យោងទៅតាមគោលគំនិតតារាសាស្ត្រសម័យទំនើប ប្រភពថាមពលសំខាន់នៃព្រះអាទិត្យ និងផ្កាយផ្សេងទៀតគឺការលាយបញ្ចូលគ្នារវាង thermonuclear ដែលកើតឡើងនៅក្នុងជម្រៅរបស់វា។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌដី វាត្រូវបានអនុវត្តកំឡុងពេលផ្ទុះគ្រាប់បែកអ៊ីដ្រូសែន។ ការលាយកម្តៅត្រូវបានអមដោយការបញ្ចេញថាមពលដ៏ធំក្នុងមួយឯកតានៃសារធាតុប្រតិកម្ម (ធំជាងប្រតិកម្មគីមីប្រហែល 10 លានដង) ។ ដូច្នេះ វាពិតជាមានចំណាប់អារម្មណ៍ខ្លាំងក្នុងការធ្វើជាម្ចាស់នៃដំណើរការនេះ ហើយប្រើប្រាស់វាដើម្បីបង្កើតប្រភពថាមពលដែលមានតំលៃថោក និងមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ទោះបីជាក្រុមវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកទេសធំៗនៅក្នុងប្រទេសអភិវឌ្ឍន៍ជាច្រើនកំពុងចូលរួមក្នុងការស្រាវជ្រាវលើការលាយបញ្ចូលគ្នារវាង thermonuclear ដែលគ្រប់គ្រង (CTF) ក៏ដោយ ក៏បញ្ហាស្មុគ្រស្មាញជាច្រើននៅតែត្រូវដោះស្រាយ មុនពេលផលិតកម្មឧស្សាហកម្មនៃថាមពល thermonuclear ក្លាយជាការពិត។

រោងចក្រថាមពលនុយក្លេអ៊ែទំនើបដែលប្រើប្រាស់ដំណើរការបំបែកបានតែផ្នែកខ្លះប៉ុណ្ណោះដែលបំពេញតម្រូវការអគ្គិសនីរបស់ពិភពលោក។ ឥន្ធនៈសម្រាប់ពួកគេគឺជាធាតុវិទ្យុសកម្មធម្មជាតិ អ៊ុយរ៉ាញ៉ូម និងថូរីយ៉ូម ភាពសម្បូរបែប និងទុនបំរុងដែលនៅក្នុងធម្មជាតិមានកម្រិតខ្លាំង។ ដូច្នេះ ប្រទេសជាច្រើនប្រឈមនឹងបញ្ហានៃការនាំចូល។ សមាសធាតុសំខាន់នៃឥន្ធនៈ thermonuclear គឺអ៊ីដ្រូសែនអ៊ីសូតូប deuterium ដែលត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងទឹកសមុទ្រ។ ទុនបំរុងរបស់វាមានជាសាធារណៈ និងមានទំហំធំណាស់ (មហាសមុទ្រពិភពលោកគ្របដណ្តប់ ~ 71% នៃផ្ទៃផែនដី ហើយ deuterium មានប្រហែល 0.016% នៃចំនួនអាតូមអ៊ីដ្រូសែនសរុបដែលបង្កើតជាទឹក)។ បន្ថែមពីលើភាពអាចរកបាននៃឥន្ធនៈ ប្រភពថាមពល thermonuclear មានគុណសម្បត្តិសំខាន់ៗដូចខាងក្រោមលើរោងចក្រថាមពលនុយក្លេអ៊ែរ៖ 1) រ៉េអាក់ទ័រ UTS មានផ្ទុកសារធាតុវិទ្យុសកម្មតិចជាងម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអ៊ែរ ហើយដូច្នេះផលវិបាកនៃការចេញផ្សាយផលិតផលវិទ្យុសកម្មដោយចៃដន្យគឺតិចជាង។ គ្រោះថ្នាក់; 2) ប្រតិកម្ម thermonuclear បង្កើតកាកសំណល់វិទ្យុសកម្មដែលមានអាយុកាលតិច។ 3) TCB អនុញ្ញាតឱ្យមានការទទួលអគ្គិសនីដោយផ្ទាល់។

មូលដ្ឋានគ្រឹះរូបវិទ្យានៃការលាយនុយក្លេអ៊ែ

ការអនុវត្តដោយជោគជ័យនៃប្រតិកម្មលាយគឺអាស្រ័យលើលក្ខណៈសម្បត្តិនៃស្នូលអាតូមិចដែលបានប្រើ និងលទ្ធភាពទទួលបានប្លាស្មាដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ក្រាស់ ដែលចាំបាច់ដើម្បីចាប់ផ្តើមប្រតិកម្ម។

កម្លាំងនុយក្លេអ៊ែរ និងប្រតិកម្ម។

ការបញ្ចេញថាមពលកំឡុងពេលលាយនុយក្លេអ៊ែរគឺដោយសារតែកម្លាំងទាក់ទាញខ្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពនៅខាងក្នុងស្នូល។ កម្លាំងទាំងនេះប្រមូលផ្តុំប្រូតុង និងនឺត្រុង ដែលបង្កើតជាស្នូល។ ពួកវាខ្លាំងនៅចម្ងាយ ~ 10-13 សង់ទីម៉ែត្រហើយចុះខ្សោយយ៉ាងឆាប់រហ័សជាមួយនឹងការកើនឡើងចម្ងាយ។ បន្ថែមពីលើកម្លាំងទាំងនេះ ប្រូតុងដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ជាវិជ្ជមាន បង្កើតកម្លាំងច្រានចោលអេឡិចត្រូស្តាត។ ជួរនៃកម្លាំងអេឡិចត្រូស្ទិចគឺធំជាងកម្លាំងនុយក្លេអ៊ែរ ដូច្នេះពួកវាចាប់ផ្តើមគ្របដណ្តប់នៅពេលដែលស្នូលត្រូវបានដកចេញពីគ្នាទៅវិញទៅមក។

ដូចដែល G. Gamow បានបង្ហាញ ប្រូបាប៊ីលីតេនៃប្រតិកម្មរវាងស្នូលពន្លឺពីរដែលខិតជិតគឺសមាមាត្រទៅនឹង ដែលជាកន្លែងដែល អ៊ី – មូលដ្ឋាននៃលោការីតធម្មជាតិ, Z 1 និង Z 2- ចំនួនប្រូតុងនៅក្នុងស្នូលអន្តរកម្ម វគឺជាថាមពលនៃវិធីសាស្រ្តទាក់ទងរបស់ពួកគេ និង ខេ- មេគុណថេរ។ ថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីអនុវត្តប្រតិកម្មគឺអាស្រ័យលើចំនួនប្រូតុងនៅក្នុងស្នូលនីមួយៗ។ ប្រសិនបើវាលើសពីបី នោះថាមពលនេះគឺខ្លាំងពេក ហើយប្រតិកម្មគឺមិនអាចអនុវត្តបាន។ ដូច្នេះជាមួយនឹងការកើនឡើង Z 1 និង Z 2 លទ្ធភាពនៃប្រតិកម្មថយចុះ។

ប្រូបាប៊ីលីតេដែលស្នូលពីរនឹងមានអន្តរកម្មត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយ "ផ្នែកឆ្លងកាត់ប្រតិកម្ម" ដែលវាស់វែងក្នុងជង្រុក (1 b = 10 -24 សង់ទីម៉ែត្រ 2) ។ ផ្នែកឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មគឺជាផ្នែកឆ្លងកាត់ដ៏មានប្រសិទ្ធភាពនៃស្នូលដែលស្នូលមួយទៀតត្រូវតែ "ធ្លាក់" សម្រាប់អន្តរកម្មរបស់ពួកគេកើតឡើង។ ផ្នែកឈើឆ្កាងសម្រាប់ប្រតិកម្មនៃ deuterium ជាមួយ tritium ឈានដល់តម្លៃអតិបរមារបស់វា (~ 5 ខ) នៅពេលដែលភាគល្អិតអន្តរកម្មមានថាមពលដែលទាក់ទងនៃលំដាប់នៃ 200 keV ។ នៅថាមពល 20 keV ផ្នែកឆ្លងកាត់ក្លាយជាតិចជាង 0.1 ខ។

ក្នុងចំណោមភាគល្អិតបង្កើនល្បឿនមួយលានដែលវាយលុកគោលដៅ មិនលើសពីមួយចូលទៅក្នុងអន្តរកម្មនុយក្លេអ៊ែរទេ។ នៅសល់បញ្ចេញថាមពលរបស់ពួកគេទៅលើអេឡិចត្រុងនៃអាតូមគោលដៅ ហើយបន្ថយល្បឿនដែលប្រតិកម្មមិនអាចទៅរួច។ ហេតុដូច្នេះ វិធីសាស្រ្តនៃការទម្លាក់គ្រាប់បែកគោលដៅរឹងជាមួយនឹងស្នូលបង្កើនល្បឿន (ដូចករណីនៅក្នុងការពិសោធន៍ Cockroft-Walton) គឺមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការលាយបញ្ចូលគ្នាដែលបានគ្រប់គ្រងនោះទេ ព្រោះថាមពលដែលទទួលបានក្នុងករណីនេះគឺតិចជាងថាមពលដែលបានចំណាយច្រើន។

ប្រេងឥន្ធនៈលាយ។

ប្រតិកម្មដែលពាក់ព័ន្ធ ទំដែលដើរតួយ៉ាងសំខាន់ក្នុងដំណើរការនៃការលាយនុយក្លេអ៊ែរនៅលើព្រះអាទិត្យ និងផ្កាយដូចគ្នាផ្សេងទៀត មិនមែនជាការចាប់អារម្មណ៍ជាក់ស្តែងនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌដីទេ ព្រោះវាមានផ្នែកឆ្លងកាត់តូចពេក។ សម្រាប់ការលាយបញ្ចូលគ្នារវាង thermonuclear នៅលើផែនដី ប្រភេទឥន្ធនៈដែលសមស្របជាងនេះ ដូចដែលបានរៀបរាប់ខាងលើគឺ deuterium ។

ប៉ុន្តែប្រតិកម្មដែលទំនងបំផុតកើតឡើងនៅក្នុងល្បាយស្មើគ្នានៃ deuterium និង tritium (ល្បាយ DT) ។ ជាអកុសល tritium គឺជាវិទ្យុសកម្មហើយដោយសារតែពាក់កណ្តាលជីវិតខ្លីរបស់វា (T 1/2 ~ 12.3 ឆ្នាំ) គឺមិនត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងធម្មជាតិទេ។ វាត្រូវបានផលិតដោយសិប្បនិម្មិតនៅក្នុងរ៉េអាក់ទ័រប្រេះស្រាំ ហើយក៏ជាផលិតផលអនុផលក្នុងប្រតិកម្មជាមួយ deuterium ផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ អវត្ដមាននៃ tritium នៅក្នុងធម្មជាតិមិនមែនជាឧបសគ្គចំពោះការប្រើប្រាស់ប្រតិកម្ម DT fusion នោះទេ ចាប់តាំងពី tritium អាចត្រូវបានផលិតដោយការបំភាយអ៊ីសូតូប 6 Li ជាមួយនឹងនឺត្រុងដែលផលិតកំឡុងពេលសំយោគ៖ ន+ 6 លី ® 4 ហេ + t.

ប្រសិនបើអ្នកព័ទ្ធជុំវិញអង្គជំនុំជម្រះ thermonuclear ជាមួយនឹងស្រទាប់ 6 Li (លីចូមធម្មជាតិមាន 7%) នោះអ្នកអាចបង្កើតឡើងវិញនូវ tritium ដែលអាចប្រើប្រាស់បានទាំងស្រុង។ ហើយទោះបីជានៅក្នុងការអនុវត្តជាក់ស្តែង នឺត្រុងហ្វាលមួយចំនួនត្រូវបានបាត់បង់ដោយជៀសមិនរួច ការបាត់បង់របស់វាអាចត្រូវបានទូទាត់យ៉ាងងាយស្រួលដោយការបញ្ចូលទៅក្នុងសែលនូវធាតុមួយដូចជា បេរីលីយ៉ូម ដែលជាស្នូលដែលនៅពេលដែលនឺត្រុងលឿនមួយប៉ះនឹងវា បញ្ចេញពីរ។

គោលការណ៍ប្រតិបត្តិការនៃរ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear ។

ប្រតិកម្ម​នៃ​នុយក្លេអ៊ែរ​ពន្លឺ​ដែល​មាន​គោល​បំណង​ទទួល​បាន​ថាមពល​ដែល​មាន​ប្រយោជន៍​ត្រូវ​បាន​គេ​ហៅ​ថា​បាន​គ្រប់​គ្រង​ការ​លាយ​បញ្ចូល​គ្នា​ដោយ​ទែម៉ូនុយក្លេអ៊ែរ។ វាត្រូវបានអនុវត្តនៅសីតុណ្ហភាពនៃលំដាប់រាប់រយលាន Kelvin ។ រហូតមកដល់ពេលនេះ ដំណើរការនេះត្រូវបានអនុវត្តតែនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ប៉ុណ្ណោះ។

ពេលវេលានិងលក្ខខណ្ឌសីតុណ្ហភាព។

ការទទួលបានថាមពល thermonuclear មានប្រយោជន៍គឺអាចធ្វើទៅបានលុះត្រាតែមានលក្ខខណ្ឌពីរត្រូវបានបំពេញ។ ដំបូង ល្បាយដែលមានបំណងសម្រាប់ការសំយោគត្រូវតែត្រូវបានកំដៅទៅសីតុណ្ហភាពដែលថាមពល kinetic នៃស្នូលផ្តល់នូវប្រូបាប៊ីលីតេខ្ពស់នៃការលាយបញ្ចូលគ្នារបស់ពួកគេនៅពេលប៉ះទង្គិច។ ទីពីរ ល្បាយប្រតិកម្មត្រូវតែមានអ៊ីសូឡង់កម្ដៅបានយ៉ាងល្អ (មានន័យថា សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ត្រូវតែរក្សាឱ្យបានយូរគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ចំនួនប្រតិកម្មដែលត្រូវការកើតឡើង ហើយថាមពលដែលបញ្ចេញដោយសារតែវាលើសពីថាមពលដែលចំណាយលើការកំដៅប្រេងឥន្ធនៈ)។

