Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
#Круги добра
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Я хочу получать рассылки с лучшими постами за неделю
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
Создавая аккаунт, я соглашаюсь с правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam
Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр Рыбачь в мире после катастрофы. Лови мутантов, находи артефакты, участвуй в рейдах и соревнованиях. Создавай предметы, прокачивай навыки, помогай соратникам и раскрывай тайны этого мира.

Аномальная рыбалка

Симуляторы, Мидкорные, Ролевые

Играть

Топ прошлой недели

  • SpongeGod SpongeGod 1 пост
  • Uncleyogurt007 Uncleyogurt007 9 постов
  • ZaTaS ZaTaS 3 поста
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая кнопку «Подписаться на рассылку», я соглашаюсь с Правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Моб. приложение
Правила соцсети О рекомендациях О компании
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды МВидео Промокоды Яндекс Директ Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
0 просмотренных постов скрыто
87
sigma.3He
sigma.3He
5 лет назад
Наука | Научпоп
Серия Пара слов о физике плазмы

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее⁠⁠

Шла четвёртая неделя удалёнки. За это время автор поста успел написать статью, зависшую с ноября; взяться ещё за одну; начать учить питон взамен матлаба; сделать пол-ремонта на балконе и созреть для воскрешения серии про термояд.

Определённо, нам нужен ежегодный карантин, чтобы доделывать всякие дела, до которых иначе не доходят руки.

Кто-то ещё, может быть, помнит, что управляемый термоядерный синтез нужен как возможность лет через тридцать закрыть дырку в производстве энергии. А дырку в производстве энергии надо закрывать, потому что люди хотят кушать и греться. Чтобы это сделать, нужно взять подходящие изотопы лёгких элементов, сделать из них плазму, нагреть до сотни миллионов человеческих градусов, после чего как-нибудь удержать. В благодарность плазма за счёт термоядерных реакций выдаст полгигаватта. Или больше. Или сильно больше, и тогда непонятно, куда их деть.

Об удержании в линейных системах и токамаках посты уже были. Был даже пост про то, как вскипятить вольфрам, если что-то идёт не так. А вот про нагрев — нет, хотя надо бы.

Итак, нам хочется подогреть разреженный газ с проводимостью меди, находящийся в магнитном поле, до температуры в десять тысяч безумных учёных. Или выше. Здесь есть три с половиной варианта.

Первый — запустить внутрь что-нибудь, у чего ещё больше энергии. Электроны и ионы не годятся — магнитное поле, которое не даёт плазме разлететься, точно так же не пустит их внутрь (есть одно исключение, но оно здесь практически неинтересно). Остаются нейтральные атомы. Вот они летят [1]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Шесть зелёных и две блестящие бочки, торчащие ёжиком во все стороны из установки ГДЛ [2], выдают 5 мегаватт в мощности в пучках атомов дейтерия, летящих со скоростью в полпроцента от скорости света:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Это C2W в Tri Alpha Energy, здесь 20 МВт [3]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

А вот тут два оранжевых модуля на 16 МВт для нагрева (плюс один про запас и ещё один — диагностический), рядом с которыми притаился токамак ИТЭР.

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Да, вот эта тридцатиметровая штуковина притаилась [5]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Разогнать сами по себе нейтральные атомы до пары-тройки процентов скорости света не выйдет, такой рогатки нет. Разгонять приходится положительно или отрицательно заряженные ионы — которые, правильно, в магнитное поле не пойдут. Поэтому их сначала ионизируют, вытаскивают из плазмы (больше плазмы!), ускоряют электрическим полем, а после заново нейтрализуют. Внутри ловушки нейтральные атомы снова становятся ионами, но уже захваченными; и живут там, пока не прореагируют для нашего тепла и света. Ну, или не затормозятся об электроны. Схема примерно такая [1]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

А вот так электроды выглядят вживую:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Следующий вариант — микроволновка. Ионы и электроны, если вспомнить первую часть, крутятся вокруг силовых линий. Вот так, только одни по часовой стрелке, а другие против [6]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Электроны легче, поэтому вращаются быстрее ионов. Чем выше магнитное поле, тем быстрее крутятся; в любом случае, речь идёт о десятках и сотнях гигагерц.

В СВЧ-волне в любой включенной микроволновке и возле любого включенного вайфай-роутера электрическое поле тоже колеблется. Повесьте рядом любой электрон из вашей кладовки, и он будет то разгоняться, то тормозиться этим полем. Торможение нам не нужно. Избавиться от него можно, если поле будет крутиться так же, как и сам электрон. То есть, волна выглядит так [7]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Поле оказывается всегда повёрнутым туда же, куда летит электрон; электроны разгоняются; волна гаснет и больше никуда не идёт. Всё в целом называется электронным циклотронным резонансным нагревом.

Микроволновка или вайфай-роутер немного недотягивают до мощности в мегаватт и частоты в двести гигагерц. Это, скорее, к радарам. В качестве генераторов в плазменных установках используют гиротроны, которые снаружи выглядят как, хм, труба. Вот для примера один из самых продвинутых гиротронов в мире, сделанный в Нижнем для ИТЭРа:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Здесь — более блестящая труба, а ещё полкилометра волноводов и несколько квадратных метров полированной меди на токамаке DIII-D [7]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост
Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

В этом один из плюсов СВЧ, его (сравнительно) легко дотащить до установки издалека. А если понимаешь, куда светишь, то и до плазмы. Несколько больше популярных подробностей про гиротроны было у @tnenergy вот здесь.

Проблема электронно-циклотронного нагрева в том, что он греет электроны. А реагируют — ионы.

Что, если поступить с ними так же, как с электронами, только крутить в другую сторону? Всё верно — выйдет ионно-циклотронный нагрев. Частоты ниже в 2000 раз. Здесь, в районе десятков мегагерц, уже царство ламп, кабелей и антенн.

Если вас не пугают слова: «Согласование импеданса между коаксиальной линией и плазмой», можете прочитать и эту заметку.

Ну, или посмотреть схему ВЧ-системы ИТЭРа [4]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

И антенны JET'а [9]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

У СВЧ-методов нагрева есть и ещё один плюс, при правильном подборе условий они не столько греют, сколько гонят ток в нужную сторону. В токамаках, где плазма без тока живёт недолго, это позволяет растянуть время горения разряда до сотен секунд.


