С новым оборотом!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
@mal_shagvbudushee
Канал Маленького Человека о мировой науке и вкладе в нее России
Маленький Шаг в Будущее (Russian)
Добро пожаловать на канал "Маленький Шаг в Будущее"! Этот канал представляет собой путь к миру науки через глаза маленького человека. Здесь вы найдете уникальные и интересные факты о научных открытиях, исследованиях и достижениях, а также узнаете о вкладе России в мировую науку. Мы собрали для вас самую актуальную и интересную информацию, чтобы вы могли быть в курсе всех событий и тенденций в научном мире. Канал "Маленький Шаг в Будущее" поможет вам расширить свои знания и узнать о том, какие прорывы происходят в современной науке. Присоединяйтесь к нам, чтобы делать маленькие, но важные шаги в будущее вместе!
Маленький Шаг в Будущее
14 May, 11:10
Плюс на минус?
Системы такого класса - “инжекторы нейтралов” - известны давно и активно применяются в научных установках. Технология их производства в России не просто сохранилась с советских времен, а еще и здорово развилась дальше. До такой степени, что американские термоядерные “стартапы” закупают инжекторы нейтральных лучей у Института ядерной физики в Новосибирске. Вернее, закупали ранее, пока им разрешали политики.
ИЯФ запросто может производить инжекторы мощностью 1 мегаватт. Это много. Даже очень много. Вот только для масштабов ИТЭР - совершенно недостаточно! Тут товарищи ученые напроектировали два ускорителя по 17 мегаватт в луче. С оставленным местом под третий. И сказали товарищам инженерам - ну, дальше ваше дело. Мы люди фундаментальные, а вы - практические, вот и решайте задачу.
И при самых первых проработках таких мощностей луча - в 20 раз выше мирового лидера - ещё на стадии расчетов всплыла печальная проблема.
Инжектор нейтрального луча начинается с источника заряженных частиц. Потом мы их разгоняем, потом - нейтрализуем и потом направляем “в топку”. И все предыдущие инжекторы нейтралов начинались с положительно заряженных частиц. Берем водород, греем его, он на радостях ионизируется методом отбрасывания куда подальше своего электрона, вот вам и положительно заряженная частица. Разгоняем, нейтрализуем, пропуская его в объёме газа - того же водорода - и наша разогнанная частичка хватает обратно первый попавшийся электрон и летит себе дальше сквозь защиту магнитного поля в плазму.
Один нюанс - энергия частиц должна быть в 1 мегаэлектронвольт. Ну, или более понятным языком - такая скорость, что сообщается при разгоне разницей потенциалов в миллион(!) вольт.
Так вот беспощадная физика еще “на кончике пера калькулятора ITER” выдала вердикт - не взлетит. Для той энергии частиц, что нужна - скорости полёта будут столь высоки, что нейтрализация методом “подхватить плохо лежащий электрон, пролетая мимо третьего этажа” не сработает. Длина пробега изменяется даже не десятками, а сотнями метров!
И выход остается один - получать, разгонять и нейтрализовывать отрицательные ионы. То есть - атомы водорода, на которые “налип” лишний электрон. Эта процедура проходит куда проще, сбросить лишний груз на большой скорости куда легче, чем на этой скорости хватать какие-то грузы со стоящего на месте перрона. Получать сами отрицательные ионы куда сложнее, конечно, там “просто нагреть” уже не работает. Но что делать, если положительные не подходят? Третьего электрического знака у нас нет! Ускорять незаряженные частицы - просто нечем.
А по такой технологии - отрицательных ионов - никто инжекторов нейтрального луча не делал. Тем более - на столь чудовищных масштабах. Привычные решения, ранее отработанные на каждом элементе тут не применишь, надо с нуля проектировать мега-установку. Причем отдельные её элементы отрабатывать на специальных стендах, нарабатывая данные по живучести элементов. По итогу всю разработку, производство стендов, исследования на них и производство самих инжекторов отдали Евросоюзу, с отдельными элементами из Индии и Японии. У России - того самого Новосибирского ИЯФ - при этом остаётся полный доступ ко всем результатам этой разработки. Так устроен подлинно научный проект - его данные доступны всем участникам, вне зависимости от того, кто что изготавливает.
В Италии, в Падуе, с 2009 года строится огромная лаборатория отработки этой технологии. Сейчас в работе уже третья итерация масштабирования, что наконец начала выходить на проектные параметры. Почти везде. Почти… Построены и запущены - “стенд генерации отрицательных ионов”, стенд “генерации, разгона и нейтрализации отрицательных ионов” половинной мощности. Сейчас в работе - полноценная установка, пара которых будет стоять в ITER.
Несколько десятилетий работы тысяч и тысяч ученых и инженеров. Созданная под это целая ветка промышленности.
Впрочем, с ITER так везде. В каждом элементе.
Уж больно циклопические параметры положены в основу этой установки.
И есть вполне неплохой шанс всё-таки запустить её в ближайшие пару лет!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Системы такого класса - “инжекторы нейтралов” - известны давно и активно применяются в научных установках. Технология их производства в России не просто сохранилась с советских времен, а еще и здорово развилась дальше. До такой степени, что американские термоядерные “стартапы” закупают инжекторы нейтральных лучей у Института ядерной физики в Новосибирске. Вернее, закупали ранее, пока им разрешали политики.
ИЯФ запросто может производить инжекторы мощностью 1 мегаватт. Это много. Даже очень много. Вот только для масштабов ИТЭР - совершенно недостаточно! Тут товарищи ученые напроектировали два ускорителя по 17 мегаватт в луче. С оставленным местом под третий. И сказали товарищам инженерам - ну, дальше ваше дело. Мы люди фундаментальные, а вы - практические, вот и решайте задачу.
И при самых первых проработках таких мощностей луча - в 20 раз выше мирового лидера - ещё на стадии расчетов всплыла печальная проблема.
Инжектор нейтрального луча начинается с источника заряженных частиц. Потом мы их разгоняем, потом - нейтрализуем и потом направляем “в топку”. И все предыдущие инжекторы нейтралов начинались с положительно заряженных частиц. Берем водород, греем его, он на радостях ионизируется методом отбрасывания куда подальше своего электрона, вот вам и положительно заряженная частица. Разгоняем, нейтрализуем, пропуская его в объёме газа - того же водорода - и наша разогнанная частичка хватает обратно первый попавшийся электрон и летит себе дальше сквозь защиту магнитного поля в плазму.
Один нюанс - энергия частиц должна быть в 1 мегаэлектронвольт. Ну, или более понятным языком - такая скорость, что сообщается при разгоне разницей потенциалов в миллион(!) вольт.
Так вот беспощадная физика еще “на кончике пера калькулятора ITER” выдала вердикт - не взлетит. Для той энергии частиц, что нужна - скорости полёта будут столь высоки, что нейтрализация методом “подхватить плохо лежащий электрон, пролетая мимо третьего этажа” не сработает. Длина пробега изменяется даже не десятками, а сотнями метров!
И выход остается один - получать, разгонять и нейтрализовывать отрицательные ионы. То есть - атомы водорода, на которые “налип” лишний электрон. Эта процедура проходит куда проще, сбросить лишний груз на большой скорости куда легче, чем на этой скорости хватать какие-то грузы со стоящего на месте перрона. Получать сами отрицательные ионы куда сложнее, конечно, там “просто нагреть” уже не работает. Но что делать, если положительные не подходят? Третьего электрического знака у нас нет! Ускорять незаряженные частицы - просто нечем.
А по такой технологии - отрицательных ионов - никто инжекторов нейтрального луча не делал. Тем более - на столь чудовищных масштабах. Привычные решения, ранее отработанные на каждом элементе тут не применишь, надо с нуля проектировать мега-установку. Причем отдельные её элементы отрабатывать на специальных стендах, нарабатывая данные по живучести элементов. По итогу всю разработку, производство стендов, исследования на них и производство самих инжекторов отдали Евросоюзу, с отдельными элементами из Индии и Японии. У России - того самого Новосибирского ИЯФ - при этом остаётся полный доступ ко всем результатам этой разработки. Так устроен подлинно научный проект - его данные доступны всем участникам, вне зависимости от того, кто что изготавливает.
В Италии, в Падуе, с 2009 года строится огромная лаборатория отработки этой технологии. Сейчас в работе уже третья итерация масштабирования, что наконец начала выходить на проектные параметры. Почти везде. Почти… Построены и запущены - “стенд генерации отрицательных ионов”, стенд “генерации, разгона и нейтрализации отрицательных ионов” половинной мощности. Сейчас в работе - полноценная установка, пара которых будет стоять в ITER.
Несколько десятилетий работы тысяч и тысяч ученых и инженеров. Созданная под это целая ветка промышленности.
Впрочем, с ITER так везде. В каждом элементе.
Уж больно циклопические параметры положены в основу этой установки.
И есть вполне неплохой шанс всё-таки запустить её в ближайшие пару лет!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
01 Feb, 09:44
Оцените масштаб строительства! Забросить чуть ли не на полюс такое количество техники, обучить на Эльбрусе строителей работе в таких условиях и создать в невозможных для жизни условиях тёплый, уютный и напичканный новейшим оборудованием дом для учёных и исследователей - это очень по-русски!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
01 Feb, 09:42
Южный форпост северян
Русская цивилизация обладает наиболее развитыми навыками жизни в экстремальных условиях. Причём именно жизни, нормального промышленного функционирования, а не просто выживания. Сама природа нашей огромной страны естественным образом подталкивает Россию к развитию именно этих навыков - как в общении людей, в культурных кодах объединения перед лицом опасности, так и в чисто технологических подходах к организации жизни.
Центральное отопление, многоквартирные дома, рациональное планирование развития промышленных кластеров - без этих понятий Россию просто не получается описать.
И наиболее ярко такой подход проявляется в особо суровых условиях. На крайнем севере и на крайнем юге.
Россия вложила свою лепту в исследование как Арктики, так и - Антарктики, последнего неразмеченного и не присвоенного континента Планеты. На данный момент там можно вести лишь исследовательскую деятельность, чем Россия радостно и занимается.
В первую очередь для любой работы надо создать условия. Банальная фраза, но для условий работы на самом южном континенте - это подлинный инженерный вызов.
Температура -80, нулевая влажность, долгие месяцы без солнца!
В таких условиях решивший “выйти покурить” человек получает воспаление лёгких на второй минуте! И подобные болезни в условиях исключительной сухости воздуха очень плохо проходят.
При этом - исследовать Антарктиду нам крайне интересно. Это не только подлёдный материк, это ещё и толстый ледовый щит. В нём, как в древней хронике, записана история климата Земли, её атмосферы, примесей, вулканических извержений и ещё доброго десятка параметров. Для научной теории климата - совершенно бесценные знания.
А особый интерес для нас представляет подлёдное озеро под названием “Восток”. Уникальное место, отрезанная от всей биосферы Земли экосистема, что сотни тысяч лет развивается своим, замкнутым путём. Изумительный природный эксперимент на глубине четырёх тысяч метров!
Перед учёными стоит задача - предельно аккуратно проникнуть в это таинственное убежище Жизни, собрать пробы, провести исследования - и при этом не нарушить изоляцию. Не занести туда загрязнений, не подсадить современных нам бактерий. Ведь это может породить местное, локальное, подлёдное массовое вымирание в озере!
Задача тонкая, деликатная и невероятно сложная. Она требует больших объёмов оборудования, устойчивого электроснабжения, целого научного коллектива, что годами будет работать там, на месте, на поверхности, в четырёх километрах над озером.