ក្នុងទម្រង់បរិមាណ លក្ខខណ្ឌនេះត្រូវបានបង្ហាញដូចខាងក្រោម។ ដើម្បីកំដៅល្បាយ thermonuclear មួយសង់ទីម៉ែត្រគូបនៃបរិមាណរបស់វាត្រូវតែផ្តល់ថាមពល ទំ 1 = knT, កន្លែងណា k- មេគុណ​លេខ ន- ដង់ស៊ីតេនៃល្បាយ (ចំនួនខឺណែលក្នុង 1 សង់ទីម៉ែត្រ3) ធ- សីតុណ្ហភាពដែលត្រូវការ។ ដើម្បីរក្សាប្រតិកម្ម ថាមពលដែលបញ្ជូនទៅល្បាយ thermonuclear ត្រូវតែរក្សាបានមួយរយៈ។ ដើម្បីឱ្យម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រទទួលបានផលចំណេញយ៉ាងស្វាហាប់ វាចាំបាច់ដែលថាក្នុងអំឡុងពេលនេះថាមពល thermonuclear កាន់តែច្រើនត្រូវបានបញ្ចេញនៅក្នុងវា ជាងការចំណាយលើកំដៅ។ ថាមពលដែលបានបញ្ចេញ (ផងដែរក្នុង 1 cm3) ត្រូវបានបង្ហាញដូចខាងក្រោម:

កន្លែងណា f(ធ) - មេគុណអាស្រ័យលើសីតុណ្ហភាពនៃល្បាយ និងសមាសភាពរបស់វា រ- ថាមពលដែលបានបញ្ចេញនៅក្នុងសកម្មភាពបឋមមួយនៃការសំយោគ។ បន្ទាប់មកលក្ខខណ្ឌសម្រាប់ប្រាក់ចំណេញថាមពល ទំ 2 > ទំ 1 នឹងយកទម្រង់

វិសមភាពចុងក្រោយគេស្គាល់ថាជាលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យ Lawson គឺជាការបង្ហាញបរិមាណនៃតម្រូវការសម្រាប់អ៊ីសូឡង់កម្ដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ ផ្នែកខាងស្តាំ - "លេខ Lawson" - អាស្រ័យតែលើសីតុណ្ហភាពនិងសមាសភាពនៃល្បាយប៉ុណ្ណោះហើយកាន់តែខ្ពស់វាកាន់តែតឹងរ៉ឹងតម្រូវការសម្រាប់អ៊ីសូឡង់កម្ដៅពោលគឺឧ។ វាកាន់តែពិបាកបង្កើតរ៉េអាក់ទ័រ។ នៅក្នុងតំបន់នៃសីតុណ្ហភាពដែលអាចទទួលយកបាន លេខ Lawson សម្រាប់ deuterium សុទ្ធគឺ 10 16 s/cm 3 ហើយសម្រាប់ល្បាយ DT ដែលមានសមាសធាតុស្មើគ្នា – 2×10 14 s/cm 3 ។ ដូច្នេះល្បាយ DT គឺជាឥន្ធនៈចម្រុះដែលពេញចិត្ត។

ដោយអនុលោមតាមលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យរបស់ Lawson ដែលកំណត់តម្លៃអំណោយផលដ៏ខ្លាំងក្លានៃផលិតផលនៃដង់ស៊ីតេ និងពេលវេលាបង្ខាំង រ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear គួរតែប្រើទំហំធំតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។ នឬ t. ដូច្នេះ ការស្រាវជ្រាវលើការលាយបញ្ចូលគ្នាដែលបានគ្រប់គ្រងបានបង្វែរទិសដៅពីរផ្សេងគ្នា៖ ទីមួយ អ្នកស្រាវជ្រាវបានព្យាយាមផ្ទុកប្លាស្មាកម្រដែលទាក់ទងដោយប្រើដែនម៉ាញេទិកក្នុងរយៈពេលយូរគ្រប់គ្រាន់។ ទីពីរដោយប្រើឡាស៊ែរដើម្បីបង្កើតប្លាស្មាដែលមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់ក្នុងរយៈពេលខ្លី។ ការងារជាច្រើនត្រូវបានឧទ្ទិសដល់វិធីសាស្រ្តទីមួយ ជាជាងវិធីទីពីរ។

ការបង្ខាំងប្លាស្មាម៉ាញេទិក។

កំឡុងពេលប្រតិកម្មលាយបញ្ចូលគ្នា ដង់ស៊ីតេនៃអង្គធាតុរាវក្តៅត្រូវតែស្ថិតនៅកម្រិតមួយដែលនឹងផ្តល់នូវទិន្នផលខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់នៃថាមពលដែលមានប្រយោជន៍ក្នុងមួយឯកតាបរិមាណនៅសម្ពាធដែលអង្គជំនុំជម្រះប្លាស្មាអាចទប់ទល់បាន។ ឧទាហរណ៍សម្រាប់ deuterium - ល្បាយ tritium នៅសីតុណ្ហភាព 10 8 K ទិន្នផលត្រូវបានកំណត់ដោយកន្សោម

ប្រសិនបើយើងទទួលយក ទំស្មើនឹង 100 W/cm 3 (ដែលប្រហាក់ប្រហែលនឹងថាមពលដែលបញ្ចេញដោយធាតុឥន្ធនៈនៅក្នុងម៉ាស៊ីនប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ) បន្ទាប់មកដង់ស៊ីតេ នគួរតែប្រហាក់ប្រហែល។ 10 15 ស្នូល / សង់ទីម៉ែត្រ 3 និងសម្ពាធដែលត្រូវគ្នា។ nT- ប្រហែល 3 MPa ។ ក្នុងករណីនេះ យោងតាមលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យ Lawson ពេលវេលារក្សាទុកត្រូវតែមានយ៉ាងហោចណាស់ 0.1 វិនាទី។ សម្រាប់ប្លាស្មា deuterium-deuterium នៅសីតុណ្ហភាព 10 9 K

ក្នុងករណីនេះនៅពេលណា ទំ= 100 W/cm 3, ន» 3Х10 15 nuclei/cm 3 និងសម្ពាធប្រហែល 100 MPa ពេលវេលារក្សាទុកដែលត្រូវការនឹងមានច្រើនជាង 1 វិ។ ចំណាំថាដង់ស៊ីតេទាំងនេះគឺត្រឹមតែ 0.0001 នៃដង់ស៊ីតេនៃខ្យល់បរិយាកាស ដូច្នេះបន្ទប់រ៉េអាក់ទ័រត្រូវតែត្រូវបានជម្លៀសទៅកន្លែងទំនេរខ្ពស់។

ការប៉ាន់ប្រមាណខាងលើនៃពេលវេលាបង្ខាំង សីតុណ្ហភាព និងដង់ស៊ីតេគឺជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រអប្បបរមាធម្មតាដែលត្រូវការសម្រាប់ប្រតិបត្តិការនៃរ៉េអាក់ទ័រ fusion ហើយត្រូវបានសម្រេចបានយ៉ាងងាយស្រួលជាងនៅក្នុងករណីនៃល្បាយ deuterium-tritium ។ ចំពោះប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលកើតឡើងកំឡុងពេលផ្ទុះគ្រាប់បែកអ៊ីដ្រូសែន និងក្នុងពោះវៀនរបស់តារា វាគួរតែត្រូវបានចងចាំក្នុងចិត្តថា ដោយសារតែលក្ខខណ្ឌខុសគ្នាទាំងស្រុង ក្នុងករណីដំបូងពួកវាដំណើរការយ៉ាងលឿន ហើយទីពីរ - យឺតខ្លាំងណាស់បើប្រៀបធៀប។ ដើម្បីដំណើរការនៅក្នុងរ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear ។

ប្លាស្មា។

នៅពេលដែលឧស្ម័នត្រូវបានកំដៅខ្លាំង អាតូមរបស់វាបាត់បង់អេឡិចត្រុងមួយចំនួន ឬទាំងអស់របស់វា ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតភាគល្អិតដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមានហៅថា អ៊ីយ៉ុង និងអេឡិចត្រុងសេរី។ នៅសីតុណ្ហភាពលើសពីមួយលានដឺក្រេ ឧស្ម័នដែលមានធាតុពន្លឺត្រូវបាន ionized ទាំងស្រុង ពោលគឺឧ។ អាតូមនីមួយៗបាត់បង់អេឡិចត្រុងរបស់វា។ ឧស្ម័ននៅក្នុងស្ថានភាពអ៊ីយ៉ូដត្រូវបានគេហៅថាប្លាស្មា (ពាក្យនេះត្រូវបានណែនាំដោយ I. Langmuir) ។ លក្ខណៈសម្បត្តិនៃប្លាស្មាមានភាពខុសប្លែកគ្នាយ៉ាងខ្លាំងពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃឧស្ម័នអព្យាក្រឹត។ ដោយសារប្លាស្មាមានផ្ទុកអេឡិចត្រុងសេរី ប្លាស្មាធ្វើចរន្តអគ្គិសនីបានយ៉ាងល្អ ហើយចរន្តរបស់វាគឺសមាមាត្រទៅនឹង ធ៣/២. ប្លាស្មាអាចត្រូវបានកំដៅដោយឆ្លងកាត់ចរន្តអគ្គិសនីតាមរយៈវា។ ចរន្តនៃប្លាស្មាអ៊ីដ្រូសែននៅ 10 8 K គឺដូចគ្នានឹងទង់ដែងនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ ចរន្តកំដៅនៃប្លាស្មាក៏ខ្ពស់ផងដែរ។

ឧទាហរណ៍ ដើម្បីរក្សាប្លាស្មានៅសីតុណ្ហភាព 10 8 K វាត្រូវតែមានអ៊ីសូឡង់កម្ដៅដែលអាចទុកចិត្តបាន។ ជាគោលការណ៍ ប្លាស្មាអាចត្រូវបានញែកចេញពីជញ្ជាំងអង្គជំនុំជម្រះ ដោយដាក់វានៅក្នុងដែនម៉ាញេទិកដ៏រឹងមាំ។ នេះត្រូវបានធានាដោយកម្លាំងដែលកើតឡើងនៅពេលដែលចរន្តអន្តរកម្មជាមួយដែនម៉ាញ៉េទិចនៅក្នុងប្លាស្មា។

នៅក្រោមឥទិ្ធពលនៃដែនម៉ាញេទិក អ៊ីយ៉ុង និងអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីជាវង់តាមខ្សែវាលរបស់វា។ ការផ្លាស់ប្តូរពីខ្សែវាលមួយទៅបន្ទាត់មួយទៀតគឺអាចធ្វើទៅបានក្នុងអំឡុងពេលប៉ះទង្គិចគ្នា និងនៅពេលដែលវាលអគ្គិសនីឆ្លងកាត់ត្រូវបានអនុវត្ត។ អវត្ដមាននៃវាលអគ្គីសនី ប្លាស្មាដែលកម្រមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលការប៉ះទង្គិចគឺកម្រនឹងសាយភាយយឺតៗតាមខ្សែវាលម៉ាញេទិកប៉ុណ្ណោះ។ ប្រសិនបើបន្ទាត់ដែនម៉ាញេទិកត្រូវបានបិទ ដោយផ្តល់ឱ្យពួកគេនូវរូបរាងនៃរង្វិលជុំ នោះភាគល្អិតប្លាស្មានឹងផ្លាស់ទីតាមបន្ទាត់ទាំងនេះ ដោយត្រូវបានសង្កត់នៅក្នុងតំបន់រង្វិលជុំ។ បន្ថែមពីលើការកំណត់ម៉ាញេទិកបិទជិតបែបនេះសម្រាប់ការបង្ខាំងប្លាស្មា ប្រព័ន្ធបើកចំហ (ជាមួយខ្សែវាលដែលលាតសន្ធឹងពីចុងអង្គជំនុំជម្រះ) ត្រូវបានស្នើឡើង ដែលក្នុងនោះភាគល្អិតនៅតែនៅខាងក្នុងអង្គជំនុំជម្រះដោយសារតែ "ដោត" ម៉ាញេទិចកំណត់ចលនានៃភាគល្អិត។ ដោតម៉ាញេទិកត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅចុងនៃអង្គជំនុំជម្រះ ដែលជាលទ្ធផលនៃការកើនឡើងនៃកម្លាំងវាលបន្តិចម្តងៗ ធ្នឹមតូចចង្អៀតនៃខ្សែវាលត្រូវបានបង្កើតឡើង។

នៅក្នុងការអនុវត្ត ការបង្ខាំងម៉ាញេទិកនៃប្លាស្មាដែលមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់បានបង្ហាញថានៅឆ្ងាយពីភាពងាយស្រួល៖ អស្ថិរភាពម៉ាញេតូអ៊ីដ្រូឌីណាមិក និងកលិនទិចតែងតែកើតឡើងនៅក្នុងវា។

អស្ថិរភាពម៉ាញេតូអ៊ីដ្រូឌីណាមិកត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការពត់និងកោងនៃបន្ទាត់ដែនម៉ាញេទិក។ ក្នុងករណីនេះ ប្លាស្មាអាចចាប់ផ្តើមផ្លាស់ទីឆ្លងកាត់ដែនម៉ាញេទិកក្នុងទម្រង់ជាចង្កោម ក្នុងរយៈពេលពីរបីលានវិនាទី វានឹងចាកចេញពីតំបន់បង្ខាំង ហើយផ្តល់កំដៅដល់ជញ្ជាំងនៃអង្គជំនុំជម្រះ។ អស្ថិរភាពបែបនេះអាចត្រូវបានបង្ក្រាបដោយផ្តល់ឱ្យវាលម៉ាញេទិកនូវការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធជាក់លាក់។

អស្ថិរភាព Kinetic មានភាពចម្រុះណាស់ ហើយពួកគេត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងលម្អិតតិច។ ក្នុងចំនោមពួកគេមានអ្វីដែលរំខានដល់ដំណើរការដែលបានបញ្ជាទិញដូចជាឧទាហរណ៍លំហូរនៃចរន្តអគ្គិសនីដោយផ្ទាល់ឬស្ទ្រីមនៃភាគល្អិតតាមរយៈប្លាស្មា។ អស្ថេរភាព kinetic ផ្សេងទៀតបណ្តាលឱ្យមានអត្រាខ្ពស់នៃការបំភាយប្លាស្មាឆ្លងកាត់ក្នុងដែនម៉ាញេទិក ជាងការព្យាករណ៍ដោយទ្រឹស្តីប៉ះទង្គិចសម្រាប់ប្លាស្មាស្ងាត់។

ប្រព័ន្ធដែលមានការកំណត់ម៉ាញេទិកបិទជិត។

ប្រសិនបើវាលអគ្គិសនីដ៏ខ្លាំងមួយត្រូវបានអនុវត្តចំពោះឧស្ម័នដែលមានអ៊ីយ៉ូដ នោះចរន្តបញ្ចេញនឹងលេចឡើងនៅក្នុងវា ក្នុងពេលជាមួយគ្នានោះ ដែនម៉ាញេទិកជុំវិញវានឹងលេចឡើង។ អន្តរកម្មនៃដែនម៉ាញេទិកជាមួយចរន្តនឹងនាំឱ្យមានរូបរាងនៃកម្លាំងបង្ហាប់ដែលដើរតួនៅលើភាគល្អិតឧស្ម័នដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់។ ប្រសិនបើចរន្តហូរតាមអ័ក្សនៃខ្សែប្លាស្មា នោះកម្លាំងរ៉ាឌីកាល់ដែលជាលទ្ធផល ដូចជាខ្សែកៅស៊ូ បង្ហាប់ខ្សែ រំកិលព្រំដែនប្លាស្មាចេញឆ្ងាយពីជញ្ជាំងនៃអង្គជំនុំជម្រះដែលមានវា។ បាតុភូតនេះ តាមទ្រឹស្ដីទស្សន៍ទាយដោយ W. Bennett ក្នុងឆ្នាំ 1934 និងពិសោធន៍លើកដំបូងដោយ A. Ware ក្នុងឆ្នាំ 1951 ត្រូវបានគេហៅថាឥទ្ធិពល pinch ។ វិធីសាស្រ្ត pinch ត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្ទុកប្លាស្មា; លក្ខណៈពិសេសគួរឱ្យកត់សម្គាល់របស់វាគឺថាឧស្ម័នត្រូវបានកំដៅទៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដោយចរន្តអគ្គិសនីដោយខ្លួនឯង (កំដៅ ohmic) ។ ភាពសាមញ្ញជាមូលដ្ឋាននៃវិធីសាស្រ្តនេះបាននាំឱ្យមានការប្រើប្រាស់របស់វានៅក្នុងការប៉ុនប៉ងដំបូងបំផុតដើម្បីផ្ទុកប្លាស្មាក្តៅ ហើយការសិក្សាអំពីឥទ្ធិពល pinch ដ៏សាមញ្ញ ទោះបីជាក្រោយមកវាត្រូវបានជំនួសដោយវិធីសាស្រ្តទំនើបជាងក៏ដោយ ធ្វើឱ្យវាអាចយល់កាន់តែច្បាស់អំពីបញ្ហា។ ដែលអ្នកពិសោធន៍នៅតែប្រឈមមុខសព្វថ្ងៃនេះ។

បន្ថែមពីលើការសាយភាយប្លាស្មាក្នុងទិសដៅរ៉ាឌីកាល់ ការរសាត់តាមបណ្តោយ និងការចេញរបស់វាតាមរយៈចុងនៃខ្សែប្លាស្មាក៏ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញផងដែរ។ ការខាតបង់តាមរយៈចុងអាចត្រូវបានលុបចោលដោយផ្តល់ឱ្យអង្គជំនុំជម្រះប្លាស្មានូវរូបរាងនំដូណាត់ (torus) ។ នៅក្នុងករណីនេះ, pinch toroidal ត្រូវបានទទួល។

សម្រាប់ pinch សាមញ្ញដែលបានពិពណ៌នាខាងលើបញ្ហាធ្ងន់ធ្ងរគឺអស្ថេរភាពម៉ាញ៉េតូអ៊ីដ្រូឌីណាមិករបស់វា។ ប្រសិនបើការពត់តូចមួយកើតឡើងនៅក្នុងសរសៃប្លាស្មា នោះដង់ស៊ីតេនៃបន្ទាត់ដែនម៉ាញេទិកនៅផ្នែកខាងក្នុងនៃពត់កើនឡើង (រូបភាពទី 1)។ ខ្សែវាលម៉ាញេទិកដែលមានឥរិយាបទដូចជាបណ្តុំទប់ទល់នឹងការបង្ហាប់នឹងចាប់ផ្តើម "ប៉ោង" យ៉ាងឆាប់រហ័ស ដូច្នេះការពត់នឹងកើនឡើងរហូតដល់រចនាសម្ព័ន្ធទាំងមូលនៃខ្សែប្លាស្មាត្រូវបានបំផ្លាញ។ ជាលទ្ធផលប្លាស្មានឹងប៉ះនឹងជញ្ជាំងនៃអង្គជំនុំជម្រះហើយត្រជាក់។ ដើម្បីលុបបំបាត់បាតុភូតបំផ្លិចបំផ្លាញនេះ មុនពេលឆ្លងកាត់ចរន្តអ័ក្សមេ វាលម៉ាញេទិកបណ្តោយត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះ ដែលរួមជាមួយនឹងវាលរាងជារង្វង់ដែលបានអនុវត្តនៅពេលក្រោយ "ធ្វើឱ្យត្រង់" ពត់នៃជួរឈរប្លាស្មា (រូបភាព 2) ។ គោលការណ៍នៃស្ថេរភាពនៃជួរឈរប្លាស្មាដោយវាលអ័ក្សគឺជាមូលដ្ឋានសម្រាប់គម្រោងដ៏ជោគជ័យពីរនៃរ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear - tokamak និង pinch ជាមួយវាលម៉ាញេទិកបញ្ច្រាស។

បើកការកំណត់ម៉ាញេទិក។

ការរក្សាអសកម្ម។

ការគណនាតាមទ្រឹស្ដីបង្ហាញថាការលាយបញ្ចូលគ្នារវាង thermonuclear គឺអាចធ្វើទៅបានដោយមិនចាំបាច់ប្រើអន្ទាក់ម៉ាញេទិក។ ដើម្បីធ្វើដូច្នេះ គោលដៅដែលបានរៀបចំយ៉ាងពិសេស (បាល់នៃ deuterium ដែលមានកាំប្រហែល 1 ម.ម) ត្រូវបានបង្ហាប់យ៉ាងលឿនទៅដង់ស៊ីតេខ្ពស់ ដែលប្រតិកម្មរបស់ទែម៉ូនុយក្លេអ៊ែមានពេលវេលាដើម្បីបញ្ចប់មុនពេលគោលដៅឥន្ធនៈហួត។ ការបង្ហាប់ និងការឡើងកំដៅទៅសីតុណ្ហភាព thermonuclear អាចត្រូវបានអនុវត្តជាមួយនឹងពន្លឺឡាស៊ែរដែលមានថាមពលខ្លាំង ដោយធ្វើឱ្យបាល់ឥន្ធនៈចេញពីគ្រប់ជ្រុងទាំងអស់ស្មើគ្នា និងក្នុងពេលដំណាលគ្នា (រូបភាពទី 4) ។ ជាមួយនឹងការហួតភ្លាមៗនៃស្រទាប់ផ្ទៃរបស់វា ភាគល្អិតដែលគេចចេញទទួលបានល្បឿនខ្ពស់ ហើយបាល់ត្រូវទទួលរងនូវកម្លាំងបង្ហាប់ដ៏ធំ។ ពួកវាស្រដៀងទៅនឹងកម្លាំងប្រតិកម្មដែលបើកបររ៉ុក្កែត ដោយមានភាពខុសគ្នាតែមួយគត់គឺថា នៅទីនេះកម្លាំងទាំងនេះត្រូវបានដឹកនាំចូល ឆ្ពោះទៅកណ្តាលគោលដៅ។ វិធីសាស្រ្តនេះអាចបង្កើតសម្ពាធនៃលំដាប់ 10 11 MPa និងដង់ស៊ីតេ 10,000 ដងធំជាងដង់ស៊ីតេទឹក។ នៅដង់ស៊ីតេបែបនេះ ស្ទើរតែទាំងអស់ថាមពល thermonuclear នឹងត្រូវបានបញ្ចេញជាទម្រង់នៃការផ្ទុះតូចមួយក្នុងរយៈពេល ~ 10-12 វិនាទី។ ការផ្ទុះខ្នាតតូចដែលកើតឡើងដែលនីមួយៗស្មើនឹង 1-2 គីឡូក្រាមនៃ TNT នឹងមិនបណ្តាលឱ្យខូចខាតដល់រ៉េអាក់ទ័រទេ ហើយការអនុវត្តលំដាប់នៃការបំផ្ទុះខ្នាតតូចបែបនេះក្នុងរយៈពេលខ្លីនឹងធ្វើឱ្យវាអាចដឹងស្ទើរតែបន្ត។ ការផលិតថាមពលដែលមានប្រយោជន៍។ សម្រាប់ការបង្ខាំងដោយនិចលភាព ការរចនានៃគោលដៅប្រេងឥន្ធនៈមានសារៈសំខាន់ណាស់។ គោលដៅក្នុងទម្រង់ជារង្វង់ប្រមូលផ្តុំដែលធ្វើពីវត្ថុធាតុធ្ងន់ និងស្រាល នឹងអនុញ្ញាតឱ្យមានការហួតប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពបំផុតនៃភាគល្អិត ហើយជាលទ្ធផល ការបង្ហាប់ដ៏អស្ចារ្យបំផុត។

ការគណនាបង្ហាញថាជាមួយនឹងថាមពលវិទ្យុសកម្មឡាស៊ែរនៃលំដាប់នៃ megajoule (10 6 J) និងប្រសិទ្ធភាពឡាស៊ែរយ៉ាងហោចណាស់ 10% ថាមពល thermonuclear ដែលផលិតត្រូវតែលើសពីថាមពលដែលបានចំណាយលើការបូមឡាស៊ែរ។ ការដំឡើងឡាស៊ែរកម្ដៅមាននៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ស្រាវជ្រាវក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ី សហរដ្ឋអាមេរិក អឺរ៉ុបខាងលិច និងប្រទេសជប៉ុន។ លទ្ធភាពនៃការប្រើប្រាស់ធ្នឹមអ៊ីយ៉ុងធ្ងន់ជំនួសឱ្យកាំរស្មីឡាស៊ែរ ឬរួមបញ្ចូលគ្នារវាងធ្នឹមបែបនេះជាមួយនឹងធ្នឹមពន្លឺកំពុងត្រូវបានសិក្សា។ សូមអរគុណដល់បច្ចេកវិជ្ជាទំនើប វិធីសាស្រ្តនៃការផ្តួចផ្តើមប្រតិកម្មនេះមានអត្ថប្រយោជន៍ជាងវិធីសាស្ត្រឡាស៊ែរ ព្រោះវាអនុញ្ញាតឱ្យមនុស្សម្នាក់ទទួលបានថាមពលដែលមានប្រយោជន៍ជាង។ គុណវិបត្តិគឺការលំបាកក្នុងការផ្តោតធ្នឹមលើគោលដៅ។

ឯកតាជាមួយនឹងការកាន់ម៉ាញេទិក

វិធីសាស្ត្រម៉ាញ៉េទិចនៃការបង្ខាំងប្លាស្មាកំពុងត្រូវបានសិក្សានៅក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ី សហរដ្ឋអាមេរិក ប្រទេសជប៉ុន និងបណ្តាប្រទេសមួយចំនួននៅអឺរ៉ុប។ ការយកចិត្តទុកដាក់ចម្បងគឺត្រូវបានបង់ទៅការដំឡើងប្រភេទ toroidal ដូចជា tokamak និង pinch ជាមួយនឹងវាលម៉ាញេទិកបញ្ច្រាសដែលបានបង្ហាញខ្លួនជាលទ្ធផលនៃការអភិវឌ្ឍនៃ pinches សាមញ្ញជាមួយនឹងដែនម៉ាញេទិកបណ្តោយបណ្តោយដែលមានស្ថេរភាព។

សម្រាប់ការបង្ខាំងប្លាស្មាដោយប្រើវាលម៉ាញេទិក toroidal ខ ជវាចាំបាច់ក្នុងការបង្កើតលក្ខខណ្ឌដែលប្លាស្មាមិនផ្លាស់ប្តូរឆ្ពោះទៅជញ្ជាំងនៃ torus ។ នេះត្រូវបានសម្រេចដោយ "បង្វិល" បន្ទាត់វាលម៉ាញេទិក (ដែលគេហៅថា "ការផ្លាស់ប្តូរបង្វិល") ។ ការបង្វិលនេះត្រូវបានអនុវត្តតាមពីរវិធី។ នៅក្នុងវិធីទី 1 ចរន្តមួយត្រូវបានឆ្លងកាត់ប្លាស្មាដែលនាំទៅដល់ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធនៃលំនឹងដែលបានពិភាក្សារួចហើយ។ ដែនម៉ាញេទិកនៃចរន្ត ខ q Ј – ខ q រួមគ្នាជាមួយ ខ j បង្កើតវាលសង្ខេបជាមួយ curl ដែលត្រូវការ។ ប្រសិនបើ ខ j ខ q ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធលទ្ធផលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា tokamak (អក្សរកាត់សម្រាប់កន្សោម "TORIDAL CHAMBER with MAGNETIC COILS")។ Tokamak (រូបភាពទី 5) ត្រូវបានបង្កើតឡើងក្រោមការដឹកនាំរបស់ L.A. Artsimovich នៅវិទ្យាស្ថានថាមពលអាតូមិកដាក់ឈ្មោះតាម។ I.V. Kurchatov នៅទីក្រុងមូស្គូ។ នៅ ខ j ~ ខ q យើងទទួលបានការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ pinch ជាមួយវាលម៉ាញេទិកបញ្ច្រាស។

នៅក្នុងវិធីទីពីរ របុំវីសពិសេសត្រូវបានប្រើនៅជុំវិញអង្គជំនុំជម្រះប្លាស្មា toroidal ដើម្បីធានាបាននូវលំនឹងនៃប្លាស្មាដែលបានបង្ខាំង។ ចរន្តនៅក្នុងរបុំទាំងនេះបង្កើតជាដែនម៉ាញេទិកដ៏ស្មុគស្មាញ ដែលនាំទៅដល់ការបង្វិលខ្សែនៃកម្លាំងនៃវាលសរុបនៅខាងក្នុងទ្រនិច។ ការដំឡើងបែបនេះត្រូវបានគេហៅថា stellarator ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅសាកលវិទ្យាល័យ Princeton (សហរដ្ឋអាមេរិក) ដោយ L. Spitzer និងសហការីរបស់គាត់។