А что третий с половиной?

Третий с половиной — это пропустить по всей штуке с проводимостью меди ток. Но от этого сплошные проблемы, если говорить о десятках и сотнях мегаватт.


Ps. Когда «Наука в Сибири» взялась рассказать о работе учёных из дома, оказалось, что котики активно двигают науку. У них для этого лапки. И желание скинуть её с края стола.

Вот, пожалуйста:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Иллюстрации тянуты из следующих источников:

[1] I.Shikhovtsev, et al, 30th ITPA DTG Meeting 21–24 June 2016, Novosibirsk, Russia

[2] http://www.inp.nsk.su/nauka/nauchnye-podrazdeleniya/gdl (впрочем, я же эту фотографию и сделал)

[3] https://tae.com/research-library/

[4] https://www.iter.org/mach/Heating

[5] https://www.instagram.com/p/B8Y4fbOqrS5/

[6] https://www.litres.ru/igor-kotelnikov/lekcii-po-fizike-plazm...

[7] http://www.inp.nsk.su/news/rss/2014_140_13Solomakhin.pdf

[8] http://www.gycom.ru/products/pr1.html

[9] https://www.euro-fusion.org/news/detail/detail/News/installa...

Показать полностью 15
[моё] Наука Физика Плазма Термоядерный синтез Термоядерный реактор Длиннопост
53
14
garinpp
garinpp
5 лет назад

Изготовлен «супермагнит», способный удержать энергию Солнца⁠⁠

Термоядерная энергетика — священный Грааль физиков всего мира, но для обывателя он выглядит лишь как нагромождение нереализованных проектов длительностью по 25−50 лет. Тем не менее, работы по ним активно ведутся и первый гигантский сверхпроводящий магнит для токамака ITER готов в Италии.

Изготовлен «супермагнит», способный удержать энергию Солнца Термоядерный синтез, Энергетики, Видео, Длиннопост

Как сообщает официальный портал организации Fusion for Energy (F4E), объединенного европейского предприятия, курирующего создание токамака, исполинская катушка уже отправилась по морю из Маргеры (муниципалитет Венеции) в Марсель. Оттуда она уже по суше будет доставлена на место строительства реактора в исследовательском центре ядерной энергетики Кадараш на юго-востоке Франции. В пресс-релизе не указано, за какой срок изготовлили катушку, однако к ноябрю 2020 должна начаться сборка вакуумной камеры, то есть все остальные элементы этой конструкции надо будет поставить за оставшиеся девять месяцев.

Изготовлен «супермагнит», способный удержать энергию Солнца Термоядерный синтез, Энергетики, Видео, Длиннопост

Завершающая стадия сборки

Невероятно большие сроки реализации всех проектов по созданию термоядерных электростанций обусловлены колоссальной сложностью возникающих на пути их реализации проблем. Однако для каждой страны-участницы и всех задействованных в них предприятий работа над подобными задачами является отличным поводом не только показать свои возможности, но и усовершенствовать множество элементов на производствах. Чтобы оценить масштаб решенных проблем, достаточно назвать количество компаний, участвовавших в изготовлении этого «супермагнита»: 40 юридических лиц и более 700 человек приложили свои руки к нему. А это лишь одна деталь будущего реактора.

Изготовлен «супермагнит», способный удержать энергию Солнца Термоядерный синтез, Энергетики, Видео, Длиннопост

Фрезеровка основы под кабель

Сверхпроводящая катушка тороидального магнитного поля весит 320 тонн, имеет форму буквы D, «палочка» которой в высоту — 17 метров, а общая ширина конструкции — 9 метров. Основой этого магнита является шнур из сверхпроводящего сплава длиной 20 километров, намотка которого выполнена вместе с охлаждающим трубопроводом. Всего таких элементов для реактора нужно 18: десять из них сделает европейская сторона проекта ITER, а еще 9 — Япония (один запасной). Суммарное магнитное поле, которое будет создаваться данными катушками, составит почти 12 Тесла, что в 250 тысяч раз больше магнитного поля Земли.

Изготовлен «супермагнит», способный удержать энергию Солнца Термоядерный синтез, Энергетики, Видео, Длиннопост

Наиболее свежее фото со строительной площадки ITER

Столь исполинские показатели необходимы для удержания шнура плазмы внутри вакуумной камеры реактора ITER. Он будет находиться как раз внутри этих «букв D» и на чертежах выглядит, словно пончик или бублик. Температура этой плазмы, состоящей из сливающихся ядер трития и дейтерия, достигнет 150 миллионов градусов, а это в десять раз выше, чем в ядре Солнца. Однако несмотря на столь впечатляющие планы, пусть и подкрепленные расчетами и тремя десятками лет работы лучших умов планета, термоядерный реактор электричества производить не будет. Даже наоборот, он заберет из энергетических сетей Франции около 110 мегаватт.

Изготовлен «супермагнит», способный удержать энергию Солнца Термоядерный синтез, Энергетики, Видео, Длиннопост

Международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER — International Thermonuclear Experimental Reactor) — проект-демонстратор коммерческого применения реакции синтеза ядер трития и дейтерия (изотопы водорода). Первые работы по нему начались еще в середине 1980-х, когда было подписано четырехстороннее соглашение между СССР, США, Японией и Европейским сообществом по атомной энергии. К концу 1990-х был завершен инженерный облик проекта, и только в 2008 году начались работы по подготовке места строительства.

Связано это с тем, что столь невероятный по сложности и уровню амбиций проект — лишь эксперимент на пути к коммерческой реализации идеи. Да, расчеты показывают, что ITER будет работать, хотя и неизвестно, сколько еще денег в него придется вложить к моменту завершения строительства. А эта сумма несколько раз увеличивалась и уже перевалила за 20 миллиардов евро. Но в тоже время всегда есть немалая вероятность зайти в тупик по множеству путей, пусть и не всегда мешающих конечному результату, но способных свести на нет значительную часть успехов. Тем не менее, даже если ITER докажет невозможность экономически выгодного производства энергии таким образом, он все равно принесет большую пользу всем участникам.