В прошлые попытки был получен замороженный керн - вода обратным давлением заходила в скважину и намерзала там, и уже этот лёд получалось изучить. Впереди - получение проб с живыми организмами таинственного озера.
Для этого Россией построена невиданная анатрктическая станция - настоящий бело-сине-красный город во льдах!
Пять модулей на высоких опорах, чтобы не заносило снегом. Практически метровый слой теплоизоляции, чтобы было уютно даже при рекордных тут -89 градусах. Сто сорок метров длины, почти две тысячи квадратных метров площадей - сотня привычных комнат, чтобы десяткам учёных хватило места. Естественно, генераторы, батареи, связь, оборудование, операционная. Куда же без ароматного запаха с кухни! Ну и двухлетний запас продуктов её кулинарам.
Станция годами будет светиться в антарктической ночи своими светодиодными полосами, разгоняя тьму.
Добывая высший свет - тот, что разгоняет мрак незнания!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Русская цивилизация обладает наиболее развитыми навыками жизни в экстремальных условиях. Причём именно жизни, нормального промышленного функционирования, а не просто выживания. Сама природа нашей огромной страны естественным образом подталкивает Россию к развитию именно этих навыков - как в общении людей, в культурных кодах объединения перед лицом опасности, так и в чисто технологических подходах к организации жизни.
Центральное отопление, многоквартирные дома, рациональное планирование развития промышленных кластеров - без этих понятий Россию просто не получается описать.
И наиболее ярко такой подход проявляется в особо суровых условиях. На крайнем севере и на крайнем юге.
Россия вложила свою лепту в исследование как Арктики, так и - Антарктики, последнего неразмеченного и не присвоенного континента Планеты. На данный момент там можно вести лишь исследовательскую деятельность, чем Россия радостно и занимается.
В первую очередь для любой работы надо создать условия. Банальная фраза, но для условий работы на самом южном континенте - это подлинный инженерный вызов.
Температура -80, нулевая влажность, долгие месяцы без солнца!
В таких условиях решивший “выйти покурить” человек получает воспаление лёгких на второй минуте! И подобные болезни в условиях исключительной сухости воздуха очень плохо проходят.
При этом - исследовать Антарктиду нам крайне интересно. Это не только подлёдный материк, это ещё и толстый ледовый щит. В нём, как в древней хронике, записана история климата Земли, её атмосферы, примесей, вулканических извержений и ещё доброго десятка параметров. Для научной теории климата - совершенно бесценные знания.
А особый интерес для нас представляет подлёдное озеро под названием “Восток”. Уникальное место, отрезанная от всей биосферы Земли экосистема, что сотни тысяч лет развивается своим, замкнутым путём. Изумительный природный эксперимент на глубине четырёх тысяч метров!
Перед учёными стоит задача - предельно аккуратно проникнуть в это таинственное убежище Жизни, собрать пробы, провести исследования - и при этом не нарушить изоляцию. Не занести туда загрязнений, не подсадить современных нам бактерий. Ведь это может породить местное, локальное, подлёдное массовое вымирание в озере!
Задача тонкая, деликатная и невероятно сложная. Она требует больших объёмов оборудования, устойчивого электроснабжения, целого научного коллектива, что годами будет работать там, на месте, на поверхности, в четырёх километрах над озером.
В прошлые попытки был получен замороженный керн - вода обратным давлением заходила в скважину и намерзала там, и уже этот лёд получалось изучить. Впереди - получение проб с живыми организмами таинственного озера.
Для этого Россией построена невиданная анатрктическая станция - настоящий бело-сине-красный город во льдах!
Пять модулей на высоких опорах, чтобы не заносило снегом. Практически метровый слой теплоизоляции, чтобы было уютно даже при рекордных тут -89 градусах. Сто сорок метров длины, почти две тысячи квадратных метров площадей - сотня привычных комнат, чтобы десяткам учёных хватило места. Естественно, генераторы, батареи, связь, оборудование, операционная. Куда же без ароматного запаха с кухни! Ну и двухлетний запас продуктов её кулинарам.
Станция годами будет светиться в антарктической ночи своими светодиодными полосами, разгоняя тьму.
Добывая высший свет - тот, что разгоняет мрак незнания!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
26 Jan, 07:37
Быстрый взгляд на Инжектора Нейтрального Луча
Мы с вами прошлись по трём из четырёх систем нагрева плазмы. Казалось бы - нагрев током, нагрев двумя сортами микроволн - чего ещё надо? Вкачивай больше энергии, будет греться, всё же славно?
Ключевая трудность в том, что каждый метод нагрева имеет предел. Мы не можем бесконечно наращивать силу тока, не можем наращивать выше определённого предела мощность радиоволн. Каждый раз - упираемся в физические параметры аппаратуры или возникновение тех явлений, что съедают рост. И так-то системы работают на предельных параметрах, значения токов ламп или наведёного в плазме тока - поражают любое воображение.
А чем больше греешь - тем энергичней эта самая плазма сбрасывает энергию. Закон излучения Стефана-Больцмана имеет в составе температуру в четвёртой степени. Каждый следующий новый градус - резко, драматически увеличивает потери.
И нужен ещё один метод, специально для ситуации, когда три прошлых метода вышли на предельные параметры. И их всё ещё мало.
Чем ещё мы можем греть? Как?
Остался лишь один метод - прикоснуться более горячим телом к холодному. Казалось бы, это невозможно - мы же и получаем самое горячее тело на планете. Горячее у нас нет. Не везти же нам с Солнца, да? К тому же в верхних слоях, откуда в глухой теории можно “зачерпнуть и привезти” в рамках мысленного эксперимента - Солнце всё равно слишком холодное для наших задач. Плазма в токамаке - уже в сотни раз горячее, на одних первых трёх системах нагрева! А нам - ещё больше надо!
Товарищи учёные всё же нашли выход и в этой затруднительной ситуации. Ведь температура - это тепловое движение молекул. И если мы не можем вещество - то есть множество молекул, объединённых химической связью - нагреть до нужных температур, то есть сообщить молекулам достаточную кинетическую энергию, то - давайте просто ускорять одиночные молекулы до нужной скорости и кидаться этими молекулами в плазму! Часто-часто и много-много таких разогнанных молекул будут прилетать в плазму, сталкиваться с молекулами топлива, разгонять их и результат - нагрев - будет достигнут.
Думаю, понятно, что слово “просто” тут - шутка!
Надо разогнать невероятное количество молекул до бешеных скоростей и светить этим “лучом молекул” в плазму так, чтобы столкновения молекул “луча” с молекулами топлива в плазме сообщали ей энергию - поднимая температуру. Фактически, нам нужно нечто вроде Большого Адронного Коллайдера, чтобы греть дальше. Один научный мегапроект, чтобы согреть потеплее другой научный мегапроект. Вот что такое “просто” в исполнении современной физики!
Планируя такую систему, мы немедленно получаем противоречие. Разогнать частицы мы можем только электромагнитным полем, других методов наука не знает. То есть - частицы должны быть заряженными. А потом - они должны проникнуть сквозь могучее электромагнитное поле, что удерживает нашу плазму от контакта со стенками токамака. То есть - они должны быть НЕзаряженными!
Получается на выходе - самый настоящий технический монстр. Система, что будет получать частицы, давать им заряд, разгонять их до зверских скоростей, снимать с этих частиц заряд и - наконец-то - забрасывать поток этих частиц в нашу плазму. При этом - исполнять такой трюк на столь зверском масштабе, чтобы итоговый выход по теплу составлял 33 мегаватта - мощность районной электростанции.
Система “инжектора нейтрального луча” получилась настолько сложной, что её пришлось строить в несколько этапов - создавая испытательные стенды нарастающей сложности.
Масштабирование, основной метод строителей токамаков - тут показывает себя во всей красе. Сначала делаем маленькое, потом - среднее, потом - большое, и в конце - нужное нам, огромное, предельных для текущего развития Человеческой цивилизации параметров.
Именно поэтому монструозный инжектор нейтралов - достоин отдельных нескольких постов. Для его создания пришлось попотеть сотням тысяч человек на протяжении доброго десятка лет!
Мы же - пройдёмся по его устройству за каких-то пару постов в телефоне!
Информационные технологии современности - тоже сила, и немалая!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Мы с вами прошлись по трём из четырёх систем нагрева плазмы. Казалось бы - нагрев током, нагрев двумя сортами микроволн - чего ещё надо? Вкачивай больше энергии, будет греться, всё же славно?
Ключевая трудность в том, что каждый метод нагрева имеет предел. Мы не можем бесконечно наращивать силу тока, не можем наращивать выше определённого предела мощность радиоволн. Каждый раз - упираемся в физические параметры аппаратуры или возникновение тех явлений, что съедают рост. И так-то системы работают на предельных параметрах, значения токов ламп или наведёного в плазме тока - поражают любое воображение.
А чем больше греешь - тем энергичней эта самая плазма сбрасывает энергию. Закон излучения Стефана-Больцмана имеет в составе температуру в четвёртой степени. Каждый следующий новый градус - резко, драматически увеличивает потери.
И нужен ещё один метод, специально для ситуации, когда три прошлых метода вышли на предельные параметры. И их всё ещё мало.
Чем ещё мы можем греть? Как?
Остался лишь один метод - прикоснуться более горячим телом к холодному. Казалось бы, это невозможно - мы же и получаем самое горячее тело на планете. Горячее у нас нет. Не везти же нам с Солнца, да? К тому же в верхних слоях, откуда в глухой теории можно “зачерпнуть и привезти” в рамках мысленного эксперимента - Солнце всё равно слишком холодное для наших задач. Плазма в токамаке - уже в сотни раз горячее, на одних первых трёх системах нагрева! А нам - ещё больше надо!
Товарищи учёные всё же нашли выход и в этой затруднительной ситуации. Ведь температура - это тепловое движение молекул. И если мы не можем вещество - то есть множество молекул, объединённых химической связью - нагреть до нужных температур, то есть сообщить молекулам достаточную кинетическую энергию, то - давайте просто ускорять одиночные молекулы до нужной скорости и кидаться этими молекулами в плазму! Часто-часто и много-много таких разогнанных молекул будут прилетать в плазму, сталкиваться с молекулами топлива, разгонять их и результат - нагрев - будет достигнут.
Думаю, понятно, что слово “просто” тут - шутка!
Надо разогнать невероятное количество молекул до бешеных скоростей и светить этим “лучом молекул” в плазму так, чтобы столкновения молекул “луча” с молекулами топлива в плазме сообщали ей энергию - поднимая температуру. Фактически, нам нужно нечто вроде Большого Адронного Коллайдера, чтобы греть дальше. Один научный мегапроект, чтобы согреть потеплее другой научный мегапроект. Вот что такое “просто” в исполнении современной физики!
Планируя такую систему, мы немедленно получаем противоречие. Разогнать частицы мы можем только электромагнитным полем, других методов наука не знает. То есть - частицы должны быть заряженными. А потом - они должны проникнуть сквозь могучее электромагнитное поле, что удерживает нашу плазму от контакта со стенками токамака. То есть - они должны быть НЕзаряженными!
Получается на выходе - самый настоящий технический монстр. Система, что будет получать частицы, давать им заряд, разгонять их до зверских скоростей, снимать с этих частиц заряд и - наконец-то - забрасывать поток этих частиц в нашу плазму. При этом - исполнять такой трюк на столь зверском масштабе, чтобы итоговый выход по теплу составлял 33 мегаватта - мощность районной электростанции.
