Ученые из Новосибирска предлагают использовать в термоядерных реакторах поляризованное топливо, чтобы повысить эффективность установки в 1,5 раза. Они намерены получать новый вид топлива с помощью сверхпроводящих магнитов, сообщает «Наука в Сибири».
В Институте ядерной физики СО РАН работают над созданием термоядерного реактора, который мог бы показать коммерческую привлекательность термоядерной энергетики. Мы рассказывали об этом в статье «Ученые из Новосибирска работают над альтернативой ИТЭР». Но существующие сейчас в мире конструкции имеют ряд недостатков, которые новосибирские физики хотели бы устранить при реализации собственного проекта. В частности, строящийся на юге Франции крупнейший в мире исследовательский термоядерный реактор ИТЭР рассчитан на работу дейтериево-тритиевого топлива. Согласно расчетам, в получении энергии участвует примерно одна треть топлива, остальная только прогревается, то есть не приносит никакой пользы.
Физики из ИЯФ полагают, что ситуацию можно исправить, если применять поляризованное по ядерному спину атомов топливо. В институте поляризованные пучки дейтерия и водорода давно используют в экспериментах.
«Для проведения экспериментов с поляризованными мишенями в ИЯФ был сделан наиболее мощный источник поляризованных атомов дейтерия со сверхпроводящими секступольными магнитами. Между тем топливо в виде атомов недостаточно эффективно, и, что самое печальное, интенсивность таких источников принципиально ограничена некоторыми физическими процессами. Поэтому мы предложили схему получения поляризованных по ядерному спину молекул. Данное решение облегчает изготовление поляризованного топлива и снимает ряд принципиальных ограничений», — сказал руководитель работ Дмитрий Топорков, ведущий научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.
Ученые из Новосибирска ведут работы совместно с коллегами из Дюссельдорфского университета им. Генриха Гейне (Германия) во главе с Ральфом Энгельсом (FZ Juelich). Немецкие физики используют двухстадийный процесс получения поляризованного топлива: сначала образуют поляризованные атомы, затем их объединяют в молекулы. Новосибирцы же предлагают сразу получать поляризованные молекулы.
Проблема, однако, в том, что атомы легче сфокусировать и разделить в магнитном поле, чем молекулы. Но если использовать сверхпроводящие магниты с большим магнитным полем, то можно сфокусировать и молекулы. Как пояснил Топорков, «для этого нужно сильно понизить их температуру. Сделать это несложно, так как в источнике используется жидкий гелий. Нам важно продемонстрировать такую возможность и изучить фокусировку молекул, а дальше, на основе результатов, полученных в ходе этого исследования, — создавать более масштабный прототип. Например, сейчас у нас два магнита длиной 7 и 12 сантиметров, а надо будет увеличить этот параметр до двух метров. В принципе, все это реализуемо».
Исследование ведется по совместному гранту Российского научного фонда и Немецкого физического общества.
[Фото: ITER Collaborative ©ITER IO]