Например, Курчатовский институт почти закончил свой небольшой экспериментальный термоядерный реактор Т-15МД. Его построили для отработки различных экспериментов перед их отправкой на ITER, так как исследовательское учреждение является одним из российских участников проекта. Не факт, что без международной инициативы институт смог бы получить на установку деньги, зато кроме совместных экспериментов, на ней будут выполняться и собственные работы. Но европейский токамак — не единственная попытка «оседлать термояд». На довольно сильно отличающихся принципах поддержания реакции синтеза создают свои установки канадская компания General Fusion и американская Lockheed Martin.

Показать полностью 4 1
Термоядерный синтез Энергетики Видео Длиннопост
7
169
Kosmosoved
Kosmosoved
5 лет назад

Бетельгейзе может никогда не взорваться, считают американские исследователи⁠⁠

В 2008 году огромная красная звезда в другой галактике достигла конца своей жизни. Такая тяжелая звезда, как эта, родившаяся с массой, в 25 раз превышающей массу Солнца, должна была погаснуть в огненной вспышке света, известной как сверхновая, в миллионы или миллиарды раз ярче нашего Солнца. Но этого не случилось. Вместо этого она сияла чуть-чуть, затем исчезала, возможно, оставив после себя черную дыру.

Бетельгейзе может никогда не взорваться, считают американские исследователи Астрономия, Астрофизика, Звезды, Наука, Космос, Физика, Бетельгейзе, Термоядерный синтез, Длиннопост

Никто никогда раньше не видел, чтобы одна из огромных красных звезд меняла яркость с такой небольшой амплитудой. Это был признак того, что жизнь и смерть этих звезд сложнее, чем это утверждали наши простейшие теории. "Это не удивительно", - говорит Стэн Вусли из Калифорнийского Университета в Санта-Крусе. На самом деле, открытие может помочь объяснить, почему массивные звезды в компьютерных моделях часто не взрываются.


Расширение и падение


Традиционная теория гласит, что почти все звезды, родившиеся более чем в восемь раз массивнее Солнца, взрываются как сверхновые. В молодости массивная звезда ярко-синяя. Ядерные реакции в ее ядре генерируют огромное количество энергии. При этом звезда остается горячей, так что давление газа выталкивается наружу и частично противодействует внутреннему притяжению гравитации звезды; так же, как и давление множества фотонов, выходящих из ядра звезды. Пока она генерирует энергию, звезда может находится в стабильном состоянии.


В конце концов, однако, гравитация всегда побеждает. На конечной стадии, когда у массивной звезды начинает кончаться топливо, она расширяется. Звезды, рожденные от восьми до 25 или 30 масс Солнца, расширяются настолько, что их поверхности охлаждаются, и звезды становятся красными супергигантами. Если бы Солнце было таким же большим, как самый большой красный супергигант, оно поглотило бы каждую планету от Меркурия до Юпитера. На этом этапе, согласно стандартным теориям, звезда истощает свое топливо, и ее ядро разрушается. Коллапс вызывает волну нейтрино. Эти призрачные частицы обычно беспрепятственно проходят сквозь материю, но при коллапсе ядра образуется столько нейтрино, что они взрываются от внешних слоев звезды, вызывая титанический взрыв сверхновой.


Действительно, астрономы видят множество взрывов сверхновых в других галактиках, часто в спиральных рукавах, где обитают массивные звезды. Поэтому преобладает мнение, что почти все звезды, рожденные при более чем восьми массах Солнца, взрываются как сверхновые.


Однако в течение десятилетий теоретики, такие как Вусли, пытались заставить эти массивные звезды взрываться в компьютерных моделях; вместо этого модельные звезды часто разрушаются под собственным весом. Исследователи часто полагали, что знаменитые слова Шекспира звучали здесь правдиво: вина не в наших звездах, а в нас самих. Теоретические модели могут не подражать экстремальным условиям в этих экстремальных звездах.


Проблема супергиганта


Но в последние годы наблюдения также начали наводить на мысль о том, что некоторые красные супергиганты на самом деле не становятся сверхновыми. Начиная с 1987 года, когда наблюдатели увидели сверхновую в Большом Магеллановом Облаке, соседней галактике. Астрономы смогли исследовать предвзрывоопасные изображения галактик и определить, какая из звезд взорвалась.


К настоящему времени, говорит Стивен Смартт из Королевского университета в Белфасте, астрономы провели 25 таких исследований звезд. Как и ожидалось, большинство обреченных звезд были красными супергигантами. Но они не охватывали весь диапазон массы от восьми до 30 солнц. "Мы почти не обнаружили звезд выше массы 17 Солнца (с рождения), - говорит Смартт, - и эти звезды должны быть самыми яркими, их легче всего найти на снимках". Он называет эту неудачу проблемой красного супергиганта . Смартт подозревает, что взрываются только нижние красные супергиганты. Красные супергиганты более высокой массы, рожденные при более чем 17 солнечных массах - не взрываются, их ядра тихо рушатся, превращаясь черные дыры.


Исчезнувший супергигант 2008 года, вероятный пример подобных явлений, говорит Смартт. Дом звезды - гиперактивная спиральная галактика в 25 миллионах световых лет от Земли под названием NGC 6946, которая печально известна своими сверхновыми солнечной массы. С 1917 по 2017 год наблюдатели видели там 10 взрывов сверхновых, больше, чем в любой другой галактике.


В то время никто не заметил исчезновения звезды. Однако в 2014 году Кристофер Кочанек и аспирантка Джилл Герке, оба из Университета штата Огайо в Колумбусе, изучали изображения галактик в очень высоком разрешении, которое позволяло обнаружить их отдельные звезды. Эти астрономы знали о проблеме красных супергигантов и о трудностях, с которыми теоретики столкнулись при попытке смоделировать взрывы этих звезд. Снимки галактик запечатлели миллион красных супергигантов, каждая из которых - потенциальная будущая сверхновая. Сравнивая изображения разных лет, астрономы надеялись поймать прямо противоположное: как красный супергигант выпадал из поля зрения, превращаясь в черную дыру.


"Это было очень красиво и чисто", - говорит Герке о событии 2008 года. "Там можно было увидеть звезду, и тогда было ясно видно, что, по крайней мере, по нашим данным, она больше не видна". Это до сих пор единственный случай, когда кто-либо видел, как звезда исчезает минуя стадию сверхновой.