Система “инжектора нейтрального луча” получилась настолько сложной, что её пришлось строить в несколько этапов - создавая испытательные стенды нарастающей сложности.
Масштабирование, основной метод строителей токамаков - тут показывает себя во всей красе. Сначала делаем маленькое, потом - среднее, потом - большое, и в конце - нужное нам, огромное, предельных для текущего развития Человеческой цивилизации параметров.
Именно поэтому монструозный инжектор нейтралов - достоин отдельных нескольких постов. Для его создания пришлось попотеть сотням тысяч человек на протяжении доброго десятка лет!
Мы же - пройдёмся по его устройству за каких-то пару постов в телефоне!
Информационные технологии современности - тоже сила, и немалая!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
18 Jan, 13:19
Водородные трудности
Многие слышали планы “перехода на водород” в исполнении наших соседей по Евразийскому континенту. В устах особо технически неграмотных еврочиновников водород звучит как будущий источник энергии для “чистой промышленности”. Дошло до запредельных абсурдов - выделения целой серии грантов на “поиск источников природного водорода”.
Это не шутка, еврочиновники на полном серьёзе собираются положить болт с левой резьбой на химию, геологию и прочие науки и бурить землю в поисках того волшебного места, откуда бы потёк тот самый водород. Не зная при этом главного условия успешности таких планов - заклинания “По щучьему велению, по моему хотению”.
Реальность груба и беспощадна - водород есть сильнейший восстановитель в Таблице Менделеева. Он невероятно химически активен. Настолько, что с большинством окислителей реагирует со взрывом. Смесь водорода с кислородом воздуха жахает куда круче любого тротила в пересчёте на массу. Водород “пробивает” даже привычные сорта сталей, выбивая из них легирующие элементы - происходит “охрупчивание” металлов. Водород яростно лезет через любые трещинки, местами даже напрямую сквозь тонкие слои материалов - его молекула очень мала и часто проходит “между” другими молекулами. Водород имеет зверски малую плотность, что так раздражает конструкторов ракет - объём баков получается непропорционально большим.
Естественно, никаких месторождений водорода нет и никогда не будет на Земле, с её кислородной атмосферой.
Водород - это способ хранения энергии, а не источник энергии. И ни одну проблему Европы он не решит - Союзу не хватает именно первичной энергии, притом - дешёвой первичной энергии. Новое, к тому же дорогое, её хранилище - не особо поможет.
Но сами по себе водородные технологии представляют интерес. Местами - в химической промышленности, местами - в транспортной, те же самые ракеты. Электрохимические генераторы подводных лодок. Неизбежно то или иное применение водорода в энергетике - пускай там возникает целая куча проблем, но их можно решить.
Самая большая засада - это хранение. Зверски неплотный, взрывоопасный и исключительно текучий газ - это вам не штуки. Это куда печальней, чем привычный метан по всем параметрам.
Судя по всему, самый рациональный метод - связывать водород химическими веществами и потом высвобождать его обратно. Сделать “химический аккумулятор” водорода - систему, что может принять на себя большие объёмы, убрать их из газовой фазы а по желанию - обратно выдать эту газовую фазу.
Такие системы есть, и активно развиваются. В прошлом году очередной интересный шаг сделали сибирские учёные - разработали простой и дешёвый катализатор для подобного “химического водородного аккумулятора”.
Системы такого типа требуют катализаторов. И ранее это была… платина! Что сразу ставит под вопрос любое промышленное применение.
Учёные из Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН создали никель-оловянный катализатор, что обеспечивает 99.9% селективность реакции - практически не допуская появления побочных продуктов. Гоняя органический "носитель водорода" по циклу "принял-отдал", без загрязнений.
Проблем на пути ещё полно - органический носитель, “запасающий” водород в своих химических связях - штука ядовитая. Применение таких систем - только под строгим контролем, следовательно - только в промышленности.
Но это следующий шаг к другому устройству всей водородной идеи как таковой. Возможность работы без утечек газообразной взрывчатки.
Впрочем, как всегда с наукой - практические применение вопрос крайне обсуждаемый. И - в данное время - ещё неблизкий.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Многие слышали планы “перехода на водород” в исполнении наших соседей по Евразийскому континенту. В устах особо технически неграмотных еврочиновников водород звучит как будущий источник энергии для “чистой промышленности”. Дошло до запредельных абсурдов - выделения целой серии грантов на “поиск источников природного водорода”.
Это не шутка, еврочиновники на полном серьёзе собираются положить болт с левой резьбой на химию, геологию и прочие науки и бурить землю в поисках того волшебного места, откуда бы потёк тот самый водород. Не зная при этом главного условия успешности таких планов - заклинания “По щучьему велению, по моему хотению”.
Реальность груба и беспощадна - водород есть сильнейший восстановитель в Таблице Менделеева. Он невероятно химически активен. Настолько, что с большинством окислителей реагирует со взрывом. Смесь водорода с кислородом воздуха жахает куда круче любого тротила в пересчёте на массу. Водород “пробивает” даже привычные сорта сталей, выбивая из них легирующие элементы - происходит “охрупчивание” металлов. Водород яростно лезет через любые трещинки, местами даже напрямую сквозь тонкие слои материалов - его молекула очень мала и часто проходит “между” другими молекулами. Водород имеет зверски малую плотность, что так раздражает конструкторов ракет - объём баков получается непропорционально большим.
Естественно, никаких месторождений водорода нет и никогда не будет на Земле, с её кислородной атмосферой.
Водород - это способ хранения энергии, а не источник энергии. И ни одну проблему Европы он не решит - Союзу не хватает именно первичной энергии, притом - дешёвой первичной энергии. Новое, к тому же дорогое, её хранилище - не особо поможет.
Но сами по себе водородные технологии представляют интерес. Местами - в химической промышленности, местами - в транспортной, те же самые ракеты. Электрохимические генераторы подводных лодок. Неизбежно то или иное применение водорода в энергетике - пускай там возникает целая куча проблем, но их можно решить.
Самая большая засада - это хранение. Зверски неплотный, взрывоопасный и исключительно текучий газ - это вам не штуки. Это куда печальней, чем привычный метан по всем параметрам.
Судя по всему, самый рациональный метод - связывать водород химическими веществами и потом высвобождать его обратно. Сделать “химический аккумулятор” водорода - систему, что может принять на себя большие объёмы, убрать их из газовой фазы а по желанию - обратно выдать эту газовую фазу.
Такие системы есть, и активно развиваются. В прошлом году очередной интересный шаг сделали сибирские учёные - разработали простой и дешёвый катализатор для подобного “химического водородного аккумулятора”.
Системы такого типа требуют катализаторов. И ранее это была… платина! Что сразу ставит под вопрос любое промышленное применение.
Учёные из Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН создали никель-оловянный катализатор, что обеспечивает 99.9% селективность реакции - практически не допуская появления побочных продуктов. Гоняя органический "носитель водорода" по циклу "принял-отдал", без загрязнений.
Проблем на пути ещё полно - органический носитель, “запасающий” водород в своих химических связях - штука ядовитая. Применение таких систем - только под строгим контролем, следовательно - только в промышленности.
Но это следующий шаг к другому устройству всей водородной идеи как таковой. Возможность работы без утечек газообразной взрывчатки.
Впрочем, как всегда с наукой - практические применение вопрос крайне обсуждаемый. И - в данное время - ещё неблизкий.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
31 Dec, 20:04
С наступающим всех!
С точки зрения науки - сегодня мы с вами гуляем за Астрономию!
Сегодня Земля закончила вокруг своей Звезды ещё один оборот, и не впилилась с разбегу ни в комету, ни в астероид. С чем нас всех и поздравляю!
В этом году - Будущее приблизится, прикиньте, ровно на год!
А потом в учебниках будут писать - в 2024 году было совершено важнейшее научное открытие!
Суть тут в чём - так про любой год можно написать. Вот я в этом, например, писал про свой личный топ1 - Антиматерия притягивается. Как по мне - самое фундаментальное открытие года.
В следующем году - тоже что-то будет.
Знания копятся, учёные работают, конца да края процессу познания мира нет и не будет.
Познавать мир не только можно, но и нужно.
Всю жизнь.
И - в этом году - тоже!
С Новым Годом всех вас!
А особенно - тех, кто посвятил свою жизнь науке. Или надеется, что, может, хотя бы его дети пойдут этим путём.
Я всегда рад видеть вас здесь, на занудно-развлекательном канале!
И всячески постараюсь в следующем году выдавать побольше. любопытного. Например, красивых фоток-видео самой сложной машины Человечества.
И - писать в свободное время о других научных достижениях.
С новым оборотом нас всех, Земляне!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
С точки зрения науки - сегодня мы с вами гуляем за Астрономию!
Сегодня Земля закончила вокруг своей Звезды ещё один оборот, и не впилилась с разбегу ни в комету, ни в астероид. С чем нас всех и поздравляю!
В этом году - Будущее приблизится, прикиньте, ровно на год!
А потом в учебниках будут писать - в 2024 году было совершено важнейшее научное открытие!
Суть тут в чём - так про любой год можно написать. Вот я в этом, например, писал про свой личный топ1 - Антиматерия притягивается. Как по мне - самое фундаментальное открытие года.
В следующем году - тоже что-то будет.
Знания копятся, учёные работают, конца да края процессу познания мира нет и не будет.
Познавать мир не только можно, но и нужно.
Всю жизнь.
И - в этом году - тоже!
С Новым Годом всех вас!
А особенно - тех, кто посвятил свою жизнь науке. Или надеется, что, может, хотя бы его дети пойдут этим путём.
Я всегда рад видеть вас здесь, на занудно-развлекательном канале!
И всячески постараюсь в следующем году выдавать побольше. любопытного. Например, красивых фоток-видео самой сложной машины Человечества.
И - писать в свободное время о других научных достижениях.
С новым оборотом нас всех, Земляне!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
21 Dec, 14:03
Системы нагрева плазмы - Ионно-циклотронный нагрев
В плазме у нас плавают не только электроны, но и оставшиеся без них ядра. Ионы. А на них наша микроволновка не сработает, ионы на порядки больше. Нужны другие частоты, следовательно - вторая микроволновка!
Беспощадная физика, что же сделать - надо проектировать и строить. Не оставлять же ионы скучать, пока электроны пляшут всё быстрее?
Частота нужна на 4 порядка меньше, но легче от этого не становится. Принцип тот же - лампа типа “тетрод” с тысячей ампер тока накала и 30 тысячами вольт на аноде. Волноводы, антенны - всё то же, но другое. Частота меньше на четыре порядка - и мы вынуждены всё делать в новом исполнении. Другие материалы, другие антенны. Усилительный каскад на выходе. Хитрая система резонансных полостей с механическим управлением для тонкой подстройки частоты под меняющиеся условия плазмы. Целая сеть согласующих трансформаторов в три слоя согласования.
И опять те же вечные ИТЭР-овские сложности. Защита от коротких замыканий на десятки тысяч вольт. Чудовищное тепловыделение, что нужно снимать с ламп. Магнитные поля всех расцветок от окружающих систем. Робототехническое обслуживание. Десятиступенчатая система электропитания, чтобы при коротком замыкании всё не сгорело.
Обе системы - электронная и ионная - братья, но не близнецы. Обе дают по 20 мегаватт тепла в плазму, работают по одним и тем же принципам, но не имеют ни единой общей детали.
