Что такое термоядерный реактор? Как собрать термоядерный реактор у себя дома? Согласитесь это довольно интересная тема, но сначала немного теории.
Термоядерные реакции - это реакции слияния ядер атомов, если ядра легкие, до железа по таблице Менделеева, то в процессе выделяется энергия. Так все ядра положительно заряжены, чтобы их соединить нужна очень большая скорость. Наиболее подходящее для этого место - это ядра звезд. При гигантской температуре в миллионы градусов Цельсия вещество переходит в состояния плазмы, месиво из электронов и голых ядер, они двигаются с огромной скоростью, сталкиваются, выделяя энергию и нагревая всех остальных.
Но вот вопрос, можно ли всё это повторить в земных условиях? как разогреть вещество до миллионов градусов, и сделать так, чтобы оно не расплавило всё вокруг? Для решения этих проблем учёные разработали разные схемы.
Одним из самых эффективных принципов является принцип удержания плазмы с помощью магнитных полей. На таких принципах работают токамаки, где плазму заворачивают в тор.
Это самый распространённый вид термоядерных реакторов на которые возлагают большие надежды.
Другой подход - инерциальное удержание. На замороженную тритийдейтериевую мишень, размером с булавочную головку, направляют более сотни очень мощных лазеров. Они разогревают её до миллионов градусов, сжимают в тысячи раз и там запускается термоядерная реакция. Такие реакторы работают в импульсном режиме, так как вещество трудно удержать и оно разлетается, да и еще вещество должно сжиматься симметрично со всех сторон.
Ещё плазму можно удерживать с помощью электрических полей. Где частицы скитаются между отрицательным и положительным зарядом, но для электростанций не подходит, потому что энерговыделение очень маленькое. Но зато такой способ достаточно прост и нагляден. Именно его мы будем использовать в нашем домашнем термоядерном реакторе.
В качестве топлива в термоядерных реакторах планируют использовать дейтерий и тритий. Реакция дейтерия с тритием невероятно чистая. Она даёт только гелий и нейтроны. Но к сожалению ещё ни в одном реакторе не удалось получить энергии больше, чем было потрачено на неё.
Теперь о нашем, домашнем реакторе. Наш реактор будет удерживать плазму с помощью электрических полей. Он будет состоять из вакуумного колпака, вакуумного стола и вакуумной системы, которая будет поддерживать необходимы вакуум, и еще высоковольтный источник питания, который выдает 25 кВ постоянного напряжения. Внутри колпака находиться металлическая сфера на которую подано отрицательное напряжение и спираль, на которую подано положительное напряжение.
Как это работает? Когда система откачана, увеличивается длина свободного пробега молекул и происходит такое явление как электростатическое удержание. Но это происходит не с каждым веществом. Для этого нам нужен дейтерий. Один из подходящих газов для запуска в систему - это водород. В нем содержится немного дейтерия.
Светящаяся область это и есть электростатическая ловушка, там максимальное количество ионов и термоядерный синтез происходит в центре этой области. Луч просто показывает отклонения в электрическом поле.
Существует критерий Лоусона, который определяет эффективность синтеза и в нашей системе потери превышают выделяемую энергию где-то в 10-20 тысяч раз. Поэтому нашу установку можно использовать только как макет термоядерного реактора. Но согласитесь, выглядит достаточно эффектно и собрав такой у себя дома можно удивить всех своих знакомых.
