии, государств - членов Европейского союза, а также России, занимавшиеся управляемым термоядерным синтезом, пришли к выводу, что целесообразнее и дешевле решать проблему вместе, максимально используя знания и опыт друг друга. Началась общая работа по проектированию международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР. При этом следует отметить: из 75 российских предприятий и организаций, вовлеченных в эту программу, 10 - петербургские.

В настоящее время проектирование ИТЭР завершено, идет выбор площадки для строительства. Но продолжается поиск новых решений и подходов к осуществлению управляемого термоядерного синтеза. Так, в конце 90-х годов в городе на Неве создана небольшая, но очень перспективная установка - сферический токамак "Глобус-М". Над ним трудились сотрудники ФТИ (научное руководство), НИИЭФА (электромагнитная система) и Северный завод (вакуумная камера). Дальнейшее продвижение в этом направлении может со временем дать компактные энергонапряженные установки, в которых достижение условий термоядерного горения сильно облегчается.


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-Поиск-Решения-НА-ПОРОГЕ-ТЕРМОЯДЕРНОЙ-ЭРЫ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Бельбек ТахумовContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Scientist

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

Проблемы. Поиск. Решения. НА ПОРОГЕ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ЭРЫ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 18.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Проблемы-Поиск-Решения-НА-ПОРОГЕ-ТЕРМОЯДЕРНОЙ-ЭРЫ (date of access: 04.12.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
995 views rating
18.06.2014 (2726 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
Несмотря на все провалы за 2,5 года практически неограниченной власти, ближайшее окружение Зеленского старательно убеждает президента в его гениальности и он похоже верит. Аплодисменты заглушали крики «ганьба» так качественно, что Зеленский вжился в роль успешного политика и даже аплодировал себе сам.
Catalog: Разное 
20 hours ago · From Naina Kravetz
UNDER ADVERSE CONDITIONS
Catalog: Экономика 
Yesterday · From Україна Онлайн
THE "EUROPEAN CHOICE" OF UKRAINE WITHOUT THE "UKRAINIAN CHOICE" OF THE EU
Yesterday · From Україна Онлайн
THE NEW CYCLE OF ALLIANCE ENLARGEMENT: UKRAINE AND NATO
Yesterday · From Україна Онлайн
Люди делового миа
Yesterday · From Україна Онлайн
ДА БУДЕТ ГАЗ!
Catalog: Разное 
Yesterday · From Україна Онлайн
А вообще весь этот кейс с комиками во власти заставил понять, что киношный сценарий разительно отличается от реальной большой политики, где побеждает трезвый, незамутненный запрещенными веществами ум, холодный расчет и опыт – как обязательные составляющие личности, дерзающей определять путь миллионов человек.
Catalog: Разное 
4 days ago · From Naina Kravetz
Когда менять резину на зимнюю в 2021 году?
4 days ago · From Україна Онлайн
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
6 days ago · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
10 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
Проблемы. Поиск. Решения. НА ПОРОГЕ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ЭРЫ
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones