Страница 111 из 120
Как же обстоит дело в настоящее время с достижением необходимых значений температуры плазмы, концентрации ядер атомов и времени удержания?
Необходимая для D + Т-реакции температура пока еще не достигнута. Удалось, правда, подойти к ней довольно близко. Возможно, для достижения требуемой температуры окажется целесообразным впрыскивать в плазму разогнанные в ускорителе элементарные частицы высокой энергии.
В соответствии с критерием Лоусона для D+Т-реакции при уже достигнутой плотности плазмы 1014 1/см3 и еще не достигнутой температуре 100 млн. градусов нужно время удержания более секунды. Пока еще оно менее десятой доли секунды.
Получение необходимой температуры и времени удержания плазмы в большой мере зависит от размеров реактора. Снова приходится сталкиваться с геометрическим фактором: отношением поверхности объекта к его объему. Оказывается, из камеры токамака, в которой заключена плазма, несмотря на магнитное поле, все-таки происходит утечка частиц (относительная, выраженная, например, в процентах) так же, как утечка нейтронов из активной зоны атомного реактора; она становится тем меньше, чем больше объем камеры токамака, т. е. чем меньше отношение величины поверхности камеры к ее объему. Этот вывод проверен практикой.
Следовательно, способ увеличения времени удержания и температуры плазмы токамака найден — это увеличение размеров установки. Можно предполагать, что трудные задачи — повышение температуры и плотности плазмы — будут решены.
По-видимому, первыми войдут в практику гибридные ядерно-термоядерные реакторы. Примерно 80 % энергии, образующейся в результате термоядерной реакции, приходится на долю рождающихся в реакции нейтронов, а 20 % — на долю ядер атомов гелия (а-частиц), также рождающихся в результате слияния ядер дейтерия и трития. Нейтроны, не имеющие электрического заряда, а потому не подвергающиеся действию электромагнитного поля, свободно выходят из плазмы и попадают в окружающую камеру оболочку, именуемую бланкетом (от англ, blanket — одеяло).
В гибридном ядерно-термоядерном реакторе бланкет должен содержать исходное ядерное топливо («атомное сырье»)— 238U или 232Th. Под действием очень быстрых нейтронов, образующихся при термоядерной реакции, оно преобразуется в 239Pu или в 233U, атомные ядра которых обладают свойством самопроизвольного деления. В бланкете также должны быть каналы с циркулирующим по ним теплоносителем, которому передается тепло, образующееся за счет поглощения быстрых нейтронов и в результате деления ядер 239Pu или 233U. Тепло, воспринимаемое теплоносителем, используется, например в паросиловой установке, для производства электрической энергии.
Таким образом, в гибридном ядерно-термоядерном реакторе термоядерная D+T-реакция используется как источник нейтронов, а сам реактор «исполняет обязанности» атомного реактора па быстрых нейтронах (реактора-размножителя). Другими словами, с помощью гибридного реактора будет производиться электроэнергия и осуществляться выработка ядерного топлива — 239Pu или 233U. По мнению специалистов, к параметрам термоядерной реакции, используемой в гибридном реакторе, предъявляются «льготные» требования.
Использование управляемой термоядерной реакции в энергетике — дело очень важное, нужное для экономики. Но задача до сих пор остается до конца не решенной. Работа в этом направлении продолжается.
В Советском Союзе, учитывая особую значимость развития топливно-энергетического комплекса для всего народного хозяйства, разработана Энергетическая программа СССР на длительную перспективу. В этой программе нашли отражение все важнейшие, стратегические направления топливно-энергетического комплекса: улучшение структуры энергетического баланса страны, снижение в нем доли нефти, используемой в качестве печного топлива, и замена ее газом и углем, ускоренное развитие атомной энергетики, в том числе реакторов на быстрых нейтронах, продолжение поиска принципиально новых источников энергии, включая создание основ термоядерной энергетики.
Энергетическая программа СССР на длительную перспективу является как бы ленинским планом ГОЭЛРО, разработанным в новых условиях, при несравненно более высоком развитии народного хозяйства страны.
