Токамаки - лидер в решении проблемы управляемого синтеза

Рис.1

Олег Александрович Лаврентьев

отметить творческую инициативу автора" [4]. Следует заметить, что письмо было послано с Сахалина 29 июля 1950 г., а отзыв А.Д. Сахарова подписан уже 18 августа 1950 г. К этому времени О.А. Лаврентьев, сдавший экзамены за три последних класса средней школы и демобилизовавшийся, уже поступил в Московский госу­дарственный университет.

Письмо Лаврентьева натол­кнуло А.Д. Сахарова на идею магнитной термоизоляции высокотемпературной плазмы. К октябрю, вместе с И.Е. Таммом, были сделаны первые оценки магнитного термоядерного реактора (МТР). После одобрения в январе 1951 г. предложенного А.Д. Сахаровым и И.Е. Таммом проекта МТР О.А. Лаврентьеву, давшему толчок к сахаровской идее "замагничивания" плазмы, был предоставлен ряд льгот для ускоренного окончания университета. После окончания МГУ О.А. Лаврентьев, по рекомендации Л.А. Арцимовича, был принят в Харьковский физико-технический институт. Проводимые им эксперименты по электростатическому отражению электронов, поки­дающих осесимметричную "антипробочную" ловушку через кольцевую магнитную щель, вызвали интерес в Курчатовском институте. В 1981-1985 гг. на построен­ной тороидальной (для устранения ухода частиц по оси) ловушке АТОЛЛ (Анипробочная Тороидальная Ловушка Лаврентьева) под руководством замечатель­ного физика-экспериментатора М.С. Иоффе были де­тально изучены физические процессы в плазме такой ловушки с четырьмя кольцевыми щелями. Результаты исследований на АТОЛЛе были опубликованы в 1989 г [4].

Идея магнитной термоизоляции плазмы

А.Д. Сахаров видел основную новизну идеи Лаврентьева в низкой плотности удерживаемых частиц. Но его, как видно, не устраивала длиннопробежность частиц, кото­рая неизбежно привела бы к нежелательным послед­ствиям взаимодействия частиц высокой энергии с кон­струкционными материалами. Нельзя ли сделать так, чтобы траектория свободно движущейся частицы не выходила из заданного объема? Можно! В сильном магнитном поле заряженная частица движется по спи­рали вдоль магнитной силовой линии. Значит, высоко­температурную плазму нужно создавать в тороидаль­ном соленоиде. Если пренебречь кривизной соленоида, то на стенку камеры частицы будут попадать только в результате взаимных столкновений, т.е. в результате диффузии поперек магнитного поля. Но при каждом столкновении траектория частицы может сместиться только на расстояние масштаба ларморовского радиуса (около 1 см для ионов дейтерия и менее 1 мм для электрона при В = 50 кГс и температуре плазмы Тр ~ 50 кэВ) [6]. Таким образом, перенос энергии на мате­риальные элементы реактора сильно снижается.

Сахаров обсудил проблему с И.Е. Таммом, который только что вернулся из отпуска. Несмотря на сильную занятость в это время в работе по термоядерному оружию, оба они стали обсуждать возникающие физи­ческие проблемы и оценивать параметры магнитного термоядерного реактора (название предложено И.Е. Таммом) без учета кривизны плазменного тора. В конце октября с идеей МТР знакомятся И.В. Курчатов и его молодой заместитель И.Н. Головин. А.Д. Сахаров, наездами в ЛИПАН, обсуждает методы устранения вертикального к плоскости тора дрейфа заряженных частиц в тороидальном магнитном поле.

Рис.2

Андрей Дмитриевич Сахаров Игорь Евгеньевич Тамм Лайман Спитцер

Сначала он предлагает подвешивать на оси камеры виток с тороидальным током, магнитное поле которого превращает магнитные силовые линии в винтовые, так что возникает система вложенных тороидальных магнит­ных поверхностей. Но затем останавливается на индук­ционном возбуждении тока в самой плазме. Для удержа­ния плазменного кольца с током в равновесии он предложил тороидальный медный кожух с разрезами: вдоль тора - для введения тороидального магнитного поля, а поперек тора - для введения тороидальной ЭДС, генерирующей и поддерживающей электрический ток в плазме.

В 1957 г. такая система получила название "токамак". В январе 1951 г. И.В. Курчатов организует совещание по МТР с руководителями работ по термоядерному ору­жию и, получив поддержку, начинает готовить проект правительственного постановления о развитии работ по МТР. В феврале 1951 г. проект был направлен Л.П.Берии. Прошел март, но окончательного решения по проекту не было. "В середине апреля неожиданно в кабинет Курчатова ворвался Министр электропромышленности Д.В. Ефремов с журналом в руке, в котором сообщалось об успешных экспериментах некоего Рихтера в Арген­тине, получившего нейтроны в газовом разряде" [4].

Другие статьи по теме

Расчет технико-экономических показателей энергохозяйства цеха
Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и мех ...

Особенности ЭМО на энергетических и промышленных объектах
Надежность работы энергетических и промышленных объектов во многом определяется надежностью работы электронной (сейчас, как правило, цифровой) аппаратуры защиты, автоматики, связи и т.п. Специфика современных объектов такова, что ...