2000 №1

Условие энергетически выгодной реакции А > GA₁, (1) где G > 1 — коэффициент усиления по энергии, показывающий, во сколько раз энергия, полученная в результате синтеза, превосходит ее затраты на инициирование реакции.

В системе на встречных пучках есть два канала потерь энергии: электромагнитное излучение, возникающее при ускоренном движении заряженных частиц, и рассеяние частиц при упругих столкновениях друг с другом и с молекулами остаточного газа. Поскольку в реакции ядерного синтеза участвуют ионы дейтерия и трития (дейтроны и тритоны), имеющие массу, в 4–5 тысяч раз превышающую массу электрона, потери на излучение в системе будут пренебрежимо малы (они составят не более 0,01 % от энергии, выделяющейся в результате синтеза). Таким образом, основной источник потерь энергии в системе на встречных пучках — рассеяние частиц. Но здесь Природа приготовила подарок, не воспользоваться которым — просто грех. Дело в том, что сечение рассеяния обратно пропорционально квадрату кинетической энергии относительного движения частиц и при энергии ионов около 200 кэВ сравнимо с сечением синтеза. Поэтому любое столкновение ионов во встречных пучках должно приводить к реакции синтеза, и потери на рассеяние будут сведены к нулю.

При отсутствии потерь на рассеяние взаимодействие ионных пучков в системе будет происходить до практически полного сгорания термоядерного топлива. Полученная в результате энергия А — Е₀n₀/2 во много раз превысит затраты энергии на инициирование реакции А₁ = E₁

n₀.

Допустим, что, несмотря на принятые меры, потери все-таки будут велики и на одно столкновение синтеза будет приходиться к рассеивающих столкновений. Снижение концентрации ионов Δn₀ в системе будет определяться сгоранием топлива Δn и потерями на рассеяние k∙Δn:.

Δn₀ = Δn + k∙Δn = Δn(k + 1).

В этом случае условие (1) можно записать:

ΔnЕ₀/2 > GE₁n₀,

где

А = ΔnE₀/2 — энергия, получаемая в результате синтеза; А₁ = E₁n₀ — энергия, затраченная на ускорение ионов.

Отсюда

(Δn₀E₀/2(k + 1)) < n₀

,

Учитывая, что

Δn₀ = Δn(k + 1) < n₀,

получаем

2GE₁(k + 1)/E₀ =< 1

или

k =< (E₀/2GE₁) — (2)

Выражение (2) — аналог критерия Лоусона для системы на встречных пучках. При любых концентрациях, когда оно выполняется, реакция ядерного синтеза будет энергетически выгодна.

Проведем численные оценки для Е₁

= 0,2 МэВ. При G = 1 (полученная энергия равна затратам) к должно быть меньше 43.

Допустим, что построенная для осуществления реакции ядерного синтеза система окажется очень несовершенной и на одно столкновение синтеза будет приходиться 10 рассеивающих столкновений, т. е. k = 10. Даже в этом случае G = 4 и система будет работать как генератор энергии, вырабатывая на каждый затраченный джоуль энергии 4 джоуля.

Современные системы на встречных пучках имеют очень незначительные потери (k << 1), а источники ионов на энергии 0,2–1 МэВ — уже обычное промышленное технологическое оборудование. Все это дает основание полагать, что попытаться провести управляемую реакцию ядерного синтеза на встречных пучках можно в короткий срок и при небольших затратах.

Берингия — страна феникс

Берингия — это не фантазия, не выдумка. Она действительно была, исчезала и снова рождалась.

Появляясь на свет, Берингия соединяла два крупнейших материка нашей планеты — Евразию и Северную Америку, становилась широким сухопутным мостом, по которому древние слоны, лошади, верблюды, саблезубые тигры и всякая мелкая живность перекочевывали из одной части света в другую. Они стремились туда, где было теплее и больше корма. Обживали неведомые ранее края и становились родоначальниками новых видов или вымирали.

Во время самого последнего соединения континентов — это было около 20 тысяч лет назад — по Берингийской суше переходили племена или группы первобытных людей.

Кандидат технических наук А. САДОВСКИЙ.

Можно предположить, что примерно так выглядела земля Берингия в один из последних периодов своего существования.