Вусли, который не участвовал в открытии, называет это утверждение правдоподобным. Хотя звезда, вероятно, все еще могла бы сиять за густым облаком пыли, а звездный свет должен нагревать эту пыль и заставлять ее сильно светиться в инфракрасных длинах волн. Но такое свечение не было никем зафиксировано. Убедительного подтверждения смерти звезды ждет космический телескоп Джеймса Вебба - большой инфракрасный прибор, который НАСА планирует запустить в 2021 году.


Противоуглеродный


В 2019 году Тугулдур Сухбольд (Tuguldur Sukhbold) из Университета штата Огайо предложил объяснить, почему красные супергиганты нижней массы взрываются, а красные супергиганты верхней массы - нет: "Это, в конечном счете, следствие того, что углерод сгорает в массивной звезде", - говорит он. Его работа основана на признании четверть века назад, того что углерод горит по-разному в зависимости от того, с какой массой родилась массивная звезда .


Большую часть своей жизни массивная звезда преобразует водород в гелий в своем ядре, как это делает Солнце. Когда водород заканчивается, гелий воспламеняется, создавая углерод и кислород. А когда заканчивается гелий, звезда, отчаянно пытаясь удержать большой вес, стучит по углероду, превращая его в неон, натрий и магний.


Он горит при такой высокой температуре, что интенсивное тепло вырабатывает высокоэнергетические фотоны, которые могут превращаться в пары электронов и антиэлектронов. Обычно они уничтожают друг друга и могут производить нейтрино и антинейтрино, которые вылетают из звезды и лишают ее энергии. А также никак не влияют на удержание гравитационной стабильности звезды. Из-за потерь нейтрино, когда загорается углерод, звезде остается жить не более нескольких тысяч лет. В этот период звезда будет гореть еще более тяжелым топливом, пока у нее не закончатся все ресурсы. Последние реакции куют железо, что является тупиком, так как звезда больше не может выжимать энергию ядерного синтеза из железного ядра звезды. Не имея ничего, что могло бы поддержать стабильность процессов внутри звезды, ядро разрушается.


Взорвется ли звезда или не взорвется, зависит, прежде всего, от того, как она сожгла свой углерод в ядре, предлагает Сухбольд. "То, как происходит горение, меняет конечную структуру ядра звезды, - говорит он, - и изучая структуру ядра, можно сказать о том, что произойдет в конце, жизненного пути звезды". В нижнемассовых красных супергигантах углерод горит конвективно: Область горения пузырится и кипит, как восходящие и нисходящие потоки тепла газовых слоев вдали от ядра. Конвекция также пополняет центральную область звезды свежим углеродным топливом, тем самым продлевая эту стадию эволюции звезды и вызывая большие нейтринные потери. Следовательно, эти нижнемассовые красные супергиганты рождаются с компактными ядрами. Когда ядра разрушаются, образуя плотные звездные объекты, называемые нейтронными звездами, они отрываются от внешних слоев звезды во время вспышки сверхновой.


Однако в сверхмассивных красных супергигантах углерод не горит конвективно. Что в свою очередь ограничивает нейтринные потери и приводит к более протяженному ядру с плотным материалом вокруг него. Когда ядро разрушается, взрывная волна захлопывается в этой плотной оболочке, что сдерживает взрыв. Вместо того, чтобы создать сверхновую, звезда взрывается, образуя черную дыру.


Разделительная линия между двумя путями эволюции - масса звезды с рождения около 19 масс Солнца, вычисленная Сухбольдом - недалеко от наблюдательного определения Смартта. Учитывая неопределенности как в наблюдении, так и в теории, Сухбольд не видит конфликта теории и наблюдательных фактов. Фактически, он считает, что истинная разделительная линия может находиться где угодно между 16 и 20 массами Солнца. Более того, теория утверждает, что из этого правила должны быть исключения. Несколько звезд ниже этой массы могут не взорваться, а несколько звезд выше этой массы могут взорваться.

Бетельгейзе может никогда не взорваться, считают американские исследователи Астрономия, Астрофизика, Звезды, Наука, Космос, Физика, Бетельгейзе, Термоядерный синтез, Длиннопост

Это новое мышление меняет не только наше представление о жизни и смерти массивных звезд, но и расчеты того, насколько продуктивно они окропляли свои галактики новыми химическими элементами. В массивных звездах нейтроны медленно преобразуют ядра железа, с которыми родилась звезда, в более тяжелые элементы, такие как иттрий и цирконий. Но если звезды никогда не взрываются, эти элементы попадают в черную дыру, лишая галактики, насыщенного химическими элементами, потомства звезд.


Взорвется или нет?

Бетельгейзе может никогда не взорваться, считают американские исследователи Астрономия, Астрофизика, Звезды, Наука, Космос, Физика, Бетельгейзе, Термоядерный синтез, Длиннопост

Самый яркий красный супергигант видимый с Земли невооруженным глазом - Бетельгейзе, потрясающий звездный рубин в Орионе. Все остальные яркие звезды Ориона синие. Только Бетельгейзе стала красной, что означает, по общепринятой теории, что на одной из стадии своей эволюции она должна взорваться.


Или взорвется? "Мы не знаем, что сделает Бетельгейзе, и когда это произойдет", - говорит Вусли.


Ключевой определяющий фактор - масса рождения звезды. Никто не знает, это значение для Бетельгейзе, отчасти потому, что расстояние до звезды неопределенное. Это, в свою очередь, означает, что светимость звезды неопределенна, и астрономам необходимо знать светимость, чтобы сделать вывод о ее массе. Астроном Эдвард Гинан из университета Вилланова за пределами Филадельфии, штат Пенсильвания, который долгое время наблюдал за звездой, ставит ее массу при рождении где-то между 8 и 18 массами Солнца. Так что Бетельгейзе, вероятно, все-таки взорвется как сверхновая, и в этом случае она будет далеко затмевать ослепительную Венеру на нашем небе. Но если масса звезды при рождении близка к верхнему концу оценки Гинана, около 18 Солнца, то Бетельгейзе может взорваться только "внутри своего ядра".