តូម៉ាក់។

ប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់មួយដែលការបង្ខាំងនៃ toroidal plasma អាស្រ័យគឺ "រឹមស្ថេរភាព" q, ស្មើ rB j/ R.B. q, កន្លែងណា rនិង រគឺជាកាំតូច និងធំនៃប្លាស្មា toroidal រៀងគ្នា។ នៅកម្រិតទាប qអស្ថេរភាព helical អាចនឹងវិវឌ្ឍន៍ - analogue នៃអស្ថេរភាពនៃការពត់កោងនៃ pinch ត្រង់មួយ។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រនៅទីក្រុងមូស្គូបានពិសោធន៍បង្ហាញថាពេលណា q> 1 (ឧ។ ខ j ខ q) លទ្ធភាពនៃការកើតឡើងនៃអស្ថេរភាពវីសត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង។ នេះធ្វើឱ្យវាអាចប្រើកំដៅដែលបង្កើតដោយចរន្តប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពដើម្បីកំដៅប្លាស្មា។ ជាលទ្ធផលនៃការស្រាវជ្រាវជាច្រើនឆ្នាំ លក្ខណៈរបស់ tokamaks មានភាពប្រសើរឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ ជាពិសេសដោយសារតែការបង្កើនឯកសណ្ឋានវាល និងការសម្អាតប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនៃបន្ទប់បូមធូលី។

លទ្ធផលលើកទឹកចិត្តដែលទទួលបាននៅក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ីបានជំរុញការបង្កើត tokamaks នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ជាច្រើននៅជុំវិញពិភពលោក ហើយការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធរបស់ពួកគេបានក្លាយជាប្រធានបទនៃការស្រាវជ្រាវដែលពឹងផ្អែកខ្លាំង។

កំដៅ Ohmic នៃប្លាស្មានៅក្នុង tokamak គឺមិនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីអនុវត្តប្រតិកម្ម thermonuclear fusion ។ នេះគឺដោយសារតែការពិតដែលថានៅពេលដែលប្លាស្មាត្រូវបានកំដៅភាពធន់ទ្រាំអគ្គិសនីរបស់វាថយចុះយ៉ាងខ្លាំងហើយជាលទ្ធផលការបង្កើតកំដៅក្នុងកំឡុងពេលឆ្លងកាត់នៃចរន្តមានការថយចុះយ៉ាងខ្លាំង។ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការបង្កើនចរន្តនៅក្នុង tokamak លើសពីដែនកំណត់ជាក់លាក់មួយ ចាប់តាំងពីខ្សែប្លាស្មាអាចបាត់បង់ស្ថេរភាព ហើយត្រូវបានគេបោះទៅលើជញ្ជាំងនៃអង្គជំនុំជម្រះ។ ដូច្នេះវិធីសាស្រ្តបន្ថែមផ្សេងៗត្រូវបានប្រើដើម្បីកំដៅប្លាស្មា។ ប្រសិទ្ធភាពបំផុតនៃពួកគេគឺការចាក់ធ្នឹមអាតូមអព្យាក្រឹតថាមពលខ្ពស់ និងការ irradiation មីក្រូវ៉េវ។ ក្នុងករណីដំបូង អ៊ីយ៉ុងដែលបង្កើនល្បឿនដល់ថាមពលពី 50-200 keV ត្រូវបានបន្សាប (ដើម្បីជៀសវាង "ការឆ្លុះបញ្ចាំង" ត្រឡប់មកវិញដោយវាលម៉ាញេទិកនៅពេលបញ្ចូលទៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះ) ហើយចាក់ចូលទៅក្នុងប្លាស្មា។ នៅទីនេះពួកគេត្រូវបាន ionized ម្តងទៀតហើយនៅក្នុងដំណើរការនៃការប៉ះទង្គិចគ្នាផ្តល់ឱ្យឡើងថាមពលរបស់ពួកគេទៅប្លាស្មា។ ក្នុងករណីទី 2 វិទ្យុសកម្មមីក្រូវ៉េវត្រូវបានគេប្រើប្រេកង់ដែលស្មើនឹងប្រេកង់អ៊ីយ៉ុងស៊ីក្លូតុង (ភាពញឹកញាប់នៃការបង្វិលអ៊ីយ៉ុងក្នុងដែនម៉ាញេទិក) ។ នៅប្រេកង់នេះ ប្លាស្មាក្រាស់មានឥរិយាបទដូចជារាងកាយខ្មៅពិតប្រាកដ ពោលគឺឧ។ ស្រូបយកថាមពលនៃឧប្បត្តិហេតុទាំងស្រុង។ នៅ JET tokamak នៃសហភាពអឺរ៉ុប ប្លាស្មាដែលមានសីតុណ្ហភាពអ៊ីយ៉ុង 280 លាន Kelvin និងពេលវេលាបង្ខាំង 0.85 s ត្រូវបានទទួលដោយការចាក់នៃភាគល្អិតអព្យាក្រឹត។ ថាមពលកំដៅដែលឈានដល់ 2 MW ត្រូវបានទទួលដោយប្រើប្លាស្មា deuterium-tritium ។ រយៈពេលនៃការរក្សាប្រតិកម្មត្រូវបានកំណត់ដោយការលេចចេញនូវភាពមិនបរិសុទ្ធដោយសារការលេចចេញនូវជញ្ជាំងអង្គជំនុំជម្រះ៖ ភាពមិនបរិសុទ្ធជ្រាបចូលទៅក្នុងប្លាស្មា ហើយនៅពេលដែលអ៊ីយ៉ូដបានបង្កើនការបាត់បង់ថាមពលយ៉ាងខ្លាំងដោយសារវិទ្យុសកម្ម។ បច្ចុប្បន្ននេះ ការងារក្រោមកម្មវិធី JET គឺផ្តោតទៅលើការស្រាវជ្រាវទៅលើលទ្ធភាពនៃការគ្រប់គ្រងភាពមិនស្អាត និងដកចេញនូវអ្វីដែលគេហៅថា។ "ឧបករណ៍បំលែងម៉ាញេទិក" ។

Tokamaks ធំក៏ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅសហរដ្ឋអាមេរិកផងដែរ - TFTR នៅប្រទេសរុស្ស៊ី - T15 និងនៅប្រទេសជប៉ុន - JT60 ។ ការស្រាវជ្រាវដែលបានធ្វើឡើងនៅទីតាំងទាំងនេះ និងកន្លែងផ្សេងទៀតបានដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ដំណាក់កាលបន្ថែមទៀតនៃការងារនៅក្នុងវិស័យនៃការលាយបញ្ចូលគ្នានៃទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែដែលគ្រប់គ្រង៖ រ៉េអាក់ទ័រដ៏ធំមួយសម្រាប់ការធ្វើតេស្តបច្ចេកទេសគ្រោងនឹងដាក់ឱ្យដំណើរការនៅឆ្នាំ 2010 ។ គេរំពឹងថា នេះនឹងក្លាយជាកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងរួមគ្នារវាងសហរដ្ឋអាមេរិក រុស្ស៊ី សហភាពអឺរ៉ុប និងជប៉ុន។ សូម​មើល​ផង​ដែរថូកាម៉ាក់។

ច្រឹបវាលបញ្ច្រាស (FRP) ។

ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ POP ខុសពី tokamak នៅក្នុងនោះ។ ខ q ~ ខ j ប៉ុន្តែក្នុងករណីនេះទិសដៅនៃវាល toroidal នៅខាងក្រៅប្លាស្មាគឺផ្ទុយទៅនឹងទិសដៅរបស់វានៅខាងក្នុងជួរឈរប្លាស្មា។ J. Taylor បានបង្ហាញថាប្រព័ន្ធបែបនេះគឺស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពមួយដែលមានថាមពលតិចតួចហើយទោះបីជា q

អត្ថប្រយោជន៍នៃការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ POP គឺថានៅក្នុងវាសមាមាត្រនៃដង់ស៊ីតេថាមពល volumetric នៃប្លាស្មានិងដែនម៉ាញេទិក (តម្លៃ b) គឺធំជាងនៅក្នុង tokamak មួយ។ វាមានសារៈសំខាន់ជាមូលដ្ឋានដែល b មានទំហំធំតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន ព្រោះវានឹងកាត់បន្ថយវាល toroidal ដូច្នេះហើយកាត់បន្ថយថ្លៃដើមនៃឧបករណ៏ដែលបង្កើតវា និងរចនាសម្ព័ន្ធទ្រទ្រង់ទាំងមូល។ ភាពទន់ខ្សោយរបស់ POP គឺថាអ៊ីសូឡង់កម្ដៅនៃប្រព័ន្ធទាំងនេះគឺអាក្រក់ជាង tokamaks ហើយបញ្ហានៃការថែរក្សាវាលបញ្ច្រាសមិនត្រូវបានដោះស្រាយទេ។

តារានិករ។

នៅក្នុងតារានិករ វាលម៉ាញេទិក toroidal បិទជិតត្រូវបានបញ្ចូលដោយវាលដែលបង្កើតឡើងដោយវីសពិសេសដែលរុំជុំវិញតួកាមេរ៉ា។ ដែនម៉ាញេទិកសរុបរារាំងប្លាស្មាដែលរសាត់ចេញពីចំណុចកណ្តាល និងទប់ស្កាត់អស្ថិរភាពនៃម៉ាញ៉េតូអ៊ីដ្រូឌីណាមិកមួយចំនួន។ ប្លាស្មាខ្លួនវាអាចត្រូវបានបង្កើត និងកំដៅដោយវិធីសាស្រ្តណាមួយដែលប្រើក្នុង tokamak ។

អត្ថប្រយោជន៍ចម្បងរបស់តារានិករគឺថា វិធីសាស្ត្របង្ខាំងដែលប្រើនៅក្នុងវាមិនត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងវត្តមាននៃចរន្តនៅក្នុងប្លាស្មា (ដូចនៅក្នុង tokamaks ឬនៅក្នុងការដំឡើងដោយផ្អែកលើឥទ្ធិពល pinch) ហើយដូច្នេះ stellarator អាចដំណើរការក្នុងរបៀបស្ថានី។ លើសពីនេះ ការបង្វិលវីសអាចមានឥទ្ធិពល "បង្វែរ" ពោលគឺឧ។ បន្សុទ្ធប្លាស្មាចេញពីភាពមិនបរិសុទ្ធ និងលុបផលិតផលដែលមានប្រតិកម្ម។

ការបង្ខាំងប្លាស្មានៅក្នុងក្រុមតារានិករត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយនៅកន្លែងនានាក្នុងសហភាពអឺរ៉ុប រុស្ស៊ី ជប៉ុន និងសហរដ្ឋអាមេរិក។ នៅឯតារានិករ Wendelstein VII នៅប្រទេសអាឡឺម៉ង់ វាអាចរក្សាប្លាស្មាដែលមិនមានចរន្តជាមួយនឹងសីតុណ្ហភាពលើសពី 5 × 10 6 ខេលវីន ដោយកំដៅវាដោយការចាក់ធ្នឹមអាតូមដែលមានថាមពលខ្ពស់។

ការសិក្សាទ្រឹស្តី និងពិសោធន៍ថ្មីៗបានបង្ហាញថា នៅក្នុងការដំឡើងដែលបានពិពណ៌នាភាគច្រើន និងជាពិសេសនៅក្នុងប្រព័ន្ធ toroidal ដែលបិទជិត ពេលវេលាបង្ខាំងប្លាស្មាអាចត្រូវបានបង្កើនដោយការបង្កើនវិមាត្ររ៉ាឌីកាល់របស់វា និងដែនម៉ាញេទិកដែលបង្ខាំង។ ឧទាហរណ៍សម្រាប់ tokamak វាត្រូវបានគណនាថាលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យរបស់ Lawson នឹងពេញចិត្ត (និងសូម្បីតែរឹមខ្លះ) នៅកម្លាំងវាលម៉ាញេទិក ~ 50 x 100 kG និងកាំតូចមួយនៃអង្គជំនុំជម្រះ toroidal ប្រហាក់ប្រហែល។ 2 m. ទាំងនេះគឺជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃការដំឡើងសម្រាប់អគ្គិសនី 1000 MW ។

នៅពេលបង្កើតការដំឡើងដ៏ធំបែបនេះជាមួយនឹងការបង្ខាំងប្លាស្មាម៉ាញេទិកបញ្ហាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីទាំងស្រុងកើតឡើង។ ដើម្បីបង្កើតវាលម៉ាញេទិកនៃលំដាប់ 50 kG ក្នុងបរិមាណជាច្រើនម៉ែត្រគូបដោយប្រើឧបករណ៏ស្ពាន់ដែលត្រជាក់ដោយទឹកប្រភពអគ្គីសនីដែលមានសមត្ថភាពជាច្រើនរយមេហ្គាវ៉ាត់នឹងត្រូវបានទាមទារ។ ដូច្នេះវាច្បាស់ណាស់ថា របុំរបុំខ្សែត្រូវតែធ្វើពីវត្ថុធាតុ superconducting ដូចជាយ៉ាន់ស្ព័រនៃ niobium ជាមួយ titanium ឬសំណប៉ាហាំង។ ភាពធន់នៃវត្ថុធាតុទាំងនេះទៅនឹងចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុងស្ថានភាព superconducting គឺសូន្យ ហើយដូច្នេះចំនួនអគ្គិសនីអប្បបរមានឹងត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីរក្សាវាលម៉ាញេទិក។

បច្ចេកវិទ្យារ៉េអាក់ទ័រ។

ការរំពឹងទុកសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវ thermonuclear ។

ការពិសោធន៍ដែលបានអនុវត្តលើការដំឡើងប្រភេទ tokamak បានបង្ហាញថាប្រព័ន្ធនេះគឺមានជោគជ័យខ្លាំងណាស់ ជាមូលដ្ឋានដែលអាចធ្វើទៅបានសម្រាប់រ៉េអាក់ទ័រ CTS ។ លទ្ធផលល្អបំផុតរហូតមកដល់បច្ចុប្បន្នត្រូវបានទទួលជាមួយ tokamaks ហើយមានសង្ឃឹមថាជាមួយនឹងការកើនឡើងដែលត្រូវគ្នានៃទំហំនៃការដំឡើង វានឹងអាចអនុវត្ត CTS ឧស្សាហកម្មលើពួកគេ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ tokamak មិនសន្សំសំចៃគ្រប់គ្រាន់ទេ។ ដើម្បីលុបបំបាត់គុណវិបត្តិនេះ វាចាំបាច់ដែលវាដំណើរការមិននៅក្នុងរបៀបជីពចរ ដូចពេលនេះទេ ប៉ុន្តែនៅក្នុងរបៀបបន្ត។ ប៉ុន្តែទិដ្ឋភាពរូបវន្តនៃបញ្ហានេះមិនទាន់ត្រូវបានសិក្សាគ្រប់គ្រាន់នៅឡើយ។ វាក៏ចាំបាច់ផងដែរក្នុងការអភិវឌ្ឍមធ្យោបាយបច្ចេកទេសដែលនឹងធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រប្លាស្មានិងលុបបំបាត់អស្ថិរភាពរបស់វា។ ដោយមើលឃើញពីចំណុចទាំងអស់នេះ យើងមិនគួរភ្លេចអំពីអ្វីដែលអាចទៅរួចនោះទេ ទោះបីជាមិនសូវមានការអភិវឌ្ឍន៍ក៏ដោយ ជម្រើសសម្រាប់រ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear ឧទាហរណ៍ តារានិករ ឬឧបករណ៍បំប្លែងវាល។ ស្ថានភាពនៃការស្រាវជ្រាវនៅក្នុងតំបន់នេះបានឈានដល់ដំណាក់កាលដែលមានការរចនារ៉េអាក់ទ័រគំនិតសម្រាប់ប្រព័ន្ធបង្ខាំងម៉ាញេទិកភាគច្រើនសម្រាប់ប្លាស្មាដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងសម្រាប់ប្រព័ន្ធបង្ខាំងនិចលភាពមួយចំនួន។ ឧទាហរណ៏នៃការអភិវឌ្ឍន៍ឧស្សាហកម្មនៃ tokamak គឺគម្រោង Aries (សហរដ្ឋអាមេរិក) ។

ប្រតិកម្ម thermonuclear- នេះ​ជា​ប្រតិកម្ម​នៃ​ការ​លាយ​បញ្ចូល​គ្នា​នៃ​ស្នូល​ពន្លឺ​ទៅ​ជា​ទម្ងន់​ធ្ងន់​ជាង។

សម្រាប់ការអនុវត្តរបស់វា វាចាំបាច់ដែលស្នូលដើម ឬស្នូលពន្លឺចូលមកជិតចម្ងាយស្មើនឹង ឬតិចជាងកាំនៃលំហនៃសកម្មភាពនៃកម្លាំងទាក់ទាញនុយក្លេអ៊ែរ (ពោលគឺទៅចម្ងាយ 10-15 ម៉ែត្រ)។ វិធីសាស្រ្តទៅវិញទៅមកនៃស្នូលនេះត្រូវបានរារាំងដោយកម្លាំងច្រានចោលរបស់ Coulomb ដែលធ្វើសកម្មភាពរវាងស្នូលដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាន។ ដើម្បីឱ្យប្រតិកម្មលាយបញ្ចូលគ្នាកើតឡើង វាចាំបាច់ក្នុងការកំដៅសារធាតុដែលមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់ទៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជ្រុល (តាមលំដាប់នៃរាប់រយលាន Kelvin) ដូច្នេះថាមពល kinetic នៃចលនាកម្ដៅនៃស្នូលគឺគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីយកឈ្នះ Coulomb ។ កម្លាំងដែលគួរឱ្យស្អប់ខ្ពើម។ នៅសីតុណ្ហភាពបែបនេះសារធាតុមាននៅក្នុងទម្រង់ប្លាស្មា។ ដោយសារការលាយបញ្ចូលគ្នាអាចកើតឡើងនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ខ្លាំង ប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរត្រូវបានគេហៅថា ប្រតិកម្ម thermonuclear (មកពីភាសាក្រិច។ ទែរម៉ូ"កំដៅ, កំដៅ") ។

ប្រតិកម្ម Thermonuclear បញ្ចេញថាមពលដ៏ធំសម្បើម។ ឧទាហរណ៍នៅក្នុងប្រតិកម្មនៃការសំយោគ deuterium ជាមួយនឹងការបង្កើតអេលីយ៉ូម

\(~^2_1D + \ ^2_1D \to \ ^3_2He + \ ^1_0n\)

3.2 MeV នៃថាមពលត្រូវបានបញ្ចេញ។ នៅក្នុងប្រតិកម្មនៃការសំយោគ deuterium ជាមួយនឹងការបង្កើត tritium

\(~^2_1D + \ ^2_1D \to \ ^3_1T + \ ^1_1p\)

ថាមពល 4.0 MeV ត្រូវបានបញ្ចេញ ហើយនៅក្នុងប្រតិកម្ម

\(~^2_1D + \ ^3_1T \to \ ^4_2He + \ ^1_0n\)

ថាមពល 17.6 MeV ត្រូវបានបញ្ចេញ។

អង្ករ។ 1. គ្រោងការណ៍នៃប្រតិកម្ម deuterium-tritium

បច្ចុប្បន្ននេះប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលត្រូវបានគ្រប់គ្រងត្រូវបានអនុវត្តដោយការសំយោគ deuterium \(~^2H\) និង tritium \(~^3H\) ។ ទុនបំរុងរបស់ Deuterium គួរតែមានរយៈពេលរាប់លានឆ្នាំ ហើយទុនបម្រុងលីចូមដែលអាចជីកបានយ៉ាងងាយស្រួល (ដើម្បីផលិតទ្រីយ៉ូម) គឺគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ផ្គត់ផ្គង់តម្រូវការរាប់រយឆ្នាំ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយក្នុងអំឡុងពេលប្រតិកម្មនេះភាគច្រើន (ច្រើនជាង 80%) នៃថាមពល kinetic ដែលត្រូវបានបញ្ចេញចេញមកពីនឺត្រុង។ ជាលទ្ធផលនៃការប៉ះទង្គិចនៃបំណែកជាមួយអាតូមផ្សេងទៀតថាមពលនេះត្រូវបានបម្លែងទៅជាថាមពលកម្ដៅ។ លើសពីនេះ នឺត្រុងលឿនបង្កើតបរិមាណសំណល់វិទ្យុសកម្មយ៉ាងច្រើន។

ដូច្នេះការសន្យាបំផុតគឺប្រតិកម្ម "គ្មាននឺត្រុង" ឧទាហរណ៍ deuterium + helium-3 ។

\(~D + \ ^3He \to \ ^4He + p\)

ប្រតិកម្មនេះមិនមានទិន្នផលនឺត្រុងទេ ដែលដកផ្នែកសំខាន់នៃថាមពល និងបង្កើតវិទ្យុសកម្មដែលបណ្ដាលមកពីក្នុងការរចនារ៉េអាក់ទ័រ។ លើសពីនេះទៀតទុនបំរុងនៃ helium-3 នៅលើផែនដីមានចាប់ពី 500 គីឡូក្រាមដល់ 1 តោនប៉ុន្តែនៅលើព្រះច័ន្ទវាត្រូវបានគេរកឃើញក្នុងបរិមាណសំខាន់ៗ: រហូតដល់ 10 លានតោន (យោងទៅតាមការប៉ាន់ស្មានអប្បបរមា - 500 ពាន់តោន) ។ ទន្ទឹមនឹងនេះ វាអាចត្រូវបានផលិតយ៉ាងងាយស្រួលនៅលើផែនដីពីលីចូម-៦ ដែលរីករាលដាលនៅក្នុងធម្មជាតិ ដោយប្រើរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអ៊ែរដែលមានស្រាប់។

អាវុធកម្ដៅ

នៅលើផែនដី ប្រតិកម្ម thermonuclear លើកដំបូងត្រូវបានអនុវត្តក្នុងអំឡុងពេលការផ្ទុះគ្រាប់បែកអ៊ីដ្រូសែននៅថ្ងៃទី 12 ខែសីហាឆ្នាំ 1953 នៅឯកន្លែងសាកល្បង Semipalatinsk ។ "ឪពុករបស់នាង" គឺជាអ្នកសិក្សា Andrei Dmitrievich Sakharov ដែលទទួលបានងារជាវីរៈបុរសនៃការងារសង្គមនិយមបីដងសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍអាវុធនុយក្លេអ៊ែរ។ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលត្រូវការសម្រាប់ការចាប់ផ្តើមនៃប្រតិកម្ម thermonuclear នៅក្នុងគ្រាប់បែកអ៊ីដ្រូសែនត្រូវបានទទួលជាលទ្ធផលនៃការផ្ទុះនៃគ្រាប់បែកអាតូមិករួមបញ្ចូលនៅក្នុងសមាសភាពរបស់វាដែលដើរតួជាអ្នកបំផ្ទុះ។ ប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលផ្ទុះគ្រាប់បែកអ៊ីដ្រូសែនគឺមិនអាចគ្រប់គ្រងបាន។

អង្ករ។ 2. គ្រាប់បែកអ៊ីដ្រូសែន

សូម​មើល​ផង​ដែរ

គ្រប់គ្រងប្រតិកម្ម thermonuclear

ប្រសិនបើនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃផែនដី គេអាចអនុវត្តប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលអាចគ្រប់គ្រងបានយ៉ាងងាយស្រួល មនុស្សជាតិនឹងទទួលបានប្រភពថាមពលដែលមិនអាចខ្វះបាន ព្រោះថាបំរុងអ៊ីដ្រូសែននៅលើផែនដីមានច្រើនណាស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការលំបាកផ្នែកបច្ចេកទេសដ៏អស្ចារ្យឈរនៅក្នុងវិធីនៃការអនុវត្តប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលគ្រប់គ្រងដោយអំណោយផលប្រកបដោយថាមពល។ ដំបូងបង្អស់វាចាំបាច់ក្នុងការបង្កើតសីតុណ្ហភាពនៃលំដាប់នៃ 10 8 K. សីតុណ្ហភាពខ្ពស់បែបនេះអាចទទួលបានដោយការបង្កើតចរន្តអគ្គិសនីដែលមានថាមពលខ្ពស់នៅក្នុងប្លាស្មា។

តូម៉ាក់

វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានប្រើនៅក្នុងការដំឡើងប្រភេទ "Tokamak" (TO-riodal CHAMBER with Magnetic Coils) ដែលបង្កើតឡើងដំបូងនៅវិទ្យាស្ថានថាមពលអាតូមិកដាក់ឈ្មោះតាម។ I.V. Kurchatova ។ នៅក្នុងការដំឡើងបែបនេះប្លាស្មាត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងបន្ទប់ toroidal ដែលជារបុំទីពីរនៃប្រដាប់បំលែងជីពចរដ៏មានឥទ្ធិពល។ របុំបឋមរបស់វាត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងធនាគារនៃ capacitors ដែលមានសមត្ថភាពធំណាស់។ បន្ទប់នេះត្រូវបានបំពេញដោយ deuterium ។ នៅពេលដែលថ្មរបស់ capacitors ត្រូវបានរំសាយចេញតាមរយៈខ្យល់បឋមនៅក្នុងបន្ទប់ toroidal វាលអគ្គិសនី vortex រំភើបដែលបណ្តាលឱ្យអ៊ីយ៉ូដនៃ deuterium និងរូបរាងនៃជីពចរដ៏មានឥទ្ធិពលនៃចរន្តអគ្គិសនីនៅក្នុងវា ដែលនាំឱ្យមានកំដៅខ្លាំងនៃឧស្ម័ន និង ការបង្កើតប្លាស្មាដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលប្រតិកម្ម thermonuclear អាចកើតឡើង។

អង្ករ។ 3. ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃប្រតិបត្តិការរបស់រ៉េអាក់ទ័រ

ការលំបាកចម្បងគឺរក្សាប្លាស្មានៅខាងក្នុងអង្គជំនុំជម្រះសម្រាប់ 0.1-1 s ដោយមិនមានទំនាក់ទំនងរបស់វាជាមួយជញ្ជាំងនៃអង្គជំនុំជម្រះទេព្រោះវាមិនមានសម្ភារៈដែលអាចទប់ទល់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់បែបនេះបានទេ។ ការលំបាកនេះអាចត្រូវបានយកឈ្នះដោយផ្នែកដោយមានជំនួយពីវាលម៉ាញេទិក toroidal ដែលកាមេរ៉ាស្ថិតនៅ។ ក្រោមឥទិ្ធពលនៃកម្លាំងម៉ាញេទិក ប្លាស្មាត្រូវបានបង្វិលទៅជាខ្សែ ហើយដូចដែលវាត្រូវបាន "ព្យួរ" នៅលើបន្ទាត់អាំងឌុចស្យុងដែនម៉ាញេទិក ដោយមិនប៉ះជញ្ជាំងនៃអង្គជំនុំជម្រះ។

ការចាប់ផ្តើមនៃយុគសម័យទំនើបក្នុងការសិក្សាអំពីលទ្ធភាពនៃការលាយបញ្ចូលគ្នានៃទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែគួរតែត្រូវបានពិចារណានៅឆ្នាំ 1969 នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាព 3 អង្សារសេត្រូវបានឈានដល់ក្នុងប្លាស្មាដែលមានបរិមាណប្រហែល 1 ម 3 នៅការដំឡើង Tokamak T3 របស់រុស្ស៊ី។ បន្ទាប់ពីនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជុំវិញពិភពលោកបានទទួលស្គាល់ការរចនា tokamak ថាជាការសន្យាបំផុតសម្រាប់ការបង្ខាំងប្លាស្មាម៉ាញេទិក។ ក្នុងរយៈពេលពីរបីឆ្នាំ ការសម្រេចចិត្តដិតមួយត្រូវបានធ្វើឡើងដើម្បីបង្កើតការដំឡើង JET (Joint European Torus) ជាមួយនឹងបរិមាណប្លាស្មាធំជាង (100 ម 3) ។ វដ្តប្រតិបត្តិការរបស់អង្គភាពគឺប្រហែល 1 នាទី ចាប់តាំងពីឧបករណ៏ toroidal របស់វាត្រូវបានធ្វើពីទង់ដែង ហើយឡើងកំដៅយ៉ាងលឿន។ ការដំឡើងនេះបានចាប់ផ្តើមដំណើរការនៅឆ្នាំ 1983 ហើយនៅតែជាតូកាម៉ាក់ដ៏ធំបំផុតរបស់ពិភពលោកដោយផ្តល់កំដៅប្លាស្មាដល់សីតុណ្ហភាព 150 ម៉ែតអង្សាសេ។

