Это предсказанные движения сотен частиц в термоядерном реакторе.

Представь, что у нас есть почти бесконечный источник энергии. Чистый. Без выбросов. И такой мощный, что может обеспечить весь мир электричеством на века.

Это — термоядерная энергия. Но вот уже 70 лет учёные решают задачу — как удержать раскалённую плазму, чтобы она не сбежала из реактора. Теперь им это удалось.

Американские физики придумали новый метод, который помогает строить реакторы в 10 раз быстрее, чем раньше. Они больше не тратят кучу времени и ресурсов на сложные расчёты — вместо этого используют теорию симметрии (да-да, как в математике или зеркалах 👀).

Что это значит:

Энергия, как у звёзд, становится ближе к реальности. Реакторы, которые раньше проектировали годами, можно собирать куда быстрее. И скоро мы получим ток  прямо из космоса. Ученые придумали, как ловить «альфа-частицы», которые раньше ускользали и разрушали всё.

Этот прорыв поможет не только в одном виде реактора (стеллараторах), но и в токамаках — ещё одном популярном типе термоядерных установок.

Больше информации про энергию и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм

Вот, например, взять термоядерный синтез (ТС). Что это? Наука? Конечно, наука, причем уровня Megascience! Россия – ключевой участник международного проекта ИТЭР по созданию прототипа промышленного термоядерного реактора. Но и на своей территории у нас активно изучают ТС. Например, этой проблемой занимаются в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера.

Только представьте, сколько сложнейших инженерных задач пришлось решить ученым при проектировании термоядерных установок. Каждая из них – это шедевр инженерного искусства, то самое сплетение науки и технологий. Само по себе решение инженерных задач двигает науку вперед – исследования в области сверхпроводников, материаловедение, изучение элементарных частиц, полей, газодинамику и многие другие направления.

Термоядерный синтез – это процесс, при котором ядра легких атомов сливаются друг с другом, образуя более тяжелые атомы. Он сопровождается выделением большого количества энергии.

Такие же процессы происходят в звездах, включая наше Солнце. Там водород превращается в гелий с выделением громадного количества энергии. Задача ученых и инженеров – повторить это на Земле.

Но есть одна проблема. Атомы сливаются с выделением энергии благодаря фундаментальной силе, которую называют сильным ядерным взаимодействием (СЯВ). У него очень короткий радиус действия, поэтому атомы нужно буквально столкнуть друг с другом, а этому мешает другая фундаментальная сила – электромагнетизм, которая отталкивает ядра.

Расстояние, на которое нужно сблизить ядра, чтобы они стали притягиваться под действием СЯВ, называют Кулоновским барьером.

Чтобы ядра его преодолели, нужно много энергии: вещество (например, дейтерий и тритий) надо нагреть до температуры, превышающей 100 млн градусов. Но тут мы и сталкиваемся с проблемой. Нагреть несложно, например, с помощью лазера, но где удержать плазму с такой высокой температурой? Нужен «сосуд», в котором вещество могло бы находиться до начала термоядерной реакции.

Из чего же его сделать, ведь самые тугоплавкие вещества выдерживают температуру всего около 3500 °C? Этого, мягко говоря, маловато.

Остается лишь один способ – удерживать плазму в электромагнитном поле. И вот тут начинается самое сложное. Разогретая до десятков миллионов градусов плазма очень нестабильна и текуча. Поэтому удерживать ее с помощью электромагнитного поля долго в стабильном состоянии не получается.

Для решения задачи удержания плазмы создали специальные магнитные ловушки, одна из самых известных концепций – токамак (тороидальная камера с магнитными катушками). Международный проект ИТЭР как раз и базируется на ней.

Токамак – это замкнутая ловушка, то есть плазма удерживается внутри установки. Эту идею предложили советские ученые еще в 1950 году, и уже в 1958 году построили первую в мире экспериментальную термоядерную установку – «Токамак Т1». Но все оказалось сложнее, чем думали изначально.

Плазму удержать очень сложно, потому установки становились сложнее и сложнее – сегодня трудно представить устройство более сложное, чем токамак. Например, строящаяся установка ИТЭР состоит из более чем миллиона компонентов.

Но Россия развивает не только концепцию токамака. Есть и другие концепции, например, идея электромагнитных ловушек – установки открытого типа, над которыми активно работают в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера. Смысл такой: что если мы не будем пытаться удержать плазму в неподвижном состоянии? Пусть она течет, но в строго заданном направлении, а задача будет сводиться лишь к тому, чтобы минимизировать утечки.

