| 8695912 9216 5224 943 1 нему кольцевым током. Однако по мере повышения темп-ры джоу-лев нагрев становится всё менее эффективным, т. к. сопротивление плазмы быстро падает с ростом темп-ры. Для нагревания плазмы св. 107К применяются методы нагрева высокочастотным электромагнитным полем и ввод энергии с помощью потоков быстрых нейтральных частиц.
В установках импульсного действия (Z-пинч и 0-пинч) нагревание плазмы и её удержание осуществляются сильными кратковременными токами, протекающими через плазму. При одновременном нарастании тока и магнитного давления плазма отжимается от стенок сосуда, чем обеспечивается её термоизоляция. Повышение темп-ры происходит за счёт джоулева нагрева, адиабатического сжатия плазменного шнура и, по-видимому, в результате турбулентных процессов при развитии неустойчивости плазмы (подробнее см. Пинч-эффект).
Самостоятельное направление образуют исследования горячей плазмы в высокочастотных (ВЧ) полях. Как показали опыты П. Л. Капицы, в водороде и гелии при достаточно высоком давлении удаётся получить в ВЧ полях свободно парящий плазменный шнур с электронной темп-рой ~ 105К. Система допускает замыкание шнура в кольцо и наложение дополнит. продольного магнитного поля.
Успешная работа любой из перечисленных установок возможна только при условии, что исходная плазменная структура оказывается макроскопически устойчивой, сохраняя заданную форму в течение всего времени, необходимого для протекания реакции. Кроме того, в плазме должны быть подавлены микроскопические неустойчивости, при возникновении и развитии к-рых распределение частиц по энергиям перестаёт быть равновесным и потоки частиц и тепла поперёк силовых линий резко возрастают по сравнению с их теоретич. значениями. Именно в направлении стабилизации плазменных конфигураций развивались осн. исследования магнитных систем начиная с 1950, и эта работа всё ещё не может считаться полностью завершённой.
Сверхбыстродействующие системы У. т. с. с инерциальным удержанием.
Трудности, связанные с магнитным удержанием плазмы, можно в принципе обойти, если сжигать ядерное горючее за чрезвычайно малые времена, когда нагретое вещество не успевает разлететься из зоны реакции. Согласно критерию Лоусона, полезная энергия при таком способе сжигания может быть получена лишь при очень высокой плотности рабочего вещества. Чтобы избежать ситуации термоядерного взрыва большой мощности, нужно использовать очень малые порции горючего, исходное термоядерное топливо должно иметь вид небольших крупинок (диам. 1-2 мм), приготовленных из смеси дейтерия и трития, впрыскиваемых в реактор перед каждым его рабочим тактом. Гл. проблема здесь заключается в подведении необходимой энергии для разогрева крупинки горючего. В наст. время (1976) решение этой проблемы возлагается на применение лазерных лучей или интенсивных электронных пучков. Исследования в области У. т. с. с применением лазерного нагрева были начаты в 1964; использование электронных пучков находится на более ранней стадии изучения - здесь выполнены пока сравнительно немногочисленные эксперименты. Оценки показывают, что выражение для энергии W, к-рую необходимо подводить к установке для обеспечения работы реактора, имеет вид:
Здесь n - выражение общего вида для кпд устройства и а - коэфф. сжатия мишени. Как показывает написанное равенство, даже при самых оптимистических допущениях относительно возможного значения n величина W при а = 1 получается несоразмерно большой. Поэтому только в сочетании с резким увеличением плотности мишени (примерно в 104 раз) по сравнению с исходной плотностью твёрдой (d, t) мишени можно подойти к приемлемым значениям W. Быстрое нагревание мишени сопровождается испарением её поверхностных слоев и реактивным сжатием внутр. зон. Если подводимая мощность определённым образом программирована во времени, то, как показывают вычисления, можно рассчитывать на достижение указанных коэфф. сжатия. Другая возможность состоит в программировании радиального распределения плотности мишени. В обоих случаях необходимая энергия снижается до 106 дж, что лежит в пределах технич. осуществимости, учитывая стремительный прогресс лазерных устройств.
Трудности и перспективы. Исследования в области У. т. с. сталкиваются с большими трудностями как чисто фи-зич., так и технич. характера. К первым относится уже упомянутая проблема устойчивости горячей плазмы, помещённой в магнитную ловушку. Правда, применение сильных магнитных полей спец. конфигурации подавляет потоки частиц, покидающих зону реакции, и позволяет получить в ряде случаев достаточно устойчивые плазменные образования. Электромагнитное излучение при используемых значениях п и Т плазмы и возможных размерах реактора свободно покидает плазму, но для чисто водородной плазмы эти энергетич. потери определяются только тормозным излучением электронов и в случае (d, t) реакций перекрываются ядерным энерговыделением уже при темп-pax выше 4*107К.
