Rusia: Cazadores de plasma Bashny.Net

Autor © Ralphmirebs
Después de una breve introducción hecha hace una semana, abro una serie de artículos sobre "Popular Física." Desde la infancia, todo el mundo sabe que la sustancia puede estar en tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso. El ejemplo más elocuente es el agua típico, todos los de su condición, se puede observar en la vida cotidiana ordinaria, justo en la cocina. Los flujos de estado líquido del grifo, es sólido en el refrigerador en forma de nieve o flotando en un vaso de whisky con cubitos de hielo. Y los últimos vidas gaseosos dentro de la caldera o busca escapar de la cacerola levantando su cubierta durante la cocción de alimentos.

Sin embargo, los posibles estados de la materia no se limitan a estos tres, y hay un cuarto, llamado plasma. La sustancia en estado de plasma permanece en forma gaseosa, pero además de que adquiere propiedad adicional de la conductividad eléctrica, es decir, pasa a través de una corriente eléctrica. Si el aire normal que puede traer una mano a un enchufe de corriente eléctrica y nos descarga eléctrica, entonces, si el aire ya en el estado de plasma, podemos recibir una descarga eléctrica. Sin embargo, por sí mismo la corriente de plasma no golpea - sólo conduce la corriente de otras fuentes, pero no la crea. La causa de la conductividad eléctrica - separación de los electrones de los átomos del material que constituye el plasma y transferirlos a un estado libre. Los átomos pierden neutralidad eléctrica y los iones se convierten. Plasma puede tener una temperatura diferente, y, cuanto más alto es, el plasma "pura". En particular, a bajas temperaturas, los electrones se desprenden de un pequeño número de átomos y el número de iones formados es pequeño, pero al aumentar el número de incrementos de temperatura, con el tiempo lograr una ionización completa del gas. Debido a la conductividad emergente, el plasma se vuelve capaz de influir en los campos magnéticos y eléctricos.





Así como la temperatura aumenta, los iones que constituyen el plasma empiezan a moverse todos los grandes y altas velocidades. Mientras la temperatura no exceda de un cierto valor, los iones chocan entre sí sin ningún tipo de consecuencias, como pelotas de tenis. Pero imaginar lo que pasaría si dos bolas para dispersar hasta velocidades muy altas y luego empujan? No vuelan a un lado y estallaron en pedazos. Una similares debería haber ocurrido y los iones en una fuerte picaduras, se debe romper en pedazos.

Ion organizó sencilla - el núcleo y su alrededor en órbitas electrones giran. Los núcleos de todos los iones tienen una carga positiva, y dos cargas positivas se repelen entre sí. Esta última propiedad todos sabemos el ejemplo de los imanes convencionales. En el imán tiene dos polos - positivas y negativas, de modo que los dos imanes colocados cerca o atraídos el uno al otro, o empujan fuera - todo depende de lo que reunirá a los extremos. En caso de polos idénticos se produce repulsión, pero, haciendo fuerza en los brazos de una persona puede traer imanes cercanos. Sin embargo, los imanes no son sólo débil, pero más fuerte y mucho más difícil de mover.

En el caso de los iones, las cargas positivas de los mismos núcleos evitar que convergen en una distancia corta a bajas velocidades, trotar, la fuerza de la fuerza repulsiva de la colisión es más que Jonás y volar lejos. Por otra parte, cuanto más cerca del núcleo tratando de acercarse el uno al otro, más aumenta la fuerza de repulsión (llamada la fuerza de Coulomb de repulsión). Sin embargo, si la velocidad es todavía iones suficientes superar la fuerza repulsiva de sus núcleos y la cara no es sólo un "fracaso" del núcleo, y los dos formaron el nuevo núcleo de edad, tiene menos peso que su predecesor. Sin embargo, la pérdida de peso no desaparece así como así, y la convierte en energía. Creo que incluso los que no sabe nada acerca de la física, no se ve la fórmula del legendario Einstein vincular masa y energía. Esta fórmula es a menudo vaga en varios carteles y películas promocionales, que simboliza la simplicidad y genialidad. Pero como ustedes saben, todo el genio es simple y directa, y el significado de esta fórmula - la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. Por lo tanto, la pérdida de peso como resultado de la fusión nuclear es compensada por la aparición de la energía y que es fácil de reconocer el valor de esta fórmula. Convencionalmente, por ejemplo, que hemos perdido un peso miligramo - así formado alrededor de 900 billón de julios de energía. Para muchos de Joel puede haber unidad familiar de la medida, por lo tanto, traducir en kilovatios-hora. 900000000000000 Julios es de 250 millones de kilovatios hora. Juego moderno PC consume un kilovatio por hora de las redes de conducción eléctrica base de la energía de las masas miligramos podría funcionar sin interrupción años 28 y medio! Por supuesto, el ion central pesa mucho menos que un miligramo, pero los iones puede ser bastante mucho, lo que compensa la "débil" una.