Установки открытого типа представляют собой, грубо говоря, трубу из магнитов, в центре которой, не касаясь стенок, течет плазма. Концепцию открытой магнитной ловушки предложили в 1953 году независимо друг от друга два ученых: Г. И. Будкер из СССР и Р. Пост из Соединенных Штатов Америки. Через шесть лет С.Н. Родионов, сотрудник новосибирского Института ядерной физики СО АН СССР, экспериментально подтвердил работоспособность идеи.

В России работы по этому направлению продолжаются. На фото – экспериментальная установка СМОЛА (Спиральная магнитная открытая ловушка), созданная в ИЯФ и запущенная в 2017 году.

Установка использует новую концепцию – магнитное поле с винтовой симметрией позволит управлять вращением для подавления продольных потерь плазмы из открытой ловушки. Правда, как и в случае с Токамаком, идея оказалась проще, чем ее реализация. Ученые столкнулись со множеством проблем, о которых изначально не подозревали. Их постепенно решали, затем появлялись новые, и этот процесс борьбы человека с природой продолжается до сих пор.

Но эта борьба и называется наукой! Просто в случае с проблемой термоядерного синтеза уровень сложности решаемой задачи запредельный, ничего подобного человечество еще не делало в своей истории.

Россия же идет в авангарде мировой научной и инженерной мысли, помогая человечеству решить эту глобальную задачу. Содержания изотопа водорода дейтерия, основного топлива для ТС, в океанах хватит на 150 миллионов лет потребления цивилизацией. Представьте только: 86 грамм смеси дейтерия и трития могут выделить количество энергии, эквивалентное сгоранию 1000 тонн угля. Поэтому очевидно, что решение задачи ТС даст человечеству неисчерпаемый источник энергии. Это будет настоящий прорыв для цивилизации, выход на новый уровень развития.

И Россия совершенно точно уже внесла и еще внесет в решение этой задачи свой большой и неоценимый вклад.

В бортовой информационной системе автотехники КАМАЗ поколения К5 появился умный голосовой помощник. «КАМАЗ» стал первым российским автопроизводителем, который внедряет голосовое управление функциями транспортного средства. Данный функционал также появится в автомобилях КАМАЗ, выпущенных начиная со второго квартала 2023 года.

«СТАН» разработал инновационный комплекс для цифровизации и оптимизации производственных процессов. Он повышает удобство работы, упрощает доступ к инженерным данным и ускоряет управление производством. Комплекс состоит из установленной на станок сенсорной панели, компьютера и эксклюзивного программного обеспечения. Он, в частности, позволяет работать с техдокументацией, визуализировать процесс обработки деталей, в том числе с помощью 3D-моделей.

Серийное производство комплекса для 3D-печати металлических деталей запущено Южным заводом тяжелого станкостроения в Краснодаре. Уже готова серийная модель принтера с полем 150х150 мм на базе отечественной лазерно-оптической системы с российским программным обеспечением. На сегодняшний день создают еще две модели аддитивных комплексов с полями больших размеров.

Челябинский производитель железнодорожных кранов приступил к выпуску техники для уборки снега. Новая снегоуборочная машина имеет функцию разворота кабины. Это позволяет технике разворачиваться и чистить соседний путь. Машина имеет гидравлический и электромеханический привод, причем как с частотным, так и с контакторным регулированием.

«Мираторг» впервые представил на рынок технологическое оборудование собственного производства – мобильный зоологический станок для крупного рогатого скота. Предприятие способно выпускать до 300 зоологических станков в год. Система разработана с учётом комфорта животных и простоты эксплуатации для работников, что способствует созданию более эффективной рабочей атмосферы и минимизации стресса у животных.

Новая линия плазменной резки введена в эксплуатацию на Северной верфи. Она позволяет автоматизировать процесс ручной резки полособульб и других длинномерных деталей. Линия имеет числовое программное управление, за работой которого следят сотрудники корпусосборочного цеха, прошедшие специальную подготовку.

Если вас вдруг укусила отечественная промышленность - схватите её ближе к хоботку и плавно извлеките круговыми движениями. Послюнявьте ранку.

#поравалить #всепропало

[Орда] – родная, злобная, твоя