អង្ករ។ 4. ការរចនារ៉េអាក់ទ័រ JET

ក្នុងឆ្នាំ 2006 តំណាងនៃប្រទេសរុស្ស៊ី កូរ៉េខាងត្បូង ចិន ជប៉ុន ឥណ្ឌា សហភាពអឺរ៉ុប និងសហរដ្ឋអាមេរិកបានចុះហត្ថលេខាលើកិច្ចព្រមព្រៀងមួយនៅទីក្រុងប៉ារីស ដើម្បីចាប់ផ្តើមការងារលើការសាងសង់រ៉េអាក់ទ័រពិសោធន៍ តូម៉ាក់អន្តរជាតិ (ITER) ដំបូងបង្អស់។ របុំម៉ាញេទិចរបស់ម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រ ITER នឹងផ្អែកលើវត្ថុធាតុបញ្ជូនបន្តបន្ទាប់បន្សំ (ជាគោលការណ៍ អនុញ្ញាតឱ្យដំណើរការបន្តដរាបណាចរន្តត្រូវបានរក្សានៅក្នុងប្លាស្មា) ដូច្នេះអ្នករចនាសង្ឃឹមថានឹងផ្តល់នូវវដ្តកាតព្វកិច្ចដែលមានការធានាយ៉ាងហោចណាស់ 10 នាទី។

អង្ករ។ 5. ការរចនារ៉េអាក់ទ័រ ITER ។

រ៉េអាក់ទ័រនេះនឹងត្រូវសាងសង់នៅជិតទីក្រុង Cadarache ដែលមានចម្ងាយ 60 គីឡូម៉ែត្រពីទីក្រុង Marseille ភាគខាងត្បូងនៃប្រទេសបារាំង។ ការងាររៀបចំការដ្ឋាននឹងចាប់ផ្តើមនៅនិទាឃរដូវក្រោយ។ ការសាងសង់រ៉េអាក់ទ័រខ្លួនឯងគ្រោងនឹងចាប់ផ្តើមនៅឆ្នាំ ២០០៩។

ការ​សាង​សង់​នឹង​មាន​រយៈ​ពេល​ដប់​ឆ្នាំ ការងារ​នៅ​លើ​រ៉េអាក់ទ័រ​ត្រូវ​បាន​គេ​រំពឹង​ថា​នឹង​ត្រូវ​ធ្វើ​រយៈ​ពេល​ម្ភៃ​ឆ្នាំ។ ការចំណាយសរុបនៃគម្រោងនេះគឺប្រហែល 10 ពាន់លានដុល្លារ។ សែសិបភាគរយនៃការចំណាយនឹងត្រូវបង់ដោយសហភាពអឺរ៉ុប ហុកសិបភាគរយនឹងត្រូវបានចែករំលែកស្មើគ្នាដោយអ្នកចូលរួមគម្រោងផ្សេងទៀត។

សូម​មើល​ផង​ដែរ

1. រ៉េអាក់ទ័រ Fusion ពិសោធន៍អន្តរជាតិ
2. ការ​ដំឡើង​ថ្មី​សម្រាប់​ការ​ដាក់​ឱ្យ​ដំណើរការ​ការ​លាយ​បញ្ចូល​គ្នា​នូវ​ទែម៉ូនុយក្លេអ៊ែ៖ ០១/២៥/២០១០

ការលាយឡាស៊ែរ (LSF)

មធ្យោបាយមួយទៀតដើម្បីសម្រេចបាននូវគោលដៅនេះគឺការលាយបញ្ចូលគ្នារវាងទែម៉ូនុយក្លេអ៊ែឡាស៊ែរ។ ខ្លឹមសារនៃវិធីសាស្ត្រនេះមានដូចខាងក្រោម។ ល្បាយទឹកកកនៃ deuterium និង tritium ដែលត្រូវបានរៀបចំក្នុងទម្រង់ជាបាល់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតតិចជាង 1 មីលីម៉ែត្រត្រូវបាន irradiated ស្មើៗគ្នាពីគ្រប់ជ្រុងទាំងអស់ជាមួយនឹងកាំរស្មីឡាស៊ែរដ៏មានឥទ្ធិពល។ នេះនាំឱ្យមានកំដៅនិងការហួតនៃសារធាតុពីផ្ទៃនៃបាល់។ ក្នុងករណីនេះសម្ពាធនៅខាងក្នុងបាល់កើនឡើងដល់តម្លៃនៃលំដាប់ 10 15 Pa ។ ក្រោមឥទិ្ធពលនៃសម្ពាធបែបនេះ ការកើនឡើងនៃដង់ស៊ីតេ និងការឡើងកំដៅខ្លាំងនៃសារធាតុនៅក្នុងផ្នែកកណ្តាលនៃបាល់កើតឡើង ហើយប្រតិកម្ម thermonuclear ចាប់ផ្តើម។

ផ្ទុយទៅនឹងការបង្ខាំងប្លាស្មាម៉ាញេទិក នៅក្នុងការបង្ខាំងឡាស៊ែរ ពេលវេលានៃការបង្ខាំង (ឧទាហរណ៍ អាយុកាលនៃប្លាស្មាដែលមានដង់ស៊ីតេ និងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលកំណត់រយៈពេលនៃប្រតិកម្ម thermonuclear) គឺ 10–10 – 10–11 វិនាទី ដូច្នេះ LTS អាចត្រឹមតែ បានអនុវត្តនៅក្នុងរបៀបជីពចរ។ សំណើ​ប្រើ​ឡាស៊ែរ​សម្រាប់​ការ​លាយ​បញ្ចូល​គ្នា​ដោយ​ទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែ​ត្រូវ​បាន​ធ្វើ​ឡើង​ដំបូង​នៅ​វិទ្យាស្ថាន​រូបវិទ្យា។ P. N. Lebedev នៃបណ្ឌិតសភាវិទ្យាសាស្ត្រសហភាពសូវៀតក្នុងឆ្នាំ 1961 ដោយ N.G. Basov និង O. N. Krokhin ។

នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Lawrence Livermore ក្នុងរដ្ឋកាលីហ្វ័រញ៉ា ការសាងសង់អគារឡាស៊ែរដ៏មានឥទ្ធិពលបំផុតរបស់ពិភពលោកត្រូវបានបញ្ចប់ (ឧសភា 2009)។ វាត្រូវបានគេហៅថា US National Ignition Facility (NIF) ។ ការសាងសង់មានរយៈពេល 12 ឆ្នាំ។ 3.5 ពាន់លានដុល្លារត្រូវបានចំណាយលើឡាស៊ែរ។

អង្ករ។ 7. ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃ ULS

NIF គឺផ្អែកលើឡាស៊ែរដ៏មានអានុភាពចំនួន 192 ដែលនឹងត្រូវបានដឹកនាំក្នុងពេលដំណាលគ្នានៅគោលដៅស្វ៊ែរមួយមិល្លីម៉ែត្រ (ប្រហែល 150 មីក្រូក្រាមនៃឥន្ធនៈទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែ - ល្បាយនៃ deuterium និង tritium; នៅពេលអនាគត tritium វិទ្យុសកម្មអាចត្រូវបានជំនួសដោយអ៊ីសូតូបស្រាលនៃ helium-3 ។ ) ជាលទ្ធផល សីតុណ្ហភាពនៃគោលដៅនឹងឡើងដល់ 100 លានដឺក្រេ ខណៈដែលសម្ពាធនៅក្នុងបាល់នឹងខ្ពស់ជាងសម្ពាធបរិយាកាសផែនដី 100 ពាន់លានដង។

សូម​មើល​ផង​ដែរ

1. ការលាយបញ្ចូលគ្នានៃទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែដែលគ្រប់គ្រង៖ TOKAMAKI ធៀបនឹងការលាយឡាស៊ែរ 05/16/2009

គុណសម្បត្តិនៃការសំយោគ

អ្នក​គាំទ្រ​នៃ​ការ​ប្រើ​រ៉េអាក់ទ័រ​លាយ​ដើម្បី​ផលិត​អគ្គិសនី​លើក​ឡើង​អំពី​អំណះអំណាង​ដូច​ខាង​ក្រោម​ជា​ការ​ពេញ​ចិត្ត​របស់​ពួក​គេ៖

• ជាក់ស្តែង ទុនបម្រុងឥន្ធនៈដែលមិនអាចខ្វះបាន (អ៊ីដ្រូសែន)។ ឧទាហរណ៍ បរិមាណធ្យូងថ្មដែលត្រូវការសម្រាប់ដំណើរការរោងចក្រថាមពលកំដៅដែលមានសមត្ថភាព 1 GW គឺ 10,000 តោនក្នុងមួយថ្ងៃ (រថយន្តផ្លូវរថភ្លើងចំនួនដប់) ហើយរោងចក្រ thermonuclear ដែលមានថាមពលដូចគ្នានឹងប្រើប្រាស់ប្រហែល 1 គីឡូក្រាមនៃល្បាយក្នុងមួយថ្ងៃ។ ឃ + ធ . បឹងទំហំមធ្យមអាចផ្តល់ថាមពលដល់ប្រទេសណាក៏បានរាប់រយឆ្នាំ។ នេះធ្វើឱ្យវាមិនអាចទៅរួចទេសម្រាប់ប្រទេសមួយ ឬមួយក្រុមដើម្បីផ្តាច់មុខលើប្រេងឥន្ធនៈ។
• អវត្តមាននៃផលិតផលចំហេះ;
• មិនចាំបាច់ប្រើសម្ភារៈដែលអាចប្រើដើម្បីផលិតអាវុធនុយក្លេអ៊ែរ ដូច្នេះការលុបបំបាត់ករណីនៃការបំផ្លិចបំផ្លាញ និងអំពើភេរវកម្ម។
• បើប្រៀបធៀបទៅនឹងរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអ៊ែរ បរិមាណតិចតួចនៃកាកសំណល់វិទ្យុសកម្មដែលមានអាយុកាលពាក់កណ្តាលខ្លីត្រូវបានផលិត។
• ប្រតិកម្មលាយបញ្ចូលគ្នាមិនបង្កើតការបំភាយកាបូនឌីអុកស៊ីតបរិយាកាស ដែលជាការរួមចំណែកដ៏សំខាន់ដល់ការឡើងកំដៅផែនដី។

ហេតុ​អ្វី​បាន​ជា​ការ​បង្កើត​ការ​ដំឡើង​ទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែ​ត្រូវ​ចំណាយ​ពេល​យូរ​ម្ល៉េះ?

1. តាំងពីយូរយារណាស់មកហើយ វាត្រូវបានគេជឿថាបញ្ហានៃការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែងនៃថាមពលលាយបញ្ចូលគ្នារវាង thermonuclear មិនតម្រូវឱ្យមានការសម្រេចចិត្ត និងសកម្មភាពបន្ទាន់នោះទេ ចាប់តាំងពីត្រលប់ទៅទសវត្សរ៍ទី 80 នៃសតវត្សទីចុងក្រោយ ប្រភពឥន្ធនៈហ្វូស៊ីលហាក់ដូចជាមិនចេះអស់ ហើយបញ្ហាបរិស្ថាន និងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ។ មិន​ខ្វល់​ពី​សាធារណជន។ ផ្អែកលើការប៉ាន់ស្មានពីការស្ទាបស្ទង់ភូមិសាស្ត្រអាមេរិក (២០០៩) កំណើនផលិតកម្មប្រេងពិភពលោកនឹងបន្តមិនលើសពី ២០ ឆ្នាំខាងមុខ (អ្នកជំនាញផ្សេងទៀតព្យាករណ៍ថាផលិតកម្មប្រេងនឹងឈានដល់កម្រិតកំពូលក្នុងរយៈពេល ៥-១០ ឆ្នាំ) បន្ទាប់ពីនោះបរិមាណនៃ ប្រេងដែលផលិតនឹងចាប់ផ្តើមថយចុះក្នុងអត្រាប្រហែល 3% ក្នុងមួយឆ្នាំ។ ទស្សនវិស័យសម្រាប់ផលិតកម្មឧស្ម័នធម្មជាតិមើលទៅមិនប្រសើរជាងនេះទេ។ ជាធម្មតាវាត្រូវបានគេនិយាយថាយើងនឹងមានធ្យូងថ្មគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់រយៈពេល 200 ឆ្នាំទៀត ប៉ុន្តែការព្យាករណ៍នេះគឺផ្អែកលើការរក្សាកម្រិតផលិតកម្ម និងការប្រើប្រាស់ដែលមានស្រាប់។ ទន្ទឹមនឹងនេះការប្រើប្រាស់ធ្យូងថ្មឥឡូវនេះកំពុងកើនឡើង 4.5% ក្នុងមួយឆ្នាំដែលកាត់បន្ថយរយៈពេលដែលបានរៀបរាប់ពី 200 ឆ្នាំមកត្រឹមតែ 50 ឆ្នាំ! តាមអ្វីដែលបាននិយាយ វាច្បាស់ណាស់ថាឥឡូវនេះយើងត្រូវរៀបចំសម្រាប់ទីបញ្ចប់ សម័យនៃការប្រើប្រាស់ឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល. 2. ការដំឡើង thermonuclear មិនអាចបង្កើត និងបង្ហាញក្នុងទំហំតូចបានទេ។ សមត្ថភាពវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកទេស និងគុណសម្បត្តិនៃការដំឡើងទែរម៉ូនុយក្លេអ៊ែ អាចត្រូវបានសាកល្បង និងបង្ហាញបានតែនៅស្ថានីយ៍ធំៗប៉ុណ្ណោះ ដូចជារ៉េអាក់ទ័រ ITER ដែលបានរៀបរាប់។ សង្គម​មិន​ទាន់​ត្រៀម​ខ្លួន​ជា​ស្រេច​ក្នុង​ការ​ផ្តល់​ហិរញ្ញប្បទាន​ដល់​គម្រោង​ធំៗ​បែប​នេះ​ទេ រហូត​ដល់​មាន​ទំនុក​ចិត្ត​គ្រប់គ្រាន់​ក្នុង​ការ​ជោគជ័យ។