Ионная система имеет гораздо больше “волны”, ими сложнее точно прогревать участки плазмы - но в подавлении неустойчивостей она так же участвует, как и электронная.
Мы действительно не очень хорошо знаем, как же точно все эти системы применять с максимальной эффективностью. Теория - теорией, но плазма столь коварна, что регулярно посылает теорию куда подальше на очередном шаге объёма, температуры или плотности.
ИТЭР же будет новым шагом по всем параметрам - и по управлению радиоизлучением ученые лелеют десятки идей. Яростно спорят, какая же схема будет лучше на таких масштабах. И уже второе десятилетие мечтают проверить, кто же прав.
Потаённая мечта физиков - получить систему, что позволит греть плазму без центрального соленоида, без его импульсов, в непрерывном режиме. И работе “микроволновок” уделяется огромное внимание - идеальная электростанция будущего будет без соленоида. Чтобы жарила, не выключаясь.
Нам осталась последняя система нагрева. И если вы думали, что прошлые монстры были сложными - подвязывайте челюсть.
Дальше у нас будет инжектор нейтрального луча мощностью в 33 мегаватта.
Звучит как оружие Имперского Звёздного Разрушителя, и это очень близко к истине. Среднего размера кораблик этим самым нейтральным лучом распилить - раз плюнуть.
У нас же он будет гонять атомы в плазме ещё быстре, под музыку Имперского марша😂
Об этом - в следующий раз!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
В плазме у нас плавают не только электроны, но и оставшиеся без них ядра. Ионы. А на них наша микроволновка не сработает, ионы на порядки больше. Нужны другие частоты, следовательно - вторая микроволновка!
Беспощадная физика, что же сделать - надо проектировать и строить. Не оставлять же ионы скучать, пока электроны пляшут всё быстрее?
Частота нужна на 4 порядка меньше, но легче от этого не становится. Принцип тот же - лампа типа “тетрод” с тысячей ампер тока накала и 30 тысячами вольт на аноде. Волноводы, антенны - всё то же, но другое. Частота меньше на четыре порядка - и мы вынуждены всё делать в новом исполнении. Другие материалы, другие антенны. Усилительный каскад на выходе. Хитрая система резонансных полостей с механическим управлением для тонкой подстройки частоты под меняющиеся условия плазмы. Целая сеть согласующих трансформаторов в три слоя согласования.
И опять те же вечные ИТЭР-овские сложности. Защита от коротких замыканий на десятки тысяч вольт. Чудовищное тепловыделение, что нужно снимать с ламп. Магнитные поля всех расцветок от окружающих систем. Робототехническое обслуживание. Десятиступенчатая система электропитания, чтобы при коротком замыкании всё не сгорело.
Обе системы - электронная и ионная - братья, но не близнецы. Обе дают по 20 мегаватт тепла в плазму, работают по одним и тем же принципам, но не имеют ни единой общей детали.
Ионная система имеет гораздо больше “волны”, ими сложнее точно прогревать участки плазмы - но в подавлении неустойчивостей она так же участвует, как и электронная.
Мы действительно не очень хорошо знаем, как же точно все эти системы применять с максимальной эффективностью. Теория - теорией, но плазма столь коварна, что регулярно посылает теорию куда подальше на очередном шаге объёма, температуры или плотности.
ИТЭР же будет новым шагом по всем параметрам - и по управлению радиоизлучением ученые лелеют десятки идей. Яростно спорят, какая же схема будет лучше на таких масштабах. И уже второе десятилетие мечтают проверить, кто же прав.
Потаённая мечта физиков - получить систему, что позволит греть плазму без центрального соленоида, без его импульсов, в непрерывном режиме. И работе “микроволновок” уделяется огромное внимание - идеальная электростанция будущего будет без соленоида. Чтобы жарила, не выключаясь.
Нам осталась последняя система нагрева. И если вы думали, что прошлые монстры были сложными - подвязывайте челюсть.
Дальше у нас будет инжектор нейтрального луча мощностью в 33 мегаватта.
Звучит как оружие Имперского Звёздного Разрушителя, и это очень близко к истине. Среднего размера кораблик этим самым нейтральным лучом распилить - раз плюнуть.
У нас же он будет гонять атомы в плазме ещё быстре, под музыку Имперского марша😂
Об этом - в следующий раз!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
07 Dec, 13:09
Системы нагрева плазмы - Электрон-циклотронный нагрев
Над боевой украинской пропагандой “у русских дома нет ничего и они воруют микроволновки, чтобы ограбить богатую мирную Украинушку, за этим и приехали” не смеялся только ленивый. Дичь феерическая, рассчитанная на уровень сельского гопника.
Естественно, любой в нашей стране пользуется микроволновкой регулярно. Большинство даже представляют себе её метод работы - создание в камере переменного электромагнитного поля высокой частоты, что “раскачивает” молекулы воды, сообщая им кинетическую энергию - и растёт температура тарелки борща.
Вот и в ИТЭРе работает такая же система, что греет плазму данным методом. Естественно, как и всё в токамаке - зверских параметров. Вот только греет она не молекулы воды - их в рабочей камере нет. А электроны.
Создание таких полей, что будут резонансно раскачивать отдельные электроны требует электромагнитного поля, “качающегося” скромных 170 миллиардов раз в секунду. Электрончик, блин, маленький и отдельные “волны” нашей микроволновки должны соответствовать нашему малышу. При этом надо вкачать через электромагнитное поле в плазму - 20 мегаватт. Если соберём все микроволновки Украины - не факт, что они такую мощность скопом дадут, цели СВО не будут выполнены, расходимся.
Ладно, шутки над неадекватами в сторону, поехали по деталям очередного техномонстра предельных параметров!
Ключевой элемент - хитрая вакуумная лампа, зовётся гиротрон. Берём, значит, электронную пушку помощнее в несколько мегаватт, лупим ей внутрь гиротрона, там создаём очередным лютым сверхпроводящим магнитом вращающееся с бешеной скоростью магнитное поле и снимаем с пролетающих электрончиков радиоволны, выводим его через алмазное окошко, по волноводу пробрасываем из радиочастотного здания к основному зданию токамака, там выводим на антенны и этими антеннами - светим нашей микроволновкой в плазму. Всё это запитываем очередными тысячами ампер и десятками тысяч вольт.
Просто же, да?
Больше десяти лет разрабатывали системы столь зверских параметров. Сразу поняв - придётся пилить на маленькие кусочки. На 24 гиротрона-волновода-антенны, снимая по мегаватту финальной мощности с каждого блока. С учётом потерь в волноводах - до плазмы как раз плановые 20 мегаватт и дойдёт.
Эта система начинает работу, передавая плазме первые джоули энергии. Ведь пока мы газ не ионизируем - он проводить ток не будет. А, значит, центральный соленоид не сможет создавать там свои миллионы ампер кольцевого тока. В электронной системе есть отдельные “стартовые” комплекты малой мощности, специально для первичной ионизации газа - в плазму. И уже потом - включаются 24 монстра по мегаватту на антенне.
Главный плюс этой системы - огромная частота излучения позволяет очень точно направлять выделение энергии на нужные куски плазменного шнура. Там, где соленоид греет “всю плитку” - электронная микроволновка может прогреть отдельный её кусочек почти точечно. И антенны так проектируются, что мощность можно перекидывать с огромной скоростью, управляя таким образом бешеным биением плазмы.
Ну, вернее, пытаясь - установка у нас исследовательская, именно методы применения там и будут изучаться. А если сюда посветить? А если после такого-то явления - прямо в него зарядить парой мегаватт? А если рядом? Ученые люди крайне любопытные, все знают!
Ни одна другая система не может перемещать выделение тепла с такой скоростью. Целая сеть сложных антенн даст учёным ключевое - возможность экспериментировать. Учиться бороться с плазменным своеволием всеми методами. С надеждой когда-то завести реактор без всех этих неслыханных ламп с мегаваттами охлаждения и окнами из цельного алмаза.
Но для получения результатов - надо построить. И запустить. Все системы до единой.
Следующей у нас на очереди - микроволновка номер два. Ионная.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Над боевой украинской пропагандой “у русских дома нет ничего и они воруют микроволновки, чтобы ограбить богатую мирную Украинушку, за этим и приехали” не смеялся только ленивый. Дичь феерическая, рассчитанная на уровень сельского гопника.
Естественно, любой в нашей стране пользуется микроволновкой регулярно. Большинство даже представляют себе её метод работы - создание в камере переменного электромагнитного поля высокой частоты, что “раскачивает” молекулы воды, сообщая им кинетическую энергию - и растёт температура тарелки борща.
Вот и в ИТЭРе работает такая же система, что греет плазму данным методом. Естественно, как и всё в токамаке - зверских параметров. Вот только греет она не молекулы воды - их в рабочей камере нет. А электроны.
Создание таких полей, что будут резонансно раскачивать отдельные электроны требует электромагнитного поля, “качающегося” скромных 170 миллиардов раз в секунду. Электрончик, блин, маленький и отдельные “волны” нашей микроволновки должны соответствовать нашему малышу. При этом надо вкачать через электромагнитное поле в плазму - 20 мегаватт. Если соберём все микроволновки Украины - не факт, что они такую мощность скопом дадут, цели СВО не будут выполнены, расходимся.
Ладно, шутки над неадекватами в сторону, поехали по деталям очередного техномонстра предельных параметров!
Ключевой элемент - хитрая вакуумная лампа, зовётся гиротрон. Берём, значит, электронную пушку помощнее в несколько мегаватт, лупим ей внутрь гиротрона, там создаём очередным лютым сверхпроводящим магнитом вращающееся с бешеной скоростью магнитное поле и снимаем с пролетающих электрончиков радиоволны, выводим его через алмазное окошко, по волноводу пробрасываем из радиочастотного здания к основному зданию токамака, там выводим на антенны и этими антеннами - светим нашей микроволновкой в плазму. Всё это запитываем очередными тысячами ампер и десятками тысяч вольт.
Просто же, да?
Больше десяти лет разрабатывали системы столь зверских параметров. Сразу поняв - придётся пилить на маленькие кусочки. На 24 гиротрона-волновода-антенны, снимая по мегаватту финальной мощности с каждого блока. С учётом потерь в волноводах - до плазмы как раз плановые 20 мегаватт и дойдёт.
Эта система начинает работу, передавая плазме первые джоули энергии. Ведь пока мы газ не ионизируем - он проводить ток не будет. А, значит, центральный соленоид не сможет создавать там свои миллионы ампер кольцевого тока. В электронной системе есть отдельные “стартовые” комплекты малой мощности, специально для первичной ионизации газа - в плазму. И уже потом - включаются 24 монстра по мегаватту на антенне.
Главный плюс этой системы - огромная частота излучения позволяет очень точно направлять выделение энергии на нужные куски плазменного шнура. Там, где соленоид греет “всю плитку” - электронная микроволновка может прогреть отдельный её кусочек почти точечно. И антенны так проектируются, что мощность можно перекидывать с огромной скоростью, управляя таким образом бешеным биением плазмы.
Ну, вернее, пытаясь - установка у нас исследовательская, именно методы применения там и будут изучаться. А если сюда посветить? А если после такого-то явления - прямо в него зарядить парой мегаватт? А если рядом? Ученые люди крайне любопытные, все знают!
Ни одна другая система не может перемещать выделение тепла с такой скоростью. Целая сеть сложных антенн даст учёным ключевое - возможность экспериментировать. Учиться бороться с плазменным своеволием всеми методами. С надеждой когда-то завести реактор без всех этих неслыханных ламп с мегаваттами охлаждения и окнами из цельного алмаза.
