Как устроен реактор, над которым ты работаешь?
Он состоит из двух квадрупольных линз и "газа" из трех компонентов: ионов Лития, Бериллия и Бора. К этим смесям подаются пучки протонов и происходит термоядерная реакция.
Чем отличается обычный ядерный реактор от данного?
В ядерном реакторе обычно используются ядра Урана. Они проще делятся и их легче "генерировать". Термоядерные реакции инициировать крайне сложно. Им мешает барьер между положительными ядрами атомов и протонов химических элементов. Но этот способ приносит гораздо больше энергии, чем обычная ядерная реакция. Это как взрыв термоядерной бомбы — больше в сотни тысяч раз.
Что ты хочешь усовершенствовать и почему?
Нужно понимать, что большинство научных открытий сейчас — реализация теорий конца двадцатого века. Идея создания подобной установки пришла еще в 40-е года при разработке водородной бомбы. Она, конечно, устроена гораздо проще, чем термоядерный реактор. В термоядерном реакторе нужно удерживать плазму, а это отдельная серьезная проблема.
Плазма — светящийся газ. Те языки пламени, которые мы видим в костре — тоже плазма. Ничего особенного в ней нет. Однако с повышением температуры и давления в этом веществе возникают процессы, которые обычному газу не свойственны. Например, появляется зависимость от магнитного поля. Это замкнутый круг: в современных установках магнитное поле необходимо, чтобы удерживать плазму в реакторе. Чтобы увеличить время удержания плазмы в реакторе и ее "эффективность", увеличивают габариты установки. С увеличением размера установки растет площадь контакта плазмы с вакуумом, находящемся в реакторе. И неизбежно возрастают энергетические потери. К тому же, все наши реакторы на данный момент — реакторы открытого типа*.
Я планирую заменить тор, находящийся внутри установок, потому что именно из-за него реакторы делают огромных размеров, и вернутся к классической амбиполярной ловушке. Ее предложили в конце 80-х годов. Она состоит из круглых линз и удерживает объем плазмы за счет их большего количества. Такая оригинальная система будет примерно размером с автомобиль. Также я не откажусь от холодного синтеза вещества*, чем пренебрегают в современных реакторах и для максимального энерговыделения применю другие физические принципы и силы.
Звезды и реакторы
Звезды Первого поколения существовали примерно, как современные ядерные реакторы. У них было ядро и зона, где прямыми лучами на поверхность переносится энергия. Они жили не дольше людей, а ядерный реактор живет еще меньше.
Современные звезды имеют другую структуру. Помимо ядра и зоны лучистого переноса у них есть слой, где перемешиваются горячий и холодный газ. Оказывается, это не только повышает "репродуктивность" плазмы, уменьшает энергетические потери, но и значительно продлевает жизнь звезды. В усовершенствованном реакторе я планирую применить этот же метод.
Как ты взялся за это задание?
На одной из пар моего научного руководителя по этой работе, Михаила Долгополова, мы рассматривали научные статьи. Темой одной из них был термоядерный реактор. Я высказал несколько тем по поводу усовершенствования установки — так мы сработались. Я сам взялся за этот проект на летней практике.
Экспериментальная установка разработана моим научным руководителем. С моей стороны будет проведена ее модификация. Я буду работать с реакциями плазмы и спецификой вещества.
Минимальные условия для работы выполнены: есть два дополнительных дублета оптических линз по краям для уменьшения потерь плазмы.
Сейчас патент начальной установки уже заявлен. А я уже разработал формулу, концепцию и описание происходящих эффектов. На это мне потребовалось больше шести месяцев. Скоро начну полномасштабную теоретическая проработку.
Лагерь во Владикавказе
Я ездил в Альплагерь теоретической физики "Цей". Там я продолжал учиться тому, чем буду заниматься дальше — проектами, связанными с изучением теории черных дыр.
Сюда меня через преподавателя пригласил организатор лагеря Эмиль Тофикович Ахмедов, ведущий специалист страны по теоретической физике, теории струн и Черных Дыр. Команда здесь сильная. Присутствовал и Алексей Морозов, доктор наук, член-корреспондент РАН и очень много людей из аспирантуры МФТИ. На подобные мероприятия в этом году я буду ездить все чаще и чаще. К 19 сентября, например, поеду опять. В МФТИ.
*Реактор открытого типа — горячая плазма в таком реакторе не отделена холодной. В первой при смене структуры атома выделяется мощная энергия гамма или бета-излучений, а во второй выделение энергии не идет.
*Холодный синтез вещества — реакция, которая "разогревает" плазму и подготавливает строительный материал в виде альфа-частиц, нейтронов и других химических элементов для последующих реакций.