ការលាយបញ្ចូលគ្នារវាង thermonuclear ដែលត្រូវបានគ្រប់គ្រង គឺជាដំណើរការរូបវិទ្យាដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយ ដែល (នៅតែស្ថិតក្នុងទ្រឹស្តី) អាចជួយសង្គ្រោះពិភពលោកពីការពឹងផ្អែកថាមពលលើប្រភពឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល។ ដំណើរការនេះត្រូវបានផ្អែកលើការសំយោគនៃស្នូលអាតូមពីស្រាលជាងទៅធ្ងន់ជាងជាមួយនឹងការបញ្ចេញថាមពល។ មិនដូចការប្រើប្រាស់អាតូមផ្សេងទៀតទេ - ការបញ្ចេញថាមពលពីវានៅក្នុងរ៉េអាក់ទ័រនុយក្លេអែរនៅពេលវារលាយ - ការលាយបញ្ចូលគ្នានៅលើក្រដាសនឹងលែងមានផលិតផលវិទ្យុសកម្ម។

រ៉េអាក់ទ័រ Fusion ធ្វើត្រាប់តាមដំណើរការនុយក្លេអ៊ែរនៅខាងក្នុងព្រះអាទិត្យ បំបែកអាតូមស្រាលៗជាមួយគ្នា ហើយប្រែក្លាយពួកវាទៅជាទម្ងន់ធ្ងន់ជាង ដោយបញ្ចេញថាមពលយ៉ាងច្រើនតាមដងផ្លូវ។ នៅលើព្រះអាទិត្យ ដំណើរការនេះត្រូវបានជំរុញដោយទំនាញផែនដី។ នៅលើផែនដី វិស្វករកំពុងព្យាយាមបង្កើតលក្ខខណ្ឌសម្រាប់ការលាយនុយក្លេអ៊ែរឡើងវិញ ដោយប្រើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ខ្លាំង តាមលំដាប់លំដោយ 150 លានដឺក្រេ ប៉ុន្តែពួកគេកំពុងមានបញ្ហាក្នុងការផ្ទុកប្លាស្មាដែលចាំបាច់សម្រាប់ផ្សំអាតូម។

ដំណោះស្រាយមួយក្នុងចំណោមដំណោះស្រាយដែលត្រូវបានសាងសង់ត្រូវបានតំណាងដោយ ITER ដែលពីមុនត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា International Thermonuclear Experimental Reactor ដែលត្រូវបានសាងសង់តាំងពីឆ្នាំ 2010 នៅទីក្រុង Caradaches ប្រទេសបារាំង។ ការពិសោធន៍ដំបូងដែលត្រូវបានគ្រោងទុកសម្រាប់ឆ្នាំ 2018 ត្រូវបានពន្យារពេលដល់ឆ្នាំ 2025 ។

កាលពីប៉ុន្មានថ្ងៃមុន យើងបានរាយការណ៍ថា ទីមួយ

វាត្រូវបានគេដឹងយ៉ាងច្បាស់ថានៅពេលដែលការបំបែកនុយក្លេអ៊ែរអាតូមិកធ្ងន់កំឡុងពេលប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ បរិមាណថាមពលដ៏ច្រើនត្រូវបានបញ្ចេញ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ គេអាចកំណត់បានថា ការលាយបញ្ចូលគ្នានៃស្នូលពន្លឺបញ្ចេញនូវបរិមាណថាមពលកាន់តែច្រើន។ ប្រតិកម្មបែបនេះត្រូវបានគេហៅថា thermonuclear ។

ធម្មជាតិនៃប្រតិកម្ម thermonuclear

ប្រតិកម្ម Thermonuclear គឺជាប្រតិកម្មនៃការលាយបញ្ចូលគ្នានៃស្នូលពន្លឺដែលកើតឡើងនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងបញ្ចេញថាមពលយ៉ាងច្រើន។ ការសំយោគអេលីយ៉ូមពីអ៊ីដ្រូសែនកើតឡើងនៅ t = 108 ˚C ។ ការសំយោគនៃអេលីយ៉ូមមួយក្រាមបញ្ចេញ 4.2*1011 J. ថាមពលនេះគឺស្មើនឹងថាមពលដែលបានបញ្ចេញក្នុងអំឡុងពេលការបំប្លែងពេញលេញនៃសារធាតុអ៊ុយរ៉ាញ៉ូម 4 ក្រាម ឬនៅពេលដុតប្រេងម៉ាស៊ូត 10 តោន។ ប្រតិកម្ម Thermonuclear អាចត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងផ្កាយ ដែលសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធនៃសារធាតុបង្កើតលក្ខខណ្ឌសមរម្យសម្រាប់ការរួមបញ្ចូលគ្នា។

ប្រតិកម្ម thermonuclear នៃការលាយអេលីយ៉ូមពាក់ព័ន្ធនឹងអ៊ីសូតូបអ៊ីដ្រូសែន៖ tritium និង deuterium៖

(1^2)H+(1^3)H→(2^4)He+(0^1)n

នៅពេលដែល deuterium និង tritium fuse ចូលទៅក្នុង helium nucleus នឺត្រុង និងថាមពល E = 17.6 MeV ត្រូវបានបញ្ចេញ។

លក្ខខណ្ឌសម្រាប់ប្រតិកម្ម thermonuclear

ដើម្បីឱ្យប្រតិកម្ម thermonuclear កើតឡើង លក្ខខណ្ឌមួយចំនួនត្រូវបានទាមទារ។ វាត្រូវបានទាមទារដើម្បីនាំយកស្នូលនៃអ៊ីសូតូបទាំងនេះមកជិតគ្នា។ នុយក្លេអ៊ែនៃអាតូមមានបន្ទុកវិជ្ជមាន ហើយដូច្នេះនៅពេលដែលពួកវារួមគ្នា កម្លាំង Coulomb ធ្វើសកម្មភាពដោយរុញច្រានបន្ទុកទាំងនេះឱ្យដាច់ពីគ្នា។

ដូច្នោះហើយ ដើម្បីឱ្យការលាយនុយក្លេអ៊ែរកើតឡើង កម្លាំងច្រណែនត្រូវតែយកឈ្នះ។ នេះគឺអាចធ្វើទៅបានលុះត្រាតែស្នូលខ្លួនឯងមានថាមពលខ្ពស់ខ្លាំង ជាចម្បងថាមពល kinetic នៃចលនា ពោលគឺនៅពេលដែលល្បឿនរបស់វាខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់។

ស្នូលអ៊ីសូតូមអាចមានល្បឿនបែបនេះតែនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ប៉ុណ្ណោះ។ វាចាំបាច់ក្នុងការផ្តល់ល្បឿនឱ្យភាគល្អិតគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីឱ្យពួកវាអាចចូលទៅជិតគ្នាទៅវិញទៅមកនៅចម្ងាយ ≈ 10^-14 ម៉ែត្រ។ នៅចម្ងាយបែបនេះ កម្លាំងនុយក្លេអ៊ែរចាប់ផ្តើមធ្វើសកម្មភាព។

សីតុណ្ហភាពបែបនេះអាចសម្រេចបានតែដោយការផ្ទុះគ្រាប់បែកអាតូមិកប៉ុណ្ណោះ។ នោះគឺដើម្បីផលិតប្រតិកម្ម thermonuclear ដំបូង វាចាំបាច់ក្នុងការផលិតប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរ ហើយបន្ទាប់មកសីតុណ្ហភាពនឹងគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីនាំស្នូលនៃអ៊ីសូតូមអ៊ីដ្រូសែនមកជិតគ្នា និងអនុវត្តប្រតិកម្ម thermonuclear ។ ដំណើរការនេះត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងគ្រាប់បែកអ៊ីដ្រូសែន ដែលជាគ្រាប់បែកដ៏មានឥទ្ធិពលបំផុតដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយមនុស្ស។

គ្រប់គ្រងប្រតិកម្ម thermonuclear

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សព្វថ្ងៃនេះ ប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលមិនអាចគ្រប់គ្រងបានគឺលែងពាក់ព័ន្ធទៀតហើយ។ វាចាំបាច់ដើម្បីធ្វើជាម្ចាស់នៃប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលគ្រប់គ្រងដើម្បីបំប្លែងថាមពលលទ្ធផលទៅជាថាមពលអគ្គិសនី។ ប៉ុន្តែមានបញ្ហា។ នៅពេលឈានដល់សីតុណ្ហភាពគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់ប្រតិកម្មនៃការលាយបញ្ចូលគ្នានៃស្នូលពន្លឺ សារធាតុឈប់មិនត្រឹមជារឹង រាវ ឬឧស្ម័នប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែ វាក្លាយជាប្លាស្មា.

នោះគឺ រ៉េអាក់ទ័រណាមួយនឹងហួតភ្លាមៗនៅសីតុណ្ហភាពបែបនេះ។ នេះតម្រូវឱ្យមានវិធីសាស្រ្តខុសគ្នាទាំងស្រុង។ សព្វថ្ងៃនេះវាអាចផ្ទុកប្លាស្មានៅក្នុងតំបន់ដែលមានកំណត់ដោយប្រើមេដែកអគ្គិសនីដែលមានថាមពលខ្លាំងបំផុត។ ប៉ុន្តែវាមិនទាន់អាចប្រើប្រាស់បានពេញលេញនូវថាមពលដែលទទួលបានជាលទ្ធផលនៃប្រតិកម្ម thermonuclear នៅឡើយទេ។

"យើងបាននិយាយថាយើងនឹងដាក់ព្រះអាទិត្យនៅក្នុងប្រអប់មួយ។ គំនិតគឺអស្ចារ្យណាស់។ ប៉ុន្តែបញ្ហាគឺថាយើងមិនដឹងពីរបៀបបង្កើតប្រអប់នេះទេ” - Pierre Gilles de Gennes អ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលឆ្នាំ 1991 ផ្នែករូបវិទ្យា។

ខណៈពេលដែលមានធាតុធ្ងន់មួយចំនួនដែលត្រូវការសម្រាប់ប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែរនៅលើផែនដី និងក្នុងលំហជាទូទៅ មានធាតុពន្លឺជាច្រើនសម្រាប់ប្រតិកម្ម thermonuclear ទាំងនៅលើផែនដី និងក្នុងលំហ។ ដូច្នេះហើយ គំនិតនៃការប្រើប្រាស់ថាមពល thermonuclear ដើម្បីជាប្រយោជន៍ដល់មនុស្សជាតិ បានកើតឡើងស្ទើរតែភ្លាមៗ ជាមួយនឹងការយល់ដឹងអំពីដំណើរការដែលនៅពីក្រោមវា - នេះបានសន្យាថា លទ្ធភាពគ្មានដែនកំណត់ពិតប្រាកដ ចាប់តាំងពីទុនបម្រុងនៃឥន្ធនៈ thermonuclear នៅលើផែនដីគួរតែមានគ្រប់គ្រាន់សម្រាប់រាប់ម៉ឺននាក់ ឆ្នាំខាងមុខ។

រួចហើយនៅក្នុងឆ្នាំ 1951 ទិសដៅសំខាន់ពីរសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍនៃរ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear បានបង្ហាញខ្លួន៖ Andrei Sakharov និង Igor Tamm បានបង្កើតស្ថាបត្យកម្ម tokamak ដែលបន្ទប់ធ្វើការគឺជាទ្រុងមួយ ខណៈពេលដែល Lyman Spitzer បានស្នើរសុំស្ថាបត្យកម្មនៃការរចនាស្មុគ្រស្មាញជាងនៅក្នុងរូបរាងដែលគួរឱ្យចងចាំបំផុតនៃ បញ្ច្រាសបន្ទះ Mobius មិនមែនម្តងទេ ប៉ុន្តែច្រើនដង។

ភាពសាមញ្ញនៃការរចនាជាមូលដ្ឋាននៃ tokamak បានអនុញ្ញាតឱ្យមានការអភិវឌ្ឍន៍នៃទិសដៅនេះអស់រយៈពេលជាយូរដោយការបង្កើនលក្ខណៈនៃមេដែកធម្មតា និង superconducting ក៏ដូចជាដោយការបង្កើនទំហំរ៉េអាក់ទ័របន្តិចម្តងៗ។ ប៉ុន្តែជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រប្លាស្មាបញ្ហាជាមួយនឹងអាកប្បកិរិយាមិនស្ថិតស្ថេររបស់វាបានចាប់ផ្តើមលេចឡើងបន្តិចម្តង ៗ ដែលធ្វើអោយដំណើរការថយចុះ។

ភាពស្មុគស្មាញនៃការរចនាតារានិករទាំងស្រុងនាំឱ្យការពិតដែលថាបន្ទាប់ពីការពិសោធន៍លើកដំបូងនៅក្នុងទសវត្សរ៍ទី 50 ការអភិវឌ្ឍន៍នៃទិសដៅនេះឈប់ជាយូរ។ វាបានទទួលការជួលថ្មីនៃជីវិតនាពេលថ្មីៗនេះ ជាមួយនឹងវត្តមាននៃប្រព័ន្ធរចនាកុំព្យូទ័រទំនើប ដែលធ្វើឱ្យវាអាចរចនាផ្កាយ Wendelstein 7-X ជាមួយនឹងប៉ារ៉ាម៉ែត្រ និងភាពត្រឹមត្រូវនៃការរចនាដែលចាំបាច់សម្រាប់ប្រតិបត្តិការរបស់វា។

រូបវិទ្យានៃដំណើរការ និងបញ្ហាក្នុងការអនុវត្តរបស់វា។

អាតូមដែកមានថាមពលភ្ជាប់អតិបរមាក្នុងមួយនុយក្លេអុង - នោះគឺជារង្វាស់នៃថាមពលដែលត្រូវចំណាយដើម្បីបំបែកអាតូមទៅជានឺត្រុង និងប្រូតុងដែលជាធាតុផ្សំរបស់វា បែងចែកដោយចំនួនសរុបរបស់វា។ អាតូមទាំងអស់ដែលមានម៉ាស់ទាប និងខ្ពស់ជាងមានសូចនាករនេះខាងក្រោមដែក៖

ក្នុងករណីនេះ នៅក្នុងប្រតិកម្ម thermonuclear នៃការបញ្ចូលគ្នានៃអាតូមពន្លឺរហូតដល់ជាតិដែក ថាមពលត្រូវបានបញ្ចេញ ហើយម៉ាស់នៃអាតូមលទ្ធផលបានក្លាយទៅជាតិចជាងបន្តិចនៃផលបូកនៃម៉ាស់អាតូមដំបូង ដោយបរិមាណដែលទាក់ទងជាមួយថាមពលដែលបានបញ្ចេញ។ យោងតាមរូបមន្ត E = mc² (ដែលគេហៅថាពិការភាពម៉ាស) ។ ដូចគ្នាដែរ ថាមពលត្រូវបានបញ្ចេញកំឡុងពេលប្រតិកម្មនុយក្លេអ៊ែររបស់អាតូមធ្ងន់ជាងដែក។

កំឡុងពេលប្រតិកម្មនៃការលាយបញ្ចូលគ្នានៃអាតូម ថាមពលដ៏ធំសម្បើមត្រូវបានបញ្ចេញ ប៉ុន្តែដើម្បីទាញយកថាមពលនេះ យើងត្រូវប្រឹងប្រែងជាដំបូងដើម្បីយកឈ្នះលើកម្លាំងច្រណែនរវាងនុយក្លេអ៊ែរអាតូមដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ជាវិជ្ជមាន (យកឈ្នះរបាំង Coulomb) ។ បន្ទាប់ពីយើងបានគ្រប់គ្រងដើម្បីនាំយកអាតូមមួយគូមកជាមួយគ្នានៅចម្ងាយដែលត្រូវការ អន្តរកម្មនុយក្លេអ៊ែរដ៏ខ្លាំងចូលមកលេង ដែលភ្ជាប់នឺត្រុង និងប្រូតុង។ សម្រាប់ប្រភេទឥន្ធនៈនីមួយៗ របាំង Coulomb សម្រាប់ការចាប់ផ្តើមប្រតិកម្មគឺខុសគ្នា គ្រាន់តែសីតុណ្ហភាពប្រតិកម្មល្អបំផុតគឺខុសគ្នា៖

ក្នុងករណីនេះប្រតិកម្ម thermonuclear ដំបូងនៃអាតូមចាប់ផ្តើមត្រូវបានកត់ត្រាជាយូរមកហើយមុនពេលសីតុណ្ហភាពជាមធ្យមនៃសារធាតុឈានដល់របាំងនេះដោយសារតែការពិតដែលថាថាមពល kinetic នៃអាតូមត្រូវបានទទួលរងនូវការចែកចាយ Maxwell:

ប៉ុន្តែប្រតិកម្មនៅសីតុណ្ហភាពទាប (តាមលំដាប់លំដោយរាប់លានអង្សាសេ) ដំណើរការយឺតណាស់។ ដូច្នេះឧបមាថានៅកណ្តាលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 14 លាន°C ប៉ុន្តែថាមពលជាក់លាក់នៃប្រតិកម្ម thermonuclear ក្នុងលក្ខខណ្ឌបែបនេះគឺត្រឹមតែ 276.5 W/m³ ហើយវាត្រូវការពេលជាច្រើនពាន់លានឆ្នាំដើម្បីប្រើប្រាស់ឥន្ធនៈរបស់វាទាំងស្រុង។ លក្ខខណ្ឌបែបនេះមិនអាចទទួលយកបានសម្រាប់រ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear ទេ ចាប់តាំងពីក្នុងកម្រិតទាបនៃការបញ្ចេញថាមពលបែបនេះ យើងនឹងចំណាយច្រើនលើកំដៅ និងការបង្ហាប់ឥន្ធនៈ thermonuclear ជាជាងយើងនឹងទទួលបានពីប្រតិកម្មតបវិញ។

នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពនៃឥន្ធនៈកើនឡើង សមាមាត្រកើនឡើងនៃអាតូមចាប់ផ្តើមមានថាមពលលើសពីរបាំង Coulomb ហើយប្រសិទ្ធភាពនៃប្រតិកម្មកើនឡើង ឈានដល់កម្រិតកំពូលរបស់វា។ ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាព អត្រាប្រតិកម្មចាប់ផ្តើមធ្លាក់ចុះម្តងទៀត ដោយសារតែថាមពល kinetic នៃអាតូមឡើងខ្ពស់ពេក ហើយពួកវា "ជ្រុល" គ្នាទៅវិញទៅមក មិនអាចទប់ទល់បានដោយអន្តរកម្មនុយក្លេអ៊ែរខ្លាំង។

ដូច្នេះដំណោះស្រាយចំពោះវិធីដើម្បីទទួលបានថាមពលពីប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលត្រូវបានគ្រប់គ្រងត្រូវបានទទួលយ៉ាងឆាប់រហ័ស ប៉ុន្តែការអនុវត្តការងារនេះបានអូសបន្លាយអស់រយៈពេលកន្លះសតវត្សមកហើយ ហើយមិនទាន់ត្រូវបានបញ្ចប់នៅឡើយ។ ហេតុផលសម្រាប់ការនេះស្ថិតនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌឆ្កួតពិតប្រាកដដែលវាប្រែទៅជាចាំបាច់ដើម្បីដាក់ឥន្ធនៈ thermonuclear - សម្រាប់ទិន្នផលវិជ្ជមានពីប្រតិកម្មសីតុណ្ហភាពរបស់វាត្រូវមានរាប់សិបលាន°C។

គ្មានជញ្ជាំងណាមួយអាចទប់ទល់នឹងសីតុណ្ហភាពបែបនេះបានទេ ប៉ុន្តែបញ្ហានេះស្ទើរតែភ្លាមៗនាំទៅរកដំណោះស្រាយរបស់វា៖ ដោយសារសារធាតុដែលកម្តៅដល់សីតុណ្ហភាពបែបនេះគឺជាប្លាស្មាក្តៅ (ឧស្ម័នអ៊ីយ៉ូដពេញលេញ) ដែលត្រូវបានចោទប្រកាន់ជាវិជ្ជមាន ដំណោះស្រាយបានប្រែជានៅលើផ្ទៃ - យើងគ្រាន់តែត្រូវដាក់ប្លាស្មាដែលមានកំដៅបែបនេះនៅក្នុងដែនម៉ាញេទិកដ៏រឹងមាំ ដែលនឹងរក្សាឥន្ធនៈ thermonuclear នៅចម្ងាយសុវត្ថិភាពពីជញ្ជាំង។

វឌ្ឍនភាពឆ្ពោះទៅរកការអនុវត្តរបស់វា។

ការស្រាវជ្រាវលើប្រធានបទនេះគឺមានទិសដៅជាច្រើនក្នុងពេលតែមួយ៖

1. ដោយប្រើមេដែក superconducting អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកំពុងព្យាយាមកាត់បន្ថយថាមពលដែលបានចំណាយលើការបញ្ឆេះ និងរក្សាប្រតិកម្ម។
2. ដោយមានជំនួយពី superconductors ជំនាន់ថ្មី អាំងឌុចស្យុងដែនម៉ាញេទិកនៅខាងក្នុងរ៉េអាក់ទ័រកើនឡើង ដែលធ្វើឱ្យវាអាចរក្សាប្លាស្មាជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេ និងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលបង្កើនថាមពលជាក់លាក់នៃរ៉េអាក់ទ័រក្នុងមួយឯកតាបរិមាណ។
3. ការស្រាវជ្រាវប្លាស្មាក្តៅ និងភាពជឿនលឿននៃបច្ចេកវិទ្យាកុំព្យូទ័រ អនុញ្ញាតឱ្យមានការគ្រប់គ្រងកាន់តែប្រសើរឡើងនៃលំហូរប្លាស្មា ដោយហេតុនេះនាំម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រលាយចូលកាន់តែជិតទៅនឹងដែនកំណត់ប្រសិទ្ធភាពទ្រឹស្តីរបស់ពួកគេ។
4. វឌ្ឍនភាពនៅក្នុងតំបន់មុនក៏អនុញ្ញាតឱ្យយើងរក្សាប្លាស្មាឱ្យស្ថិតក្នុងស្ថានភាពថេរបានយូរ ដែលបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃរ៉េអាក់ទ័រ ដោយសារតែយើងមិនត្រូវការកំដៅប្លាស្មាឡើងវិញដូចញឹកញាប់។

ថ្វីបើមានការលំបាក និងបញ្ហាទាំងអស់ដែលស្ថិតនៅលើផ្លូវឆ្ពោះទៅរកប្រតិកម្ម thermonuclear ដែលត្រូវបានគ្រប់គ្រងក៏ដោយ ក៏រឿងនេះកំពុងតែខិតជិតដល់ទីបញ្ចប់ហើយ។ នៅក្នុងឧស្សាហកម្មថាមពល វាជាទម្លាប់ក្នុងការប្រើសូចនាករ EROEI - ថាមពលត្រឡប់មកវិញលើការវិនិយោគថាមពល (សមាមាត្រនៃថាមពលដែលបានចំណាយក្នុងការផលិតប្រេងឥន្ធនៈទៅនឹងបរិមាណថាមពលដែលយើងទទួលបានពីវា) ដើម្បីគណនាប្រសិទ្ធភាពប្រេងឥន្ធនៈ។ ហើយខណៈពេលដែល EROEI នៃធ្យូងថ្មនៅតែបន្តកើនឡើង សូចនាករនេះសម្រាប់ប្រេង និងឧស្ម័នបានឈានដល់កម្រិតកំពូលនៅពាក់កណ្តាលសតវត្សចុងក្រោយនេះ ហើយឥឡូវនេះកំពុងធ្លាក់ចុះជាលំដាប់ ដោយសារតែប្រាក់បញ្ញើថ្មីនៃឥន្ធនៈទាំងនេះមានទីតាំងនៅកន្លែងដែលមិនអាចចូលដំណើរការបានកាន់តែខ្លាំងឡើង និងគ្រប់ពេលវេលា។ ជម្រៅកាន់តែច្រើន៖

ទន្ទឹមនឹងនេះ យើងក៏មិនអាចបង្កើនការផលិតធ្យូងថ្មបានដែរ ដោយសារហេតុផលថាការទទួលបានថាមពលពីវាគឺជាដំណើរការដ៏កខ្វក់ ហើយកំពុងឆក់យកជីវិតមនុស្សនាពេលបច្ចុប្បន្នពីជំងឺសួតផ្សេងៗ។ មធ្យោបាយមួយ ឬមធ្យោបាយផ្សេងទៀត ឥឡូវនេះយើងកំពុងឈរនៅលើកម្រិតនៃចុងបញ្ចប់នៃយុគសម័យនៃឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល ហើយនេះមិនមែនជាឧបាយកលរបស់អ្នកបរិស្ថានទេ ប៉ុន្តែជាការគណនាសេដ្ឋកិច្ចបែបហាមឃាត់នៅពេលមើលទៅអនាគត។ ទន្ទឹមនឹងនេះ EROI នៃរ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear ពិសោធន៍ដែលបានលេចឡើងនៅពាក់កណ្តាលសតវត្សចុងក្រោយនេះបានកើនឡើងជាលំដាប់ហើយនៅឆ្នាំ 2007 បានឈានដល់ឧបសគ្គផ្លូវចិត្តមួយ - នោះគឺនៅឆ្នាំនេះជាលើកដំបូងដែលមនុស្សជាតិបានគ្រប់គ្រងដើម្បីទទួលបានថាមពលបន្ថែមទៀត។ តាមរយៈប្រតិកម្ម thermonuclear ជាងវាចំណាយលើការអនុវត្តរបស់វា។ ហើយទោះបីជាការពិតដែលថាការអនុវត្តម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រក៏ដោយ ការពិសោធន៍ជាមួយវា និងការផលិតរោងចក្រថាមពលនុយក្លេអ៊ែរ DEMO សាកល្បងដំបូងដោយផ្អែកលើបទពិសោធន៍ដែលទទួលបានក្នុងអំឡុងពេលអនុវត្ត ITER នឹងនៅតែចំណាយពេលច្រើន។ គ្មានការសង្ស័យទៀតទេដែលថាអនាគតរបស់យើងស្ថិតនៅក្នុងម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័របែបនេះ។

ការរិះគន់នៃការស្រាវជ្រាវ

ការរិះគន់ចំបងនៃការស្រាវជ្រាវរ៉េអាក់ទ័រ fusion គឺថាការស្រាវជ្រាវកំពុងដំណើរការយឺតណាស់។ ហើយវាជាការពិត - ចាប់តាំងពីការពិសោធន៍ដំបូងរហូតដល់ការផលិតប្រតិកម្មកម្តៅនុយក្លេអ៊ែរ វាបានចំណាយពេលដល់ទៅ 66 ឆ្នាំ។ ប៉ុន្តែចំណុចសំខាន់នៃបញ្ហានៅទីនេះគឺថាការផ្តល់មូលនិធិសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវបែបនេះមិនដែលឈានដល់កម្រិតដែលត្រូវការទេ - នេះគឺជាឧទាហរណ៍នៃការប៉ាន់ប្រមាណរបស់រដ្ឋបាលស្រាវជ្រាវនិងអភិវឌ្ឍន៍ថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិកអំពីកម្រិតនៃមូលនិធិសម្រាប់គម្រោងរ៉េអាក់ទ័រលាយបញ្ចូលគ្នា និងពេលវេលានៃការបញ្ចប់របស់វា៖

ដូចដែលអាចមើលឃើញពីក្រាហ្វនេះ វាគួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើលមិនត្រឹមតែថាយើងនៅមិនទាន់មានម៉ាស៊ីនរ៉េអាក់ទ័រ thermonuclear ពាណិជ្ជកម្មដែលផលិតអគ្គិសនីនោះទេ ប៉ុន្តែយើងអាចសម្រេចបាននូវថាមពលវិជ្ជមានណាមួយពីរ៉េអាក់ទ័រពិសោធន៍នៅពេលនេះ។