Но для получения результатов - надо построить. И запустить. Все системы до единой.
Следующей у нас на очереди - микроволновка номер два. Ионная.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
27 Nov, 15:20
Системы нагрева плазмы - Центральный Соленоид
Что возникает у вас в голове при слове “нагреватель”? Скорее всего плита или кипятильник. То есть - прямой нагрев электрическим током, за счёт тепловыделения на сопротивлении.
Первая система нагрева плазмы работает именно так - пропуская ток через плазму. А вот как это сделать? К облаку ионов температурой в миллионы градусов провод-то не подключишь!
Надо как-то порождать ток в плазменном кольце “по удалёнке”. Можем мы так сделать? Конечно! Любой трансформатор так делает, например в вашей зарядке для телефона.
Колебание тока в первичной обмотке катушки вызывает ответное колебание тока во вторичной. Без прямого контакта. Наша вторичная - кольцевой плазменный шнур, в ней надо породить ток.
Первичная, порождающая - сверхпроводящий электромагнит, размещённый в самом центре установки - по оси плазменного бублика. Как всё в ИТЭРе - циклопических параметров.
Полной мощью его магнитного поля можно оторвать от пола самый мощный неавианосный корабль планеты - ракетный крейсер проекта “Орлан” массой в 24 тысячи тонн. Собран сей монстр будет из шести идентичных “блинчиков”, поставленных друг на друга, седьмой произведут про запас, на всякий случай. Мало ли - стукнут при перевозке? Сверхпроводящие магниты редкостно хрупкая штука.
В сумме в магнтитке на холодильник - 42 километра сверхпроводящего кабеля на скромные 46 тыщщ ампер. Хороший городской квартал в одном магните массой в 974 тонны. Ну нет в ИТЭРе обычного, тут всё - гулливерское.
С индуктивным нагревом возникает большая проблема, что не позволяет прогреть плазму только им одним. В привычном нам трансформаторе - бегает переменный ток. Который, как известно, нет-нет да долбанет, если зазеваешься. Нас это не пугает, когда мы пользуемся бытовыми приборами - ну меняется направление движения заряженных частиц 50 раз в секунду, и что?
А вот с плазменным шнуром в таком режиме начинает происходить предельно неприятное. У нас двигаются уже не электрончики в металле, а ионы плазмы в самой плазме. Натурально весь бублик начинает крутиться в сторону - по часовой, допустим. Все иончики. А потом наступает момент смены направления тока.
И вот тут наши разогнавшиеся влево плазминки начинают резко пытаться побежать вправо! А это порождает в плазме такие лютые неустойчивости, что удержание плазмы рушится вдребезги и гарантированно. Никаким магнитным полями, что мы умеем создавать, мы это скомпенсировать не можем.
Может, когда-то мы научимся такую проблему преодолевать - но сейчас даже идей нет, как это делать. Потому мы вынуждены работать в один цикл - от нуля до максимума. Занимать этот цикл будет несколько минут, и для подобной работы нужна мощная и хитрая система электропитания самого магнита.
И, естественно, сам магнит захолаживается жидким гелием до околонулевой температуры, чтобы работала сверхпроводимость. Впрочем, о магнитной системе - сильно позже.
Нам же стоит уяснить, что резистивный нагрев методом трансформатроной будки - может прогреть плазму только на малую часть. Мы не можем дать токи и поля таких параметров, чтобы выделить в плазме столько тепла за половину цикла переменного тока. Магнит создаёт в плазме от 7 до 15 миллионов ампер - и ей, видите ли, всё равно мало! Да и импульсный режим не радует, мы же хотим стабильной работы, а не припадочной!
Потому поверх омического нагрева - работают остальные системы.
И следующей у нас - радиочастотная. Вернее, две разных.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Что возникает у вас в голове при слове “нагреватель”? Скорее всего плита или кипятильник. То есть - прямой нагрев электрическим током, за счёт тепловыделения на сопротивлении.
Первая система нагрева плазмы работает именно так - пропуская ток через плазму. А вот как это сделать? К облаку ионов температурой в миллионы градусов провод-то не подключишь!
Надо как-то порождать ток в плазменном кольце “по удалёнке”. Можем мы так сделать? Конечно! Любой трансформатор так делает, например в вашей зарядке для телефона.
Колебание тока в первичной обмотке катушки вызывает ответное колебание тока во вторичной. Без прямого контакта. Наша вторичная - кольцевой плазменный шнур, в ней надо породить ток.
Первичная, порождающая - сверхпроводящий электромагнит, размещённый в самом центре установки - по оси плазменного бублика. Как всё в ИТЭРе - циклопических параметров.
Полной мощью его магнитного поля можно оторвать от пола самый мощный неавианосный корабль планеты - ракетный крейсер проекта “Орлан” массой в 24 тысячи тонн. Собран сей монстр будет из шести идентичных “блинчиков”, поставленных друг на друга, седьмой произведут про запас, на всякий случай. Мало ли - стукнут при перевозке? Сверхпроводящие магниты редкостно хрупкая штука.
В сумме в магнтитке на холодильник - 42 километра сверхпроводящего кабеля на скромные 46 тыщщ ампер. Хороший городской квартал в одном магните массой в 974 тонны. Ну нет в ИТЭРе обычного, тут всё - гулливерское.
С индуктивным нагревом возникает большая проблема, что не позволяет прогреть плазму только им одним. В привычном нам трансформаторе - бегает переменный ток. Который, как известно, нет-нет да долбанет, если зазеваешься. Нас это не пугает, когда мы пользуемся бытовыми приборами - ну меняется направление движения заряженных частиц 50 раз в секунду, и что?
А вот с плазменным шнуром в таком режиме начинает происходить предельно неприятное. У нас двигаются уже не электрончики в металле, а ионы плазмы в самой плазме. Натурально весь бублик начинает крутиться в сторону - по часовой, допустим. Все иончики. А потом наступает момент смены направления тока.
И вот тут наши разогнавшиеся влево плазминки начинают резко пытаться побежать вправо! А это порождает в плазме такие лютые неустойчивости, что удержание плазмы рушится вдребезги и гарантированно. Никаким магнитным полями, что мы умеем создавать, мы это скомпенсировать не можем.
Может, когда-то мы научимся такую проблему преодолевать - но сейчас даже идей нет, как это делать. Потому мы вынуждены работать в один цикл - от нуля до максимума. Занимать этот цикл будет несколько минут, и для подобной работы нужна мощная и хитрая система электропитания самого магнита.
И, естественно, сам магнит захолаживается жидким гелием до околонулевой температуры, чтобы работала сверхпроводимость. Впрочем, о магнитной системе - сильно позже.
Нам же стоит уяснить, что резистивный нагрев методом трансформатроной будки - может прогреть плазму только на малую часть. Мы не можем дать токи и поля таких параметров, чтобы выделить в плазме столько тепла за половину цикла переменного тока. Магнит создаёт в плазме от 7 до 15 миллионов ампер - и ей, видите ли, всё равно мало! Да и импульсный режим не радует, мы же хотим стабильной работы, а не припадочной!
Потому поверх омического нагрева - работают остальные системы.
И следующей у нас - радиочастотная. Вернее, две разных.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
25 Nov, 09:17
Схема опытной установки по фиксации количества вспышек. Просто и наглядно, по меркам учёных.
Установка по получению самих антиатомов - в сотни раз сложнее.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Установка по получению самих антиатомов - в сотни раз сложнее.
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
25 Nov, 09:12
Незаметность фундаментальных открытий
Любой из вас слышал эту фразу “научное развитие остановилось, за последние десятилетия ничего не открыли, одни смартфоны и всё”.
В этой фразе - чудовищная каша из понятий. Наука ничего практически ценного не делает. Никогда. Она - про упавшие яблоки, про призму и радугу. Практически ценное делает технология - создает условный калейдоскоп на основе законов оптики, что потом пойдёт в производство и будет продаваться. Или смартфон.
Наука всего лишь отвечает на вопрос - как себя ведет этот объект в этих условиях?
И в этом смысле за последние десятилетия были совершены сотни научных открытий первой величины. Только уж так устроено восприятие человека, что мы регулярно об этих открытиях не узнаем. Вообще.
Готов поспорить, что про фундаментальное физическое открытие из этого текста - не знал никто из читателей. Это не укор вам - это укор информационным системам, что фильтруют и доносят до вас информацию.
О чём речь?
Вот есть у нас некое антивещество, все слышали. Анти- протоны, нейтроны, электроны. Вообще у любой уважающей себя частицы есть античастица. Что такое, почему так - никто не может дать ответ. Просто - есть.
При этом макрообъектов - кусков вещества - из антиматерии нет нигде! Вообще! И эта самая антиматерия при встрече с обычной - мгновенно с ней дерётся смертным боем и полностью превращается в энергию. Зачем она такая грубая? Почему? Вопрос!
Антиматерия очень плохо изучена. Трудно получать, ещё труднее хранить. Буквально по атому копить приходится.
Банально никто не знал точного ответа на простейший вопрос.
А камень к “антикамню” - будет притягиваться или отталкиваться?
Вопрос стоял полвека, и в этом году получен ответ. Физики наконец проверили это взаимодействие и выяснили - притягиваться. Не будет нам антигравитации этим методом, расстроили товарищи физики товарищей научных фантастов. Можно четверть бульварно-фантастической литературы переписывать.
Как добились результата?
Долго учились получать антивещество в достаточных количествах. Потом загнали его в длинную трубку, обмотанную со всех сторон фотодатчиками, что вспышки аннигиляции фиксируют. Да, отдельных молекул. Такие вот точные, ловят единичный фотончик. А потом резко отключили магнитное поле, что удерживает по оси трубки, в её центре, все накопленные молекулы.
Дальше есть всего три варианта. Распределение вспышек будет равномерным по всей длине трубки. Вспышек будет больше внизу. Или больше вверху. То есть - не взаимодействуют, притягиваются или отталкиваются антимолекулы от нашей Земли.
Сделали сотни замеров, вертели трубку под всеми углами для контроля работы датчиков, переворачивали, грели-морозили и всячески над ней издевались.
Получили результат с точностью до 10 в минус 15 степени - притягивается. Вспышек со стороны Земли всегда больше, и ощутимо.
Это ставит много дальнейших вопросов по общей теории возникновения нашего мира, запрещая “антигалактики” - они не могли разлететься в стороны, они притянулись бы к обычным. То есть звезд из антивещества мы, скорее всего, никогда не найдем.
Почему же вещества получилось больше, чем антивещества, “в начале времен”? Это простое, но важнейшее открытие - антиматерия притягивается - не оставляет нам другого выбора. Почему-то возникла разница именно в количестве, а не в месте расположения. Там, где процессы, по идее - полностью симметричны.
Почему?
Наука так устроена, что из одного ответа всегда рождается сразу несколько вопросов. Бесконечный цикл познания мира.
И в этом её красота.
А пока - мы можем записать доказанное открытие этого года. Важное, фундаментальное, физическое. Научное во всех смыслах.
Антиматерия гравитационно притягивается к материи!
Можете теперь красиво выступить в кругу друзей. Закинуть удочку вида - "а вы вот как думаете, планеты из вещества и антивещества - притянутся или оттолкнутся?", послушать их спор и дать ответ.
И, главное, рассказать - как ответ получен!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Любой из вас слышал эту фразу “научное развитие остановилось, за последние десятилетия ничего не открыли, одни смартфоны и всё”.
В этой фразе - чудовищная каша из понятий. Наука ничего практически ценного не делает. Никогда. Она - про упавшие яблоки, про призму и радугу. Практически ценное делает технология - создает условный калейдоскоп на основе законов оптики, что потом пойдёт в производство и будет продаваться. Или смартфон.
Наука всего лишь отвечает на вопрос - как себя ведет этот объект в этих условиях?
И в этом смысле за последние десятилетия были совершены сотни научных открытий первой величины. Только уж так устроено восприятие человека, что мы регулярно об этих открытиях не узнаем. Вообще.
Готов поспорить, что про фундаментальное физическое открытие из этого текста - не знал никто из читателей. Это не укор вам - это укор информационным системам, что фильтруют и доносят до вас информацию.
О чём речь?
Вот есть у нас некое антивещество, все слышали. Анти- протоны, нейтроны, электроны. Вообще у любой уважающей себя частицы есть античастица. Что такое, почему так - никто не может дать ответ. Просто - есть.
При этом макрообъектов - кусков вещества - из антиматерии нет нигде! Вообще! И эта самая антиматерия при встрече с обычной - мгновенно с ней дерётся смертным боем и полностью превращается в энергию. Зачем она такая грубая? Почему? Вопрос!
Антиматерия очень плохо изучена. Трудно получать, ещё труднее хранить. Буквально по атому копить приходится.
Банально никто не знал точного ответа на простейший вопрос.
А камень к “антикамню” - будет притягиваться или отталкиваться?
Вопрос стоял полвека, и в этом году получен ответ. Физики наконец проверили это взаимодействие и выяснили - притягиваться. Не будет нам антигравитации этим методом, расстроили товарищи физики товарищей научных фантастов. Можно четверть бульварно-фантастической литературы переписывать.
Как добились результата?
Долго учились получать антивещество в достаточных количествах. Потом загнали его в длинную трубку, обмотанную со всех сторон фотодатчиками, что вспышки аннигиляции фиксируют. Да, отдельных молекул. Такие вот точные, ловят единичный фотончик. А потом резко отключили магнитное поле, что удерживает по оси трубки, в её центре, все накопленные молекулы.
Дальше есть всего три варианта. Распределение вспышек будет равномерным по всей длине трубки. Вспышек будет больше внизу. Или больше вверху. То есть - не взаимодействуют, притягиваются или отталкиваются антимолекулы от нашей Земли.
Сделали сотни замеров, вертели трубку под всеми углами для контроля работы датчиков, переворачивали, грели-морозили и всячески над ней издевались.
Получили результат с точностью до 10 в минус 15 степени - притягивается. Вспышек со стороны Земли всегда больше, и ощутимо.
Это ставит много дальнейших вопросов по общей теории возникновения нашего мира, запрещая “антигалактики” - они не могли разлететься в стороны, они притянулись бы к обычным. То есть звезд из антивещества мы, скорее всего, никогда не найдем.
Почему же вещества получилось больше, чем антивещества, “в начале времен”? Это простое, но важнейшее открытие - антиматерия притягивается - не оставляет нам другого выбора. Почему-то возникла разница именно в количестве, а не в месте расположения. Там, где процессы, по идее - полностью симметричны.
Почему?
Наука так устроена, что из одного ответа всегда рождается сразу несколько вопросов. Бесконечный цикл познания мира.
И в этом её красота.
А пока - мы можем записать доказанное открытие этого года. Важное, фундаментальное, физическое. Научное во всех смыслах.
Антиматерия гравитационно притягивается к материи!
Можете теперь красиво выступить в кругу друзей. Закинуть удочку вида - "а вы вот как думаете, планеты из вещества и антивещества - притянутся или оттолкнутся?", послушать их спор и дать ответ.
И, главное, рассказать - как ответ получен!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
10 Nov, 15:32
Системы самой сложной машины Человечества
Итогом всех вышеописанных физических коллизий стал простой вывод.
Нужно строить не просто токамак. И даже не просто токамак предельных параметров по оборудованию. А токамак предельных параметров чудовищного размера. И другого пути к устойчивому горению плазмы наука просто-напросто не видит. Может, они будут лет через двадцать - но работать надо уже сейчас. В том числе - нарабатывать данные на новом масштабе установки.
Исследовательский термоядерный реактор ITER - именно эта машина будет определять развитие физики плазмы ближайшие десятилетия. И он столь огромен, масштабен и сложен, что каждый отдельный элемент его - настоящий инженерный шедевр. А целые системы - каждая является сложным комплексом из совершенно безумного в своей навороченности оборудования.
Человечество готово взламывать преграды на этом пути "брутфорсом" - грубой силой масштаба установки.
Каждая система этого токамака начинается с простой констатации факта - "самая большая и сложная в истории".
Вот по системам мы дальше и пойдем - описывая сложности проектирования, изготовления и создания таких научных шедевров.
Из чего состоит токамак?
Самые большие и сложные в мире:
Криостат - огромная банка, внутри которой собран токамак и поддерживается температура, близкая к нулю. Кельвина.
Магнитная система - сложной конфигурации гигантские сверхпроводящие магниты. Вернее, три магнитных системы разного назначения.
Вакуумная система - поддерживает внутри огромного рабочей камеры глубокий вакуум, превышающий разреженность межпланетного пространства Солнечной Системы
Рабочая камера - сама тороидальная, она же бубликовая, рабочая зона горения плазмы с изумительной точностью изготовления
Передняя стенка - отдельно изготовленная и периодически меняющаяся поверхность рабочей камеры, что будет принимать на себя все нагрузки и контактировать с горячей плазмой при срыве удержания магнитной системой. А такое происходит регулярно.
Дивертор - особый слой передней стенки, на который отводится часть плазмы. Большой разговор почему же именно так, но - надо. И на дивертор приходится постоянная контактная нагрузка в миллионы градусов.
Диагностически-измерительная система - у нас же исследовательская установка, её главная задача генерировать ценные данные. Для этого надо разместить и обслуживать целую прорву датчиков всех видов, утыкав ими токамак чаще, чем волосы у гориллы на голове
Робототехническая система обслуживания - после первого же запуска наш токамак начнёт беспощадно фонить, и залезть внутрь уже не выйдет. На любую работу предстоит отправлять не кожаных мешков, а железных кадавров самых разных видов
Система электропитания - на входы надо подавать весь зоопарк токов, напряжений и герцовок - от десятков до миллиона вольт. И этим всем надо управлять с предельной точностью. Как-то обходясь без коротких замыканий на миллионе вольт.
Система подачи топлива - пускай его там считанные граммы - подавать надо, и строго по рецепту. С тщательным подбором рецептуры в ходе эксперимента
Тритиевая система - отдельный топливный компонент, работу с которым начнут далеко не сразу. Вынесен в свою систему в силу огромной опасности для человека - тритий есть радиоактивный водород, течет сквозь всё, радостно образует воду и та попадает в наш любимый человеческий организм. Кошмар любого радионадзорного ведомства, головная боль японцев на Фукусиме.
И наконец, вишенкой на торте - система нагрева плазмы.
Вернее, аж четыре разных системы нагрева плазмы, каждая - по своим принципам работы.
Вот с них и начнём погружение в детали!
Пока одноразовый завод по производству токамака работает над его созданием - у нас с вами ещё есть время!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Итогом всех вышеописанных физических коллизий стал простой вывод.
Нужно строить не просто токамак. И даже не просто токамак предельных параметров по оборудованию. А токамак предельных параметров чудовищного размера. И другого пути к устойчивому горению плазмы наука просто-напросто не видит. Может, они будут лет через двадцать - но работать надо уже сейчас. В том числе - нарабатывать данные на новом масштабе установки.
Исследовательский термоядерный реактор ITER - именно эта машина будет определять развитие физики плазмы ближайшие десятилетия. И он столь огромен, масштабен и сложен, что каждый отдельный элемент его - настоящий инженерный шедевр. А целые системы - каждая является сложным комплексом из совершенно безумного в своей навороченности оборудования.
Человечество готово взламывать преграды на этом пути "брутфорсом" - грубой силой масштаба установки.
Каждая система этого токамака начинается с простой констатации факта - "самая большая и сложная в истории".
Вот по системам мы дальше и пойдем - описывая сложности проектирования, изготовления и создания таких научных шедевров.
Из чего состоит токамак?
Самые большие и сложные в мире:
Криостат - огромная банка, внутри которой собран токамак и поддерживается температура, близкая к нулю. Кельвина.
Магнитная система - сложной конфигурации гигантские сверхпроводящие магниты. Вернее, три магнитных системы разного назначения.
Вакуумная система - поддерживает внутри огромного рабочей камеры глубокий вакуум, превышающий разреженность межпланетного пространства Солнечной Системы
Рабочая камера - сама тороидальная, она же бубликовая, рабочая зона горения плазмы с изумительной точностью изготовления
Передняя стенка - отдельно изготовленная и периодически меняющаяся поверхность рабочей камеры, что будет принимать на себя все нагрузки и контактировать с горячей плазмой при срыве удержания магнитной системой. А такое происходит регулярно.
Дивертор - особый слой передней стенки, на который отводится часть плазмы. Большой разговор почему же именно так, но - надо. И на дивертор приходится постоянная контактная нагрузка в миллионы градусов.
Диагностически-измерительная система - у нас же исследовательская установка, её главная задача генерировать ценные данные. Для этого надо разместить и обслуживать целую прорву датчиков всех видов, утыкав ими токамак чаще, чем волосы у гориллы на голове
Робототехническая система обслуживания - после первого же запуска наш токамак начнёт беспощадно фонить, и залезть внутрь уже не выйдет. На любую работу предстоит отправлять не кожаных мешков, а железных кадавров самых разных видов
Система электропитания - на входы надо подавать весь зоопарк токов, напряжений и герцовок - от десятков до миллиона вольт. И этим всем надо управлять с предельной точностью. Как-то обходясь без коротких замыканий на миллионе вольт.
Система подачи топлива - пускай его там считанные граммы - подавать надо, и строго по рецепту. С тщательным подбором рецептуры в ходе эксперимента
Тритиевая система - отдельный топливный компонент, работу с которым начнут далеко не сразу. Вынесен в свою систему в силу огромной опасности для человека - тритий есть радиоактивный водород, течет сквозь всё, радостно образует воду и та попадает в наш любимый человеческий организм. Кошмар любого радионадзорного ведомства, головная боль японцев на Фукусиме.
И наконец, вишенкой на торте - система нагрева плазмы.
Вернее, аж четыре разных системы нагрева плазмы, каждая - по своим принципам работы.
Вот с них и начнём погружение в детали!
Пока одноразовый завод по производству токамака работает над его созданием - у нас с вами ещё есть время!
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
26 Sep, 10:51
Квадраты, кубы и четвертые степени
Греть плазму “в лоб” у нас не выходит - она остывает быстрее, чем мы ее нагреваем. Излучение работает в беспощадной четвертой степени - чем сильнее мы греем, тем сильнее она, бессердечная, остывает. И если на низких температурах это еще лечится, то при росте температуры до ста с гаком миллионов градусов - эта беспощадная четвертая степень рубит все наши попытки на корню.
Ведь подведение тепла с повышением температуры ни разу не упрощается! Скорее наоборот - чем выше температура плазмы, тем необычнее способы применяются для разогрева дальше. Подогреть что угодно до таких температур - редкостно творческий процесс.