La reacción a la colisión de núcleos con la fusión, la formación del nuevo kernel y la liberación de energía llamado una reacción termonuclear. Este período de dos componentes - la "nuclear" y "termo". "Nuclear" en lo que es la fusión del núcleo, pero el "Thermo". Como he escrito anteriormente, la colisión de núcleos, ellos (como una parte de los iones) debería tener una velocidad bastante alta, que se consigue debido a la alta temperatura del plasma. Aquí es donde el componente es "Thermo" con una letra mayúscula y no sólo. La temperatura debe ser enorme, horrible, y cientos de millones de grados. Es a una temperatura necesaria para calentar el plasma con el fin de iniciar la reacción de fusión.

En la naturaleza las reacciones de fusión tienen lugar en el espacio interior de la estrella y proporcionan su combustión y el brillo en el mundo pero no de metal, cerámica u otro material no resisten temperaturas tan elevadas, simplemente se evapora instantáneamente. Un ejemplo de esta bomba de fusión - después de la explosión de la misma sigue siendo no sólo el cuerpo, sino una pieza importante de la campiña de los alrededores. Sin embargo, porque es necesario el calor no sólo la sustancia y la solución de plasma es. Plasma tiene una conductividad, y por lo tanto actúan sobre sus campos eléctricos y magnéticos. Puede intenta crear un contenedor desde el campo magnético, que se ubicará en el interior del plasma, pero gracias al magnetismo, no será capaz de pasar a través del campo y entrar en contacto con el ambiente externo.

Por primera vez esta idea expresada a finales de los años 40 del siglo XX, el académico GI Budker, quien también es el fundador del Instituto de Física Nuclear de Novosibirsk (INP). La propuesta fue inmediatamente apreciado por la dirección soviética, y todos trabajan en él clasificada. Sólo en 1968 se retiró el buitre y el mundo se enteró de estos estudios y la creación de trampas magnéticas y tapones magnéticos. Actualmente, hay dos tipos principales de trampas - topología diferente interiores y exteriores (forma) del campo magnético generado por ellos. En trampas cerradas, que tiene la forma de un toroide o de rosquilla, y el cilindro abierto. El INP, continuando con la idea de Budker, estudian sólo trampas abiertas que, en contraste con el cerrado, tienen un tamaño mucho más pequeño, de diseño sencillo y un precio bajo. INP es un líder mundial en el estudio de los peligros de este tipo. Por supuesto, ahora no hay duda sobre el uso comercial de este tipo de trampas para la energía, esto es puramente instalación experimental, que investiga las propiedades del plasma, su comportamiento y maneras de mantener con eficacia. Una de las unidades creadas en el INP es el gol-3 o trampas abiertas corrugado.



4)



El GOL-3 es un solenoide que es largo y delgado tubo de 12 metros, que se pone en el conjunto de bobinas en el interior del tubo de la creación de un campo magnético potente. Bobina total de 110, todos ellos numerados.
5)



6)



7)

​​

8)



Antes de la instalación, bombas de vacío bombea el aire fuera del tubo, y luego se inyecta en los átomos de deuterio. El deuterio es un isótopo estable del hidrógeno contenido y se extrajo del agua ordinaria. Después de la "carga de combustible", el contenido del tubo tiene que ser calentado a decenas de millones de grados. Por supuesto, esta temperatura no se puede obtener calentando el tubo en la llama de una vela o cocina de la baldosa. Una forma sencilla es pasar la mezcla a través de un haz de partículas cargadas. Para este propósito, un extremo del tubo está coronado por un pequeño acelerador, la creación de emisión de electrones.
9)



10)



11)



De hecho, la calefacción es en dos etapas - primero pasando carga eléctrica dar una llamada de precalentamiento a 20 mil grados, y luego "inyección" del haz de electrones debe ser calentado a 50-60 millones de grados. En este estado, sólo el plasma está confinado por una milésima de segundo, pero durante este tiempo los dispositivos tienen tiempo para tomar las lecturas para su posterior análisis. Todo este tiempo, la bobina se energiza, crean un campo magnético alrededor de cinco Tesla. Tal un campo fuerte, obedecer las leyes de la física, la bobina tiende a resquebrajarse, y para evitar esto, se aseguró con fuertes elementos de fijación de acero.
12)



13)



Fuente: