Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции
ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ
Малоземова Е.П.
Саровский государственный физико-технический институт
Назревающий в мире энергетический кризис, обусловленный, прежде всего ограниченными ресурсами органического топлива, обуславливает поиск новых источников энергии. Имеется много проектов по использованию энергии ветра, солнца, приливов, ядерной энергии, наряду с которыми в качестве весьма перспективного и безопасногоспособа рассматривается и управляемый термоядерный синтез (УТС).
Целью работы являются:
• краткий обзор существующих путей решения проблемы управляемого термоядерного синтеза (УТС);
• обзорный анализ по открытым публикациям основных результатов, полученных в РФЯЦ-ВНИИЭФ по направлению газодинамического термоядерного синтеза (ГДТС).
Сегодня существует два основных направления исследований по проблеме УТС. Во-первых, реализация УТС при достаточно длительном удержании высокотемпературной плазмы в магнитном поле. Во-вторых, инерциальный синтез. Одним из основных достижений в первом направлении стал «Токамак» — замкнутая магнитная ловушка, имеющая форму тора, предназначенная для создания и удержания высокотемпературной плазмы.
Для осуществления инерциального удержания плазмы мишень с термоядерным топливом сжимают до таких высоких плотностей, что реакция успевает осуществиться до того, как произойдет ее испарение. Нагрев до нужных температур происходит при всестороннем сжатии мишени, например, лазерными импульсами или пучками тяжелых ионов.
Газодинамический термоядерный синтез является одним из способов осуществления инерциального синтеза. Его суть состоит в том, что для получения необходимой степени сжатия топливной мишени используется энергия направленного внутрь взрыва сферического заряда ВВ (имплозия). Мысль об использовании имплозии для возбуждения термоядерных реакций синтеза впервые была высказана советским физиком Козыревым А.С. в 1947 году [1], а в 1951 году были начаты работы по проблеме ГДТС. При проведении экспериментов с центрально-симметричной слоистой системой в РФЯЦ-ВНИИЭФ в конце 60-х — начале 70-х годов были выявлены основные факторы [2], ухудшающие выходные параметры исследуемой системы. Для снижения негативного влияния указанных факторов разработан прецизионный шаровой заряд [3]. Были проведены эксперименты по определению энергии, доставляемой в центр мишени, а также исследованию влияния асимметрии и турбулентного перемешивания.
Турбулентное перемешивание, возникающее в ГДТС из-за развития гравитационных неустойчивостей, приводит к снижению максимальной температуры и плотности топлива. Для исследования неустойчивостей в лабораторных условиях была разработана методика на основе экспериментов с ударной трубой (Мешков Е.Е.), методика исследования неустойчивости границы двух газов при ее ускорении в ударных трубах, использующих в качестве источника импульсной нагрузки продукты детонации ацетилена с кислородом (Мешков, 1995; Власов и др., 1996) [4].
Из краткого обзора существующих по проблеме УТС предложений следует, что все они пока не дают ее полного решения. Вместе с этим, следует отметить, что среди способов инерциального синтеза у ГДТС есть важное преимущество, которое заключается в том, что это более выгодный с финансовой и технической стороны способ получения энергии. А результаты исследований и разработок, полученные в РФЯЦ-ВНИИЭФ по данной проблеме, дают основания надеяться на серьезные перспективы ГДТС. Кроме того, нельзя не сказать о том, что работа над проблемой ГДТС, начиная с первых идей и заканчивая конкретными результатами, имеет почти полувековую историю и является следствием сотрудничества большого количества ученых, как теоретиков, так и экспериментаторов.
Литература
1. Козырев А.С. Газодинамический термоядерный синтез. Саров, 2005.
2. Козырев А.С., Анисимов А.Н., Данов В.М., Мхитарьян Л.С. Газодинамический термоядерный синтез // Высокие плотности энергии. Саров, 1997. с. 485-494.
3. Александров В.А., Анисимов А.Н., Аринин А.Н. и др. Возбуждение термоядерной реакции в фокусе прецизионного сферического заряда взрывчатого вещества // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Матем. моделирование физических процессов. Вып. 4. 1992. с. 92.
4. Мешков Е.Е. Исследования гидродинамических неустойчивостей в лабораторных
экспериментах.
Саров, 2006.