Взрыв был бы намного менее зрелищным, и неудавшаяся сверхновая в NGC 6946 может проиллюстрировать то, что мы увидим. По мере того как звезда 2008 года умерла и стала черной дырой, она плавно сбросила свою внешнюю оболочку и выросла в 5 раз по ярости. Если Бетельгейзе последует этому примеру, ее яркость увеличится, но никогда не превысит яркости самой яркой звезды ночи - Сириуса. В этом случае Бетельгейзе исчезнет, оставив темное пятно в Орионе.


Тем временем команда Кочанека ищет вторую "неудачную сверхновую". "Это проект, который лучше всего сделать со стажем", - шутит он. С 2008 по 2019 год его команда наблюдала за 27 галактиками в пределах 35 миллионов световых лет от Земли. В этих галактиках восемь массивных звезд взорвались как сверхновые, в отличие от той, которая "потерпела неудачу".


Это всего лишь вопрос времени, думает он, и мы сможем увидеть, как еще одна большая красная звезда подмигнет и превратится в новорожденную черную дыру. Пролив свет, на все еще загадочные жизни массивных звезд.


Взято отсюда: https://www.pnas.org/content/117/3/1240?cct=1971


Перевод и редакция текста: Константин Радченко, для группы в вк: https://vk.com/openastronomy

Показать полностью 3
[моё] Астрономия Астрофизика Звезды Наука Космос Физика Бетельгейзе Термоядерный синтез Длиннопост
55
540
Geekabu
Geekabu
5 лет назад
Лига Новых Технологий

Миллиардер Джефф Безос инвестировал 65 миллионов долларов в термоядерный стартап⁠⁠

Миллиардер Джефф Безос инвестировал 65 миллионов долларов в термоядерный стартап Джефф Безос, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Энергетика (производство энергии), Технологии, Инвестиции, Стартап, Канада, Видео, Длиннопост

Джефф Безос, глава корпорации Amazon и богатейший человек на Земле, вложил 65 миллионов долларов в Канадский стартап General Fusion. Деньги пойдут на конструкцию экспериментального термоядерного реактора нового типа.


Большинство существующих проектов термоядерных реакторов основаны на дизайне так называемого токамака - тороидальной камеры, где термоядерное топливо (изотопы водорода дейтерий и тритий) сталкиваются с помощью магнитного поля. При этом температура синтеза достигает 150 миллионов градусов. Однако существующие проекты неспособны обеспечить достаточно стабильные условия для выработки положительного количества энергии (то есть вырабатывать больше, чем потребляется на нужды самого реактора), несмотря на существенные инвестиции (один проект ITER затратил уже 25 миллиардов долларов).

Миллиардер Джефф Безос инвестировал 65 миллионов долларов в термоядерный стартап Джефф Безос, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Энергетика (производство энергии), Технологии, Инвестиции, Стартап, Канада, Видео, Длиннопост

В General Fusion разработали альтернативную схему реактора. В нем реактор имеет сферическую форму, а внутренняя камера окружена слоем жидкого метала. Снаружи около 300 поршней непрерывно придают давление металлу, тем самым сжимая его и поддерживая высокую температуру и давление. Эти условия, по мнению компании, должны привести к стабильному синтезу.


"Наш подход похож на схему дизельного двигателя - работа поршней сжимает топливо до точки воспламенения. По нашим расчетам, поршни способны достичь нужных условий температуры и давления", сообщил представитель компании. Но эксперимент собственно с термоядерной плазмой еще не проведен.

Миллиардер Джефф Безос инвестировал 65 миллионов долларов в термоядерный стартап Джефф Безос, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Энергетика (производство энергии), Технологии, Инвестиции, Стартап, Канада, Видео, Длиннопост

Экспериментальный реактор должен достичь выработки энергии порядка 100 мегаватт. В случая успеха дополнительные средства будут инвестированы в более крупные коммерческие реакторы этого типа.


Термоядерный синтез с положительным коэффициентом выработки энергии может совершить революцию в мировой энергетике. Термоядерные реакторы обладают преимуществами по сравнению с другими видами электростанций: отсутствием радиоактивных отходов, выбросов углерода в атмосферу, зависимости от невосполняемых энергоносителей (таких как уголь, нефть или газ) или климатических условий, и риска ядерной катастрофы.

Показать полностью 3 1
Джефф Безос Термоядерный синтез Термоядерный реактор Энергетика (производство энергии) Технологии Инвестиции Стартап Канада Видео Длиннопост
171
1
v1i2t3
v1i2t3
5 лет назад

Термоядерные часы⁠⁠

Термоядерные часы Комментарии на Пикабу, Скриншот, Часы, Подсветка, Термоядерный синтез
Термоядерные часы Комментарии на Пикабу, Скриншот, Часы, Подсветка, Термоядерный синтез

#comment_156352736

Показать полностью 2
Комментарии на Пикабу Скриншот Часы Подсветка Термоядерный синтез
12
24
logrinium
logrinium
6 лет назад
Авторские истории

Планетарный уровень⁠⁠

На улице уже стемнело, когда Марина вышла из автобуса и направилась к дому. Музыка, тихо звучавшая в наушниках, не могла перекричать мысли, что вертелись у нее в голове. Неделю назад умер дедушка. Марина до сих пор не могла прийти в себя от этой мысли. Он был крайне интересным и хорошим человеком. Он много путешествовал и проводил множество исследований, в научном сообществе города его знали очень хорошо.

Марина достала из кармана куртки небольшой предмет. Это был небольшой круглый медальон из желто-оранжевого металла, на нем виднелись едва различимые символы и ближе к краю была небольшое отверстие. Она смотрела на медальон, который дедушка два года назад привез ей в подарок из путешествия и ее глаза наполняли слезы.

Она остановилась и прижалась спиной к стене здания, рассматривая медальон.

Она вздрогнула, когда ее плеча коснулась чья-то рука. Подняв глаза, Марина увидела троих мужчин. Она сняла наушники.

- Что-то случилось?

Мужчина нахмурился.

- Вам придется пройти с нами.

Марина напряглась и вжалась в стену.

- Что-то не очень хочется. А вы откуда? Из органов каких?

- Специальная служба, - отрезал мужчина и свалил Марину за руку, - вы пойдете с нами.