Итог ключевой проблемы прост - завести Управляемый Термоядерный Синтез “в лаборатории”, как мы спичку зажигаем - в малых масштабах - в ближайшие десятилетия невозможно. Но ученых такой ответ не устраивает, у них всегда есть идеи, как обходить узкие места. Как сделать еще шажок к заветной цели.
Давайте представим наш плазменный сгусток в виде “сферического в вакууме”, из известного анекдота. Как поверхность с объемом, как шар. В этом случае у нас тепловое равновесие той самой, мечтаемой, “горящей без внешнего подвода” реакции будет определяться двумя процессами - излучением и выделением тепла в процессе нашего синтеза. Подогревом изнутри.
Вот в этой простейшей идее и заложена страшная судьба всех работ по УТС в ближайшие полвека. Излучение у нас идет с поверхности. А вот выделение тепла - в объеме. Поверхность - это функция от квадрата радиуса нашей “сферической в вакууме” фигуры. А вот ее объем - функция куба радиуса. Даже если у нас "бублик" реакционной зоны токамака - соотношения все равно такие же.
То есть в ситуации, когда у нас излучение хронически обгоняет генерацию энергии самой реакцией у нас остается только этот самый, грубый и понятный, метод.
Надо печку побольше построить, вот и всего-то делов. Тогда и согреемся.
Чем больше радиус - тем больше это соотношение, объема к поверхности. Если наш шар метровый - это одно соотношение, если стометровый - совсем другое. Именно этим законом и обеспечивается такая жуткая мощь муравья, что таскает десятки своих масс, и огромные ноги слона в паре с его невозможностью прыгнуть или упасть с какой-то высоты без травм. При росте размеров - массы, функция объема, растут явно быстрее площадей и поперечных габаритов. Если мы муравья сделаем размером с человека, ничего другого в нем не поменяв - он никаких сорока своих масс не унесет, он под своей собственной массой сломается. А некоторые микроскопические пылинки, например, имеют это отношение - квадратов с кубами - столь маленькое, что давление света Солнца, идущее по площади, больше притяжения звезды, что есть функция массы, то есть объема - и пылинка улетает в космос от Солнца, что на первый взгляд просто быть не может. Однако - это один из потенциальных механизмов переноса жизни, споры некоторых бактерий достаточно малы, чтобы так перемещаться.
Облако плазмы все же не есть сфера - там сложно с поверхностью. Нет ее в четком виде, как например границы земной атмосферы - она плавно уходит в бесконечность космоса, и даже на высоте МКС некое влияние еще оказывает. Черты да\нет у астмосферы не существует. Но все же излучение из центра облака на большую часть поглощается, а вот с края - уходит хорошо. Увеличиваем размер реакционной зоны - соотношение теплопотерь к теплогенерации улучшается.
Вот поэтому последнее поколение термоядерных установок - это чудовищные монстры по своим размерам. Мы строим их совместными силами, пытаясь достигнуть того размера реакционной зоны, что позволит выйти в плюс на нынешнем уровне технологического развития Человечества.
Тихонько надеясь, что в Светлом Будущем - это все удастся как-то уменьшить. Строить каждый раз завод по производству токамака на месте его будущей работы - это очень дорого. А сами дизайны “энергетических” реакторов на текущих технологиях - это завод по производству завода по производству одного токамака.
Может, кто-то из бегающих сейчас по дворам малышей - решит эту проблему по-другому...
#УТС
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Греть плазму “в лоб” у нас не выходит - она остывает быстрее, чем мы ее нагреваем. Излучение работает в беспощадной четвертой степени - чем сильнее мы греем, тем сильнее она, бессердечная, остывает. И если на низких температурах это еще лечится, то при росте температуры до ста с гаком миллионов градусов - эта беспощадная четвертая степень рубит все наши попытки на корню.
Ведь подведение тепла с повышением температуры ни разу не упрощается! Скорее наоборот - чем выше температура плазмы, тем необычнее способы применяются для разогрева дальше. Подогреть что угодно до таких температур - редкостно творческий процесс.
Итог ключевой проблемы прост - завести Управляемый Термоядерный Синтез “в лаборатории”, как мы спичку зажигаем - в малых масштабах - в ближайшие десятилетия невозможно. Но ученых такой ответ не устраивает, у них всегда есть идеи, как обходить узкие места. Как сделать еще шажок к заветной цели.
Давайте представим наш плазменный сгусток в виде “сферического в вакууме”, из известного анекдота. Как поверхность с объемом, как шар. В этом случае у нас тепловое равновесие той самой, мечтаемой, “горящей без внешнего подвода” реакции будет определяться двумя процессами - излучением и выделением тепла в процессе нашего синтеза. Подогревом изнутри.
Вот в этой простейшей идее и заложена страшная судьба всех работ по УТС в ближайшие полвека. Излучение у нас идет с поверхности. А вот выделение тепла - в объеме. Поверхность - это функция от квадрата радиуса нашей “сферической в вакууме” фигуры. А вот ее объем - функция куба радиуса. Даже если у нас "бублик" реакционной зоны токамака - соотношения все равно такие же.
То есть в ситуации, когда у нас излучение хронически обгоняет генерацию энергии самой реакцией у нас остается только этот самый, грубый и понятный, метод.
Надо печку побольше построить, вот и всего-то делов. Тогда и согреемся.
Чем больше радиус - тем больше это соотношение, объема к поверхности. Если наш шар метровый - это одно соотношение, если стометровый - совсем другое. Именно этим законом и обеспечивается такая жуткая мощь муравья, что таскает десятки своих масс, и огромные ноги слона в паре с его невозможностью прыгнуть или упасть с какой-то высоты без травм. При росте размеров - массы, функция объема, растут явно быстрее площадей и поперечных габаритов. Если мы муравья сделаем размером с человека, ничего другого в нем не поменяв - он никаких сорока своих масс не унесет, он под своей собственной массой сломается. А некоторые микроскопические пылинки, например, имеют это отношение - квадратов с кубами - столь маленькое, что давление света Солнца, идущее по площади, больше притяжения звезды, что есть функция массы, то есть объема - и пылинка улетает в космос от Солнца, что на первый взгляд просто быть не может. Однако - это один из потенциальных механизмов переноса жизни, споры некоторых бактерий достаточно малы, чтобы так перемещаться.
Облако плазмы все же не есть сфера - там сложно с поверхностью. Нет ее в четком виде, как например границы земной атмосферы - она плавно уходит в бесконечность космоса, и даже на высоте МКС некое влияние еще оказывает. Черты да\нет у астмосферы не существует. Но все же излучение из центра облака на большую часть поглощается, а вот с края - уходит хорошо. Увеличиваем размер реакционной зоны - соотношение теплопотерь к теплогенерации улучшается.
Вот поэтому последнее поколение термоядерных установок - это чудовищные монстры по своим размерам. Мы строим их совместными силами, пытаясь достигнуть того размера реакционной зоны, что позволит выйти в плюс на нынешнем уровне технологического развития Человечества.
Тихонько надеясь, что в Светлом Будущем - это все удастся как-то уменьшить. Строить каждый раз завод по производству токамака на месте его будущей работы - это очень дорого. А сами дизайны “энергетических” реакторов на текущих технологиях - это завод по производству завода по производству одного токамака.
Может, кто-то из бегающих сейчас по дворам малышей - решит эту проблему по-другому...
#УТС
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
06 Sep, 12:59
Главная проблема термоядерного горения - тройное произведение
Многие пытались когда-то в своей жизни зажечь спичку с поврежденной головкой. Когда запала - меньше, чем надо. Происходит резкая вспышка, что не успевает поджечь дерево и тухнет, к разочарованию исполняющего трюк человека.
Что происходит? Выделяется тепло, но его не хватает для выхода реакции - химического окисления древесины кислородом - на самоподдерживающийся уровень. Приток дармового тепла от стартового запала кончается - а нового еще слишком мало. Реакция тухнет, человек ищет целую спичку.
Вот и с синтезом - та же засада. Мы можем вкачать в наше будущее топливо много тепла, много энергии - а вот сделать так, чтобы эта “спичка” зажглась и мы смогли бы выключить нагрев - упорно не выходит.
Дело в том, что плазма очень быстро остывает. А когда параметры приближаются к нужным - тут просто не хватает никаких слов, как быстро. Зверски, чудовищно, невообразимо быстро скидывает энергию материя, раскаленная до сотни миллионов градусов.
Самый простой из механизмов сброса энергии в окружающую среду - тепловое излучение. Работает по закону Стефана-Больцмана, и его формула имеет в своем составе температуру. Что логично - чем теплее, тем быстрее остываем. Вот только температура - в ЧЕТВЕРТОЙ степени! А нам надо - сотню миллионов градусов! С четверкой, маленькой такой, вверху-справа. Просто попробуйте написать подряд четыре раза по восемь ноликов и не сбиться со счета. Забавное занятие, я с трудом так могу.
Надо не просто нагреть, а еще и удержать нагретое. В идеале - постоянно держать! А не доли секунды, и не десятки-сотни, как в лучших токамаках мира нашего времени.
И нагретое при этом - должно быть достаточно плотным! Синтез - это столкновение малых частиц в одну большую с выделением энергии. Толку нам с того, что наши частицы носятся с бешеной скоростью и долго в нашем объеме, если их так мало, что они просто не находят друг друга лбами? Они же ведь неслыханно маленькие! Попробуй еще попади! Там же толпа нужна - метро в час пик отдыхает на три порядка.
Научным языком это называется “Тройное произведение” - температура на плотность на время удержания. Плазмы. Раскаленной до невообразимых температур.
Знаете, у меня уже начинает уставать фантазия подбирать эпитеты. В этой теме - все приходится описывать исключительной силы формулировками. Ну как, блин, сто миллионов градусов опишешь? Температура миллиона туристических котелков на огне? Не сильно-то лучше стало.
Все наше привычное восприятие пасует перед такими масштабами проблемы. Слишком много ноликов. Слишком. В каждом элементе.
А нам ведь не просто равенства надо добиться - чтобы подвод энергии сходился с потерями - а превосходства. Выход энергии должен резко превосходить подвод - чтобы и на подержание синтеза хватило, и реакция шла устойчиво, и еще снять что-то с плазмы можно было.
Техническим языком это называется Q - соотношение подведенной и отведенной энергии. Один - мало. Даже не загорится. Два - тоже. Потухнет, как спичка с половиной головки. Надо пять-семь-десять.
Мы же все эти сложности преодолеваем с простой и понятной целью - пользоваться. Чайку себе там вскипятить кружечку или стали из чугуна сварить, тонн этак триста. И то и то - энергия в первую очередь.
В теории - она, практически бесконечная, у нас уже есть. А на практике - у нас есть тройное произведение, что - как пятиметровый барьер для скакуна - в лоб не берется. Нет у нас еще таких скакунов, чтобы до высокого Q доскакать.
И есть целый пучок самых разных идей, как же это дело преодолевать.
О них мы и поговорим в следующих частях!
#УТС
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Многие пытались когда-то в своей жизни зажечь спичку с поврежденной головкой. Когда запала - меньше, чем надо. Происходит резкая вспышка, что не успевает поджечь дерево и тухнет, к разочарованию исполняющего трюк человека.
Что происходит? Выделяется тепло, но его не хватает для выхода реакции - химического окисления древесины кислородом - на самоподдерживающийся уровень. Приток дармового тепла от стартового запала кончается - а нового еще слишком мало. Реакция тухнет, человек ищет целую спичку.
