Нечаянный рекорд: канун революции в энергетике?

[Силантий]

* НОВОСТИ НАУКИ *

http://cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/03/14/197710

Нечаянный рекорд: канун революции в энергетике?

14.03.2006

Нечаянный рекорд: канун революции в энергетике? Температурный рекорд Z-машины поверг ученых в
шок: рутинная замена вольфрама на сталь внезапно позволила достичь температуры на три порядка
выше, чем ожидалось. Потрясенный научный мир пытается понять, что случилось и почему, - но уже
ясно, что эпоха термояда стала ближе.

Крупнейший в мире генератор рентгеновского излучения позволил достичь рекордно высокой
температуры -- 2 млрд. градусов Кельвина, превысившей предполагаемую температуру центральных
областей звезд. Если полученный результат удастся понять и использовать, он откроет дорогу для
создания компактных и эффективных термоядерных электростанций и произведет настоящую революцию
в энергетике.

Поначалу в рекорд не поверил никто.

<<Мы повторяли эксперимент много раз, чтобы проверить и подтвердить полученный результат>>, --
комментирует руководитель проекта, доктор Крис Диней (Chris Deeney). В течение 14-ти месяцев
проводились все новые и новые эксперименты, результаты которых проверялись на компьютерных
моделях, разработанных доктором Джоном Апразесом (John Apruzese) и его коллегами
из военно-морской лаборатории.

Проверка подтвердила первоначальный результат, что вызвало у ученых еще больше вопросов. Почему
энергия рентгеновского излучения на выходе почти в четыре раза превысила энергию на входе?
Почему высокая температура ионов сохранилась после снижения их кинетической энергии
в результате торможения плазмы? Окончательного вывода пока нет.

Принцип работы Z-машины состоит в следующем: ток силой 20 млн. А проходит через область
размером с катушку для ниток, ограниченную вертикальными проволочками (отсюда и название
установки -- "Z"), диаметр которых в 10 раз меньше человеческого волоса. При прохождении тока
проволочки моментально превращаются в облако заряженных частиц -- плазму.

Захваченная сильным магнитным полем, она сжимается в область меньше миллиметра в поперечнике и,
естественно, тормозится. При практически мгновенном торможении ионов и электронов происходит
взрывное выделение энергии в виде рентгеновского излучения. Температура мгновенно повышается
до нескольких миллионов градусов.

В этом эксперименте для проведения прецизионных спектральных измерений вольфрамовые проволочки
были заменены стальными, что привело к изменению размеров активной зоны с 20 мм в диаметре
до 55-80 мм. Совершенно неожиданно для ученых эта рутинная замена материала привела
к немыслимому -- на три порядка -- росту температуры, которая составлиа 2 млрд. градусов
Кельвина. Все прежние рекорды стали историей. Доля энергии, выделившейся в рентгеновском
диапазоне, превысила ожидавшуюся в 4 раза.

Приходящее в себя научное сообщество пытается осмыслить происшедшее. Один из вариантов
объяснения физической сути явления предложил доктор Малкольм Хайнес (Malcolm Haines) --
консультант Sandia. Обычно после торможения ионов происходит коллапс плазмы, а высвободившаяся
энергия рассеивается в окружающем пространстве. Но в ходе проведения эксперимента
на Z-ускорителе энергия неизвестной природы внутри плазмы в течение еще 10 нс оказывала
сопротивление магнитному полю. По мнению д-ра Хайнеса, в этом случае магнитное поле создает
микровихри в плазме, увеличивая кинетическую энергию ионов. Ионы и сопровождающие их электроны
выделяют энергию в результате <<вязкого>> трения уже после остановки плазмы, что приводит
к дальнейшему увеличению температуры.

Неожиданная возможность достижения сверхвысоких температур, по сравнению с которыми меркнет
даже температура солнечных недр, открывает новые перспективы для создания термоядерных
энергетических установок. Открытие пришлось как нельзя кстати -- обозначившийся именно сейчас
энергетический кризис заставил многие страны искать спасения в стремительном развитии ядерной
энергетики. Тем не менее, подлинной альтернативой является несравненно более чистая
термоядерная энергетика. Неожиданный рекорд Z-машины, успехи групп Талейархана и Паттермана
свидетельствуют о том, что эпоха термояда может наступить гораздо раньше, чем полагают
скептики.