Марина ещё не успела испугаться, как ее руку оторвали от руки мужчины. Рядом стоял парень с короткой стрижкой.

- Извините, ребята, но, сегодня вам придется ходить в одиночестве, - запыхавшись, выдал он.

Мужчина состроил гримасу.

- Это не твое дело! Иди своей дорогой!

Парень помотал головой.

- Нет уж. Извините, но нам пора, - он наклонился к Марине и прошептал, - бежим!

Потом быстро схватил ее за руку и побежал, Марина едва успевала за ним.

Оглянувшись на мгновение, она вскрикнула. Мужчины, что гнались за ними, вдруг превратились в крупных монстров, выглядевших как оборотни без шерсти и с панцирями на боках. Они начали преследование на скорости, явно превосходивший скорость парня и Марины.

- Сюда! - воскликнул парень.

Внезапно, он свернул в переулок, потянув за собой Марину. В переулке царила полутьма и Марина не могла сориентироваться в пространстве, поэтому, она просто следовала за незнакомцем.

Добежав до тупика, парень с силой швырнул Марину на пол и обнял ее, прикрыв ей глаза.

- Не смотри, - прошептал он.

Последнее, что она увидела, это как трое монстров приближались к ним.

Сидя в объятиях незнакомца, слыша громкие звуки и чувствуя вибрацию земли, Марина все пыталась понять, во что же такое она умудрилась вляпаться и главное - как?

Марина заметила, что парень не полностью закрыл ей обзор, была небольшая щель, куда можно было заглянуть.

Когда любопытство победило страх, Марина взглянула и увидела, что с преследующими монстрами сражался ещё один, у которого из боков росли щупальца и он был похож скорее на рептилию. В тот момент я когда Марина осмелилась взглянуть, он как раз рассек щупальцем с костяным наростом голову последнему из нападавших.

Закончив свое дело, монстр вдруг вздрогнул и за считанные секунды приобрел человеческие очертания.

Теперь парень отпустил ее и перестал закрывать ей глаза.

Монстр, ставший человеком, подошёл к ним и улыбнулся.

- Тяжёлая у вас ночка, девушка, не так ли? - по-свойски поинтересовался он.

- Это не совсем то слово, - растерянно пробормотала Марина, - не потрудитесь ли сказать, что это только что было? Зачем я понадобилась этим существам?

Парень смущенно улыбнулся.

- А вы им и ни к чему. Они пришли за тем, что вы держите в руках.

Марина непонимающе уставилась на свои руки. Кроме дедушкиного медальона там ничего не было.

- Зачем им этот медальон? - скептически спросила Марина, - он даже ценности не представляет.

Мужчина-монстр хохотнул.

- То, что человек считает ценностью, часто ею не является. При таком подходе неудивительно, что вы не замечаете реально ценных вещей.

- Простите, мы даже не представились. Меня зовут Родион. Рядом с вами стоит Клах`А`Гур, - сообщил парень.

Марина непонимающе уставилась на них.

- Так кто вы такие? И кто такие эти монстры? И что происходит?

Клах`А`Гур вздохнул.

- То, что вы держите в руках, является фрагментом двенадцатиперстного ключа, который и нужен был нападавшим. Мы - из организации Скрытое Таинство, для нас неприемлемо, чтобы этот ключ оказался у них. Они - жители другой планеты, зацикленные на проекте планетарного уровня.

Родион осуждающе посмотрел на Клах`А`Гура.

- Вы же не думаете, что она поняла вас, да?

Клах`А`Гур поморщился.

- Придется ей понимать все быстро.

Марина изучала пол.

- Все, что я поняла - они - инопланетяне, вы - походу тоже. Вам всем нужен этот медальон, потому что он - фрагмент ключа. Верно?

Родион помотал головой.

- Мы не с другой планеты. А в остальном - да.

- Что открывает этот ключ?

- Это не совсем ключ.... Знаете что, давайте, я начну сначала, - Родион прокашлялся, - давным-давно, ещё до появления людей, обитатели двенадцати населенных планет заключили союз с целью развития проекта по покорению силы планет. Они разработали специальную установку, что могла добраться до ядра планеты и превратить его в мощный инструмент. Термоядерные реакции, происходящие внутри ядра планеты, не имеют аналогов, поэтому, покорение такой силы было бы грандиозным прорывом. Каждая из планет союза разработали и создали двенадцать фрагментов ключа, алгоритма, который должен был ставить задачи ядру планеты, в зависимости от положения фрагментов. Каждый из фрагментов создавался из редчайших металлов и заряжался уникальными типами энергий, создающих алгоритмы выполнения задач. Спустя несколько веков, в союзе начался разлад и почти все планеты были уничтожены одной, что смогла завладеть ключом и покорить термоядерную силу ядра планеты. Когда все закончилось, оставшиеся в живых разделили ключ и направили его фрагменты на разные планеты, чтобы никто больше не мог воспользоваться такой возможностью.

Марина слушала и ее лицо все больше приобретало скептическое выражение.

- Вот почему каждый фрагмент ключа имеет ценность, превосходящую все в этом мире.

- Не поняла прикола. Им сложно сделать ещё таких бляшек?

Родион вздохнул.

- Каждый фрагмент создавался из редчайшего металла и потребовалось триста лет для организации его работы. Знания о них утеряны, уничтожены их же силой. Если они и захотят сделать фрагмент сами, то их дети умрут раньше, чем работа будет кончена.

Марина нахмурилась.

- И мы должны?...

- Сделать так, чтобы этот фрагмент не попал в руки к захватчикам, - влез Клах`А`Гур, - с нас хватит и лзгат`ншар!

- Это он о чем?..

- Ни о чем, - Родион грозно посмотрел на Клах`А`Гура, - не забивай голову..

- Так, - рассуждала Марина, - если дело лишь в том, что его надо спрятать... Почему бы не полететь к центру океана и выбросить его на дно? В жизни ведь не найдут! Уронить в вулкан? Закопать?

Родион грустно улыбнулся.