Вот и с синтезом - та же засада. Мы можем вкачать в наше будущее топливо много тепла, много энергии - а вот сделать так, чтобы эта “спичка” зажглась и мы смогли бы выключить нагрев - упорно не выходит.
Дело в том, что плазма очень быстро остывает. А когда параметры приближаются к нужным - тут просто не хватает никаких слов, как быстро. Зверски, чудовищно, невообразимо быстро скидывает энергию материя, раскаленная до сотни миллионов градусов.
Самый простой из механизмов сброса энергии в окружающую среду - тепловое излучение. Работает по закону Стефана-Больцмана, и его формула имеет в своем составе температуру. Что логично - чем теплее, тем быстрее остываем. Вот только температура - в ЧЕТВЕРТОЙ степени! А нам надо - сотню миллионов градусов! С четверкой, маленькой такой, вверху-справа. Просто попробуйте написать подряд четыре раза по восемь ноликов и не сбиться со счета. Забавное занятие, я с трудом так могу.
Надо не просто нагреть, а еще и удержать нагретое. В идеале - постоянно держать! А не доли секунды, и не десятки-сотни, как в лучших токамаках мира нашего времени.
И нагретое при этом - должно быть достаточно плотным! Синтез - это столкновение малых частиц в одну большую с выделением энергии. Толку нам с того, что наши частицы носятся с бешеной скоростью и долго в нашем объеме, если их так мало, что они просто не находят друг друга лбами? Они же ведь неслыханно маленькие! Попробуй еще попади! Там же толпа нужна - метро в час пик отдыхает на три порядка.
Научным языком это называется “Тройное произведение” - температура на плотность на время удержания. Плазмы. Раскаленной до невообразимых температур.
Знаете, у меня уже начинает уставать фантазия подбирать эпитеты. В этой теме - все приходится описывать исключительной силы формулировками. Ну как, блин, сто миллионов градусов опишешь? Температура миллиона туристических котелков на огне? Не сильно-то лучше стало.
Все наше привычное восприятие пасует перед такими масштабами проблемы. Слишком много ноликов. Слишком. В каждом элементе.
А нам ведь не просто равенства надо добиться - чтобы подвод энергии сходился с потерями - а превосходства. Выход энергии должен резко превосходить подвод - чтобы и на подержание синтеза хватило, и реакция шла устойчиво, и еще снять что-то с плазмы можно было.
Техническим языком это называется Q - соотношение подведенной и отведенной энергии. Один - мало. Даже не загорится. Два - тоже. Потухнет, как спичка с половиной головки. Надо пять-семь-десять.
Мы же все эти сложности преодолеваем с простой и понятной целью - пользоваться. Чайку себе там вскипятить кружечку или стали из чугуна сварить, тонн этак триста. И то и то - энергия в первую очередь.
В теории - она, практически бесконечная, у нас уже есть. А на практике - у нас есть тройное произведение, что - как пятиметровый барьер для скакуна - в лоб не берется. Нет у нас еще таких скакунов, чтобы до высокого Q доскакать.
И есть целый пучок самых разных идей, как же это дело преодолевать.
О них мы и поговорим в следующих частях!
#УТС
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Маленький Шаг в Будущее
21 Aug, 18:09
Начало термоядерной гонки
Этой великой Мечте - о чистой энергии - уже больше полувека. И каждый раз ученые убеждают политиков, что - вотвотсейчас и запустится неслыханная доселе топка! Наше, местное, доморощенное солнышко - и сразу заменит все электростанции!
Да вот раз за разом натыкаются ученые на новые сложности этого процесса. Физика плазмы, оказывается, совершенно бессердечная штука!
На старте этой гонки все казалось таким простым - берем водород, сжимаем и нагреваем, удерживаем магнитным полем чтобы не сбежал. И в какой-то момент начинается та же реакция, что идет на солнце - термоядерный синтез водорода в гелий. Плазма начинает греть сама себя, давать лишнее тепло - а мы им кипятим свою любимую паровую турбину с генератором. И все это живет долго и счастливо!
Эх, как наивны были первые мечтатели! И реакция на Солнце явно хитрее, и сжимать да греть надо... адски просто.
Запустил гонку и первые 15 лет вел ее в одиночку против самого себя - естественно, страна одних галош, верхняя вольта с ракетами - наша с вами Родина, СССР. Придумали Лаврентьев, Сахаров, Тамм и все остальное созвездие блестящих ученых как слово само - токамак - тороидальная камера с магнитными катушками, так и саму идею пробили перед такими тупыми партийными чинушами.
Через десять лет после жуткой войны - начали строить токамаки нарастающей мощности и сложности. Сейчас это называется буржуйским словом “скейлинг”, изобретатели же концепции управляемого термояда, что полтора десятилетия не имели конкурентов вообще - звали это русским словом “масштабирование”. На третьей итерации масштабирования - когда добились температуры в десять с гаком миллионов градусов - до прогрессивного и всего такого ультратехнологичного Запада, присудившего самому себе в 30 раз больше “нобелевок”, чем русским и поверившего, что этим судом и меряется наука - вдруг дошло. Не только первый космос, не только первая АЭС, а еще и это теперь!!! Наверное, любимая американская мечта - стать миллионером и сдохнуть на горе денег - сказалась. Трудно устоять от магии этого слова западному человеку.
Десять миллионов! Градусов! У русских! Да не может быть, у нас с трудом сотня тысяч выходит!
Где-то год длилась феерическая стадия отрицания. Медведи в лесу - и какой-то, блин, токамак! Да просто врут они, ведь все знают - главные изобретения Человечества сделаны на Западе и только на Западе! Поверили лишь когда Союз сжалился над законченными расистами с их столетиями русофобии и пустил-таки главных расистов - британцев с собственной аппаратурой. Приборы увидели 11,6 миллиона градусов. Отрицать стало глупо, пошла следующая стадия известной последовательности.
Словом, на 16 год термоядерной гонки джентльмены с ковбоями очнулись и начали яростно думать, как же догнать медведей с балалайкой. А теперь еще - и с токамаками. Где-то к двадцатому году гонки появился первый демократический, выстраданный, токамак - когда у нас уже пятый был.
И уткнулись в это же самое, беспощадное. В физику плазмы. От 10 миллионов до нужных сотен миллионов - много этапов масштабирования. Назвали это скейлингом, договорились - русским за токамаки ни в коем случае наград не давать и всячески игнорировать, авось когда-то обгоним. Тогда и будем нобелевки брать. А пока - нет этой темы для Нобелевского комитета, вот и все. Сначала скопируем у русских, потом улучшим что-то и скажем - наше. Вот оно, мировое открытие.
Только вот с масштабированием каждый раз - то одна проблема, то сразу три. С каждым шагом температуры, плотности, времени удержания плазмы - одна история за другой, и все печальные. Раз за разом новые физические эффекты всплывают! И один - сложнее другого. Все фундаментальнее их объяснения! Уже вся наука только о физике плазмы и говорит!
Пришлось-таки давать нобелевки. Своим, естественно, кому же еще. За разные эффекты плазмы.
Ну не изобретателям и строителям первых трех токамаков же!
Как можно!
Вот только термоядерный синтез от замазывания чужих успехов все равно не заводится...
Он вообще все еще толком не заводится, и почему - мы и будем говорить в этом цикле.
#УТС
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
Этой великой Мечте - о чистой энергии - уже больше полувека. И каждый раз ученые убеждают политиков, что - вотвотсейчас и запустится неслыханная доселе топка! Наше, местное, доморощенное солнышко - и сразу заменит все электростанции!
Да вот раз за разом натыкаются ученые на новые сложности этого процесса. Физика плазмы, оказывается, совершенно бессердечная штука!
На старте этой гонки все казалось таким простым - берем водород, сжимаем и нагреваем, удерживаем магнитным полем чтобы не сбежал. И в какой-то момент начинается та же реакция, что идет на солнце - термоядерный синтез водорода в гелий. Плазма начинает греть сама себя, давать лишнее тепло - а мы им кипятим свою любимую паровую турбину с генератором. И все это живет долго и счастливо!
Эх, как наивны были первые мечтатели! И реакция на Солнце явно хитрее, и сжимать да греть надо... адски просто.
Запустил гонку и первые 15 лет вел ее в одиночку против самого себя - естественно, страна одних галош, верхняя вольта с ракетами - наша с вами Родина, СССР. Придумали Лаврентьев, Сахаров, Тамм и все остальное созвездие блестящих ученых как слово само - токамак - тороидальная камера с магнитными катушками, так и саму идею пробили перед такими тупыми партийными чинушами.
Через десять лет после жуткой войны - начали строить токамаки нарастающей мощности и сложности. Сейчас это называется буржуйским словом “скейлинг”, изобретатели же концепции управляемого термояда, что полтора десятилетия не имели конкурентов вообще - звали это русским словом “масштабирование”. На третьей итерации масштабирования - когда добились температуры в десять с гаком миллионов градусов - до прогрессивного и всего такого ультратехнологичного Запада, присудившего самому себе в 30 раз больше “нобелевок”, чем русским и поверившего, что этим судом и меряется наука - вдруг дошло. Не только первый космос, не только первая АЭС, а еще и это теперь!!! Наверное, любимая американская мечта - стать миллионером и сдохнуть на горе денег - сказалась. Трудно устоять от магии этого слова западному человеку.
Десять миллионов! Градусов! У русских! Да не может быть, у нас с трудом сотня тысяч выходит!
Где-то год длилась феерическая стадия отрицания. Медведи в лесу - и какой-то, блин, токамак! Да просто врут они, ведь все знают - главные изобретения Человечества сделаны на Западе и только на Западе! Поверили лишь когда Союз сжалился над законченными расистами с их столетиями русофобии и пустил-таки главных расистов - британцев с собственной аппаратурой. Приборы увидели 11,6 миллиона градусов. Отрицать стало глупо, пошла следующая стадия известной последовательности.
Словом, на 16 год термоядерной гонки джентльмены с ковбоями очнулись и начали яростно думать, как же догнать медведей с балалайкой. А теперь еще - и с токамаками. Где-то к двадцатому году гонки появился первый демократический, выстраданный, токамак - когда у нас уже пятый был.
И уткнулись в это же самое, беспощадное. В физику плазмы. От 10 миллионов до нужных сотен миллионов - много этапов масштабирования. Назвали это скейлингом, договорились - русским за токамаки ни в коем случае наград не давать и всячески игнорировать, авось когда-то обгоним. Тогда и будем нобелевки брать. А пока - нет этой темы для Нобелевского комитета, вот и все. Сначала скопируем у русских, потом улучшим что-то и скажем - наше. Вот оно, мировое открытие.
Только вот с масштабированием каждый раз - то одна проблема, то сразу три. С каждым шагом температуры, плотности, времени удержания плазмы - одна история за другой, и все печальные. Раз за разом новые физические эффекты всплывают! И один - сложнее другого. Все фундаментальнее их объяснения! Уже вся наука только о физике плазмы и говорит!
Пришлось-таки давать нобелевки. Своим, естественно, кому же еще. За разные эффекты плазмы.
Ну не изобретателям и строителям первых трех токамаков же!
Как можно!
Вот только термоядерный синтез от замазывания чужих успехов все равно не заводится...
Он вообще все еще толком не заводится, и почему - мы и будем говорить в этом цикле.
#УТС
👨🏼💻Маленький человек🚶🏼
1,151
subscribers
3
photos
16
videos