Радиоэлектроника. Лазеры. Эвм
Слово радиоэлектроника, которое столь часто можно видеть на страницах книг, журналов и газет, слышать в лекциях, докладах и выступлениях, носит собирательный характер. Оно включает все то, что связано с теми областями науки и техники, которые имеют отношение к передаче и преобразованию информации, основанной на использовании радиоволн, т. е. электромагнитных волн, имеющих длину больше 5·10-3 см. Обычно радиоволны в зависимости от длины волны разделяют на пять диапазонов: сверхдлинные (длина волны γ>10 км); длинные (γ= 10 — 1 км); средние (γ = 1000 —100 м); короткие (γ = 100 — 10 м); ультракороткие волны, УКВ (γ <10 м).
УКВ, в свою очередь, подразделяются на диапазоны: метровый, дециметровый, сантиметровый, миллиметровый и субмиллиметровый.
Напомним, что световые волны имеют длину γ = 5·10-2— 10-7 см, в том числе волны видимого света γ = 8·10-5 — 4·10-5 см. Какой узкой щелкой является видимый свет по сравнению с диапазоном радиоволн!
Само слово радио появилось от латинского radio, что означает «испускаю лучи». Обычно под словом радио теперь понимается способ передачи информации посредством радиоволн (беспроволочный), а также область науки и техники, лежащая в основе этого способа и объясняющая его.
Современный мир трудно представить себе без радио. Радиотелеграфная связь и широко развившееся радиовещание, осуществляемое на ультракоротких, коротких, средних и длинных радиоволнах; также широко развившееся, особенно во второй половине XX в., телевидение с его поистине неисчерпаемыми возможностями; использование телевизионной аппаратуры в местах, трудно доступных или вовсе не доступных человеку (в космосе, на больших земных глубинах, в зонах повышенной радиации и во многих других случаях); появление и развитие радиолокации, позволяющей находить и распознавать искомые объекты путем фиксации отраженных радиосигналов; радионавигация, в которой используются как пассивные (прием на борту, например, корабля или самолета, сигналов наземных радиостанций), так и активные методы (когда на борту имеются радиолокационные установки); широкое применение радиотехники в космических исследованиях, в автоматическом управлении оборудованием и электронных вычислительных машинах (ЭВМ) — вот далеко не полный перечень использования радиометодов.
Выдающийся русский физик и инженер-электротехник Александр Степанович Попов (1859–1906) — изобретатель электрической, беспроволочной связи (радиосвязи) — в 1895 г., 25 апреля (7 мая), впервые в мире на заседании Русского физико-химического общества продемонстрировал сделанный им радиоприемник.
Приблизительно годом позже итальянский электротехник и предприниматель Гулъельмо Маркони, пользуясь аппаратурой, близкой к аппаратуре Попова, проделал опыт по использованию радиоволн для беспроволочной связи.
Слово электроника, появившееся на свет в XX в., означает также определенную (ныне чрезвычайно важную) область науки и техники. Если говорить о науке, то это вопросы взаимодействия электронов с электромагнитным полем. Что касается техники, то это создание электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных и полупроводниковых), используемых главным образом для передачи, обработки и хранения информации.
Первый период развития электроники, закончившийся в основном в пятидесятых годах XX в., характерен широким применением электровакуумных приборов — электронных ламп, в которых создается движущийся в вакууме поток электронов, отбираемых от катода, и производится с помощью создаваемого электродами электрического поля управление этим потоком. Электронные лампы представляют собой вакуумированные колбы, в центре которых находится источник электронов — катод (обычно вольфрамовая нить накала). Лампы могут иметь различное число электродов: два (диод), три (триод), четыре (тетрод), пять (пентод) и т. д. Электронные лампы нашли очень широкое применение, главным образом в радиоаппаратуре и в ЭВМ первого поколения. В их функции входило: выпрямление переменного тока, преобразование энергии источника тока в энергию электромагнитных колебаний.