- Все не так просто. Как я и говорил, у фрагмента катастрофически сильный энергетический фон. Когда рядом человек, этот фон забивается, изменяется. Из-за чего найти фрагмент становится очень сложно. Этот конкретный фрагмент сделан из "мертвого металла", скопления умерших клеток живого существа. Если он окажется далеко от людей, он будет найден в течение часа, максимум двух.

- Заберите его, пожалуйста, - Марина протянула бляшку Родиону, - и дайте мне пойти домой. Хватит с меня приключений.

Родион отступил на шаг.

- Мы не можем его взять. Мы - первые цели для захватчиков.

Марина всплеснула руками.

- И что вы предлагаете?

- Нужно, чтобы он был у человека.

- Это может быть кто-то, кроме меня? - раздражённо спросила Марина.

Родион кивнул.

- Но вы уже здесь. Искать нового нам некогда.

Марина поджала губы.

- Я ведь могу просто уронить его и уйти.

- Можете. Но тогда, если наша планета умрет или станет оружием для вражеских захватчиков, вы всегда будете помнить, что были этому первой причиной.

Марина опустила взгляд. Ей никогда не приходилось принимать решения сложнее, чем житейские. В какой цвет красить волосы, какой гарнир купить к ужину, но, спасение планеты... Риск жизнью... Не слишком ли это?

- И что же вы решите? - нетерпеливо поинтересовался Родион.

Марина подняла на него взгляд.

- Если я соглашусь, что мы будем делать дальше?

- Мы вас спрячем. Как - уже вопрос. Пойдем в штаб Скрытого Таинства и будем прорабатывать план дальнейших действий.

Марина вздохнула.

- Ладно, я с вами. Но, если только запахнет опасностью, я просто отдам им этот медальон и сбегу!!!


Продолжение следует...

Планетарный уровень Рассказ, История, Фантастика, Планета, Технологии, Мистика, Термоядерный синтез, Приключения, Длиннопост
Показать полностью 1
[моё] Рассказ История Фантастика Планета Технологии Мистика Термоядерный синтез Приключения Длиннопост
19
69
4EJIOBEK.pikabuk
4EJIOBEK.pikabuk
6 лет назад
Наука | Научпоп

Что означает формула E=mc2 как с ее помощью раздобыть много энергии.⁠⁠

Что означает формула E=mc2 как с ее помощью раздобыть много энергии. Физика, Термоядерный синтез, Энергия, Формула, Длиннопост

Все знают формулу E=mc², и все слышали, что ее Эйнштейн придумал. Многие даже знают, что Е обозначает энергию, m — массу, а c — скорость света. Но что все это означает?


Если взять обычную пальчиковую батарейку из пульта от телевизора, и превратить ее в энергию, то точно такую же энергию можно получить от 250 миллиардов таких же батареек, если использовать их по-старинке. Не очень хороший получается КПД.


А то и означает, что масса и энергия — это одно и то же. То есть масса — это частный случай энергии. Энергию, заключенную в массе чего угодно, можно посчитать по этой простой формуле.


Скорость света — это очень много. Это 299 792 458 метров в секунду или, если вам так удобнее, 1 079 252 848,8 километров в час. Из-за этой большой величины получается, что если превратить чайный пакетик целиком в энергию, то этого хватит, чтобы вскипятить 350 миллиардов чайников.


У меня есть пара грамм вещества, где мне получить мою энергию?


Перевести всю массу предмета в энергию можно, только еслви вы где-нибудь найдете столько же антиматерии. А ее получить в домашних условиях , этот вариант отпадает.


Термоядерный синтез

Что означает формула E=mc2 как с ее помощью раздобыть много энергии. Физика, Термоядерный синтез, Энергия, Формула, Длиннопост

Существует очень много природных термоядерных реакторСуществует очень много природных термоядерных реакторов, вы можете их наблюдать, просто взглянув на небо. Солнце и другие звезды — это и есть гигантские термоядерные реакторы.


Другой способ откусить от материи хоть сколько-то массы и превратить ее в энергию — это произвести термоядерный синтез. Берем два ядра водорода, сталкиваем их, получаем одно ядро гелия. Весь фокус в том, что масса двух ядер водорода немного больше, чем масса одного ядра гелия. Вот эта масса и превращается в энергию.


Но тут тоже не так все просто: ученые еще не научились поддерживать реакцию управляемого ядерного синтеза, промышленный термоядерный реактор фигурирует только в самых оптимистичных планах на середину этого столетия.


Ядерный распад


Ближе к реальности — реакция ядерного распада. Она вовсю используется в ядерных электростанциях. Это когда два больших ядра атома распадаются на два маленьких. При такой реакции масса осколков получается меньше массы ядра, пропавшая масса и уходит в энергию.

Что означает формула E=mc2 как с ее помощью раздобыть много энергии. Физика, Термоядерный синтез, Энергия, Формула, Длиннопост

Ядерный взрыв — это тоже ядерный распад, но неуправляемый, прекрасная иллюстрация этой формулы.


Горение


Превращение массы в энергию вы можете наблюдать прямо у вас в руках. Зажгите спичку — и вот она. При некоторых химических реакциях, например, горения, выделяется энергия от потери массы. Но она очень мала по сравнению с реакцией распада ядра, и вместо ядерного взрыва у вас в руках происходит просто горение спички.


Более того, когда вы поели, еда через сложные химические реакции благодаря мизерной потере массы отдает энергию, которую вы потом используете, чтобы сыграть в настольный теннис, ну или на диване перед телеком, чтобы поднять пульт и переключить канал.


Так что, когда вы едите бутерброд, часть его массы превратится в энергию по формуле E=mc2.

Показать полностью 3
Физика Термоядерный синтез Энергия Формула Длиннопост
61
391
sigma.3He
sigma.3He
6 лет назад
Наука | Научпоп
Серия Пара слов о физике плазмы

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает.⁠⁠

В прошлых постах мы договорились строить термоядерный реактор (см. здесь). Штука получилась довольно мощная, от сотни мегаватт и выше. Как выглядят самые продвинутые на сегодня термоядерные бублики ловушки, показано в посте про токамаки (тут). Общий их смысл в том, что полностью ионизированная плазма удерживается в магнитном поле, свёрнутом в тор. Концов у тора нет, поэтому сквозь них не улетает ни вещество, ни энергия.

Если так, куда могут деться те самые сотни мегаватт?