Вторая фундаментальная трудность связана с проблемой примесей. Даже малая добавка чужеродных атомов с большим Z, к-рые при рассматриваемых темп-pax находятся в сильно ионизованном состоянии, приводит к резкому увеличению интенсивности сплошного спектра, к появлению линейчатого спектра и возрастанию энергетич. потерь выше допустимого уровня. Требуются чрезвычайные усилия (непрерывное совершенствование вакуумных установок, использование тугоплавких и труднораспыляемых металлов в качестве материала диафрагм, применение спец. устройств для улавливания чужеродных атомов и т. д.), чтобы содержание примесей в плазме оставалось ниже допустимого уровня. Точнее - "летальная" концентрация, исключающая возможность протекания термоядерных реакций, напр. для примеси вольфрама или молибдена, составляет десятые доли процента.
На рис. 3 на диаграмме (nт; T) указаны параметры, достигнутые на различных установках к сер. 1976. Ближе всего к области, где оказывается удовлетворённым критерий Лоусона и может протекать самоподдерживающаяся термоядерная реакция, располагаются установки типа токамак и системы с лазерным нагревом. Было бы, однако, ошибочным на основании имеющихся данных делать категорические заключения о типе того устройства, к-рое будет положено в основу термоядерного реактора будущего. Слишком быстрыми темпами происходит развитие данной области технич. физики, и мн. оценки могут измениться на протяжении ближайшего десятилетия.
Огромное значение, к-рое придаётся исследованиям в области У. т. с., объясняется рядом причин. Нарастающее загрязнение окружающей среды настоятельно требует перевода пром. производства планеты на замкнутый цикл, когда возникает минимум отходов. Но подобная реконструкция пром-сти неизбежно связана с резким возрастанием энергопотребления. Между тем ресурсы минерального топлива ограничены и при сохранении существующих темпов развития энергетики будут исчерпаны на протяжении ближайших десятилетий (нефть, горючие газы) или столетий (уголь). Конечно, наилучшим вариантом было бы использование солнечной энергии, но низкая плотность мощности падающего излучения сильно затрудняет радикальное решение этой проблемы. Переход энергетики в глобальном масштабе на ядерные реакторы деления ставит сложные проблемы захоронения огромных радиоактивных отходов (альтернатива: выброс радиоактивных отходов в космос). По имеющимся оценкам, радиоактивная опасность установок на У. т. с. должна оказаться на три порядка величины ниже, чем у реакторов деления. Если говорить о далёких прогнозах, то оптимум следует искать в сочетании солнечной энергетики и У. т. с.
Лит.: Тамм И. Е., Теория магнитного термоядерного реактора, ч. 1, в сб.: Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций, т. 1, М., 1958; Сахаров А. Д., Теория магнитного термоядерного реактора, ч. 2, там же; Арцимович Л. А., Управляемые термоядерные реакции, М., 1963; Капица П. Л., Свободный плазменный шнур в высокочастотном поле при высоком давлении, "Журнал экспериментальной и теоретической физики", 1969, т. 57, в. 6(12); его же, Термоядерный реактор со свободно парящим в высокочастотном поле плазменным шнуром, там же, 1970, т. 58, в. 2; Роуз Д., Управляемый термоядерный синтез. (Результаты и общие перспективы), "Успехи физических наук", 1972, т. 107, в. 1, с. 99; Лукьянов С. Ю., Горячая плазма и управляемый ядерный синтез, М., 1975; Лазеры и термоядерная проблема, под ред. Б. Б. Кадомцева, М., 1974; Ribe F. L.. Fusion reactor systems, "Reviews of Modern Physics", 1975, v. 47, № 1; Fuгth H. P., Tokamak Research, "Nuclear Fusion", 1975, v. 15, № 3; Ashbу D. E., Laser fusion, "Journal of the British Nuclear Energy Society", 1975, № 4. С. Ю. Лукьянов.
УПРАВЛЯЮЩАЯ МАШИНА, упpавляющая вычислительная машина (УВМ), вычислит. машина, включённая в контур управления технич. объектами (процессами, машинами, системами). УВМ принимают и обрабатывают информацию, поступающую в процессе управления, и выдают управляющую информацию либо в виде текста, таблицы, графика, отпечатанных на бумаге или отображаемых на экране дисплея, либо в виде сигналов (воздействий), подаваемых на исполнит. органы объекта управления (см. рис.). Гл. цель применения УВМ - обеспечение оптимальной работы объекта упр |