Краткий ответ: они создают проблемы.


На рис. 1 показан схематичный токамак. Силовые линии, что начинаются внутри красной области («Core plasma»), возвращаются в неё же. Частицы на этих линиях живут долго, сталкиваются между собой, производят энергию: в общем, делают всё то, что мы хотим.

Силовые линии, идущие в жёлтой области СОЛа («SOL», scrape-off layer), через несколько оборотов утыкаются в покрашенные голубым цветом кирпичи. Всё, что здесь оказывается, быстро улетает вдоль силовых линий и поглощается стенкой [1].

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Представьте себе леммингов, танцующих на вершине небоскрёба. Те, что в середине, дрейфуют от лемминга к леммингу, находят себе друзей и подруг-леммингов, выделяют тепло — и, по своим меркам, живут долго.

Стоит леммингу добраться до самого края — и он почти мгновенно, не сказав «ПИ» ни одной живой душе, уходит из системы и уносит всю энергию с собой (рис. 2, [2]).

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

В строящемся (самом большом) токамаке ИТЭР сборка дивертора, принимающего на себя весь поток леммингов мощности, выглядит так [3]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

И составлена из кассет. Десятитонных, больше человеческого роста.

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Проблемы начинаются из-за того, что полоска леммингов у основания небоскрёба оказывается очень узкой. Частицы, покинувшие область удержания, уносятся на стенку слишком быстро и не успевают растечься слишком далеко от границы СОЛа. Для масштабов ИТЭРа сто мегаватт непрерывно вылетают в две кольцевые полоски шириной чуть больше миллиметра и длиной по сорок метров. Перемножив эти числа, можно получить плотность мощности около гигаватта  на квадратный метр.

Это примерно 10000 станков для лазерной резки, нацеленных в одну точку. Материала, который бы выстоял под такой нагрузкой, не существует.

Чтобы дать стенке какой-то шанс, её наклоняют под острым углом к набегающему потоку. Это позволяет подставить под падающих леммингов в тридцать раз бо́льшую площадь, и настолько же снизить удельную нагрузку (на рисунке: пункты 3 и 7, встречающие красный поток [4]):

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Чтобы как-то размыть узкую полоску леммингов, перед стенкой можно создать завесу из газа. Плазма, сталкиваясь с газом, излучит часть энергии в свете, который будет прогревать камеру более-менее равномерно. И — что полезно — поток плазмы сдует газ обратно к стенке, не дав ему добраться до центральной области удержания. Лемминги на вершине небоскрёба не пострадают. На фотографии углерод высвечивает энергию перед стенкой токамака TCV [5]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Прочие геометрические ухищрения и частично обоснованные надежды позволяют говорить о потоке мощности в духе 10 МВт/м². Это сто лазерных резаков в каждой точке, но с этим уже можно как-то пытаться жить.

Материалов, достаточно тугоплавких для приёма такой мощности, мало. Тугоплавких материалов, мало-мальски пристойно ведущих себя в интенсивном нейтронном излучении и при наличии радиоактивного трития, ещё меньше. По большому счёту, список сужается до одного вольфрама (про него подробно рассказал многоуважаемый @Mircenall).

Вольфрам, волчара, мог бы вынести такие нагрузки, если бы ими всё ограничивалось. Но токамаки с транспортными барьерами (см. подпорные стенки в четвёртом посте) любят за миллисекунду выполнять секундную норму поставки энергии в дивертор. Такие события называются ЭЛМами (ELM, edge-localized mode). Если на пальцах — подпорная стенка ненадолго проседает, и всё, что было над ней насыпано, вылетает наружу. Во всё те же два тонких колечка.

Борьба с ЭЛМами — одна из наиболее активно решаемых сейчас задач. Потому что нагрузка, эквивалентная ЭЛМу, делает с чертовски тугоплавким и чертовски высококипящим вольфрамом вот такое [6]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Да, это разлетаются капли закипевшего вольфрама. Вот ещё:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Даже если тепловая нагрузка будет не настолько высокой, и поверхность вольфрама не расплавится, тепловой удар с быстрым нагревом и охлаждением приводит к трещинам на поверхности [7]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост
Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

А уже края трещин, оторванные от металла, перегреваются и плавятся.

Ситуация выходит довольно напряжённой. Чтобы вольфрамовые плазмоприёмные пластины ИТЭРа работали без разрушений, за ближайшие 10 лет нужно научить токамак не плеваться энергией и выдавать спокойный широкий поток плазмы. Использовать получится только те режимы, где крупных ЭЛМов действительно не будет. Другими словами,

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Есть другой выход.

Ваша стенка не расплавится, если она уже расплавлена. Поверхность можно покрыть легкоплавким, но тяжелоиспаряемым металлом. Например, литием (привет токамаку Т-11М). В повреждённые импульсной нагрузкой места литий затечёт сам. Можно лить по твёрдой стенке тонкую плёнку, можно пропитывать литием вольфрамовую вату [8]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост
Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Литий создаёт свои проблемы, от него сложно избавиться, если он попал в плазму...

Но, как минимум, такое решение изящно.

Источники иллюстраций:

[1] https://www.york.ac.uk/physics/ypi/research/divertor/

[2] http://comicsia.ru/collections/nichtlustig/2/tags/%D0%BB%D0%...

[3] https://www.iter.org/mach/Divertor

[4] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092037961...

[5] https://www.differ.nl/research/plasma-edge-physics-and-diagn...

[6] https://indico.inp.nsk.su/event/5/session/4/contribution/60

[7] http://www.inp.nsk.su/press/novosti/1874-uchenye-smodelirova...

[8] http://vant.iterru.ru/vant_2017_3/1.pdf

Показать полностью 13
[моё] Наука Физика Плазма Вольфрам Термоядерный синтез Термоядерный реактор Длиннопост
82
Посты не найдены
О нас
О Пикабу Контакты Реклама Сообщить об ошибке Сообщить о нарушении законодательства Отзывы и предложения Новости Пикабу Мобильное приложение RSS
Информация
Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Конфиденциальность Правила соцсети О рекомендациях О компании
Наши проекты
Блоги Работа Промокоды Игры Курсы
Партнёры
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды Мвидео Промокоды Яндекс Директ Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии