Искусственное солнце

Есть еще одна помеха развитию высокой температуры при разряде в прямых трубках. Мы помним, что тепловую энергию там помогает сберечь «шуба» собственного магнитного поля. Однако эта шуба оставляет в ручье плазмы уязвимые места: ведь шнур огражден от холода лишь с боков. Хоть стенок трубки он не касается, но до электродов дотрагивается. И при медленных, «вежливых» разрядах контакт с холодными электродами грозит отсосать из плазмы значительную долю ее столь трудно добытого звездного жара. «Жаропонижающим» служат тяжелые атомы материала электродов.

Во время разряда они врываются в плазму из электродов, будто струя пены из огнетушителя в пылающий костер. Словом, электроды весьма нежелательны. Они гасят жар плазмы, неминуемо остужают ее.

Где же выход?

ВИТОК ИЗ ПЛАЗМЫ

А что, если попытаться осуществить плазменный разряд, не прибегая к услугам электродов? Пусть, например, плазма вихрем несется по кольцу и не натыкается ни на какие электроды! Ведь это сразу увеличило бы ее жизнь. Разряд получился бы куда долговечнее, нарастание тока можно было бы сделать гораздо плавнее, удар по плазме смягчился бы. Вместе с тем кольцевой безэлектродный разряд укутал бы плазму в магнитное одеяло «с головой и ногами», избавил ее от вредного леденящего балласта тяжелых ядер, вылетающих из электродов.

Как видите, кольцевой разряд — дело заманчивое.

Но как его осуществить?

Непосвященному кажется, что проводники, подводящие к плазме ток, совершенно необходимы. Но физики и здесь нашли остроумный выход.

Кому не известно простейшее электротехническое устройство — трансформатор. Его можно увидеть в любом радиоприемнике. Назначение трансформатора—преобразовывать переменный ток: из тока высокого напряжения получать ток низкого напряжения и наоборот. Достигается это просто. На железный сердечник помещены две изолированные друг от друга обмотки: первичная, на которую подается преобразуемый ток, и вторичная, откуда снимается ток преобразованный. Переменный ток первичной обмотки создает переменное магнитное поле и железном сердечнике. А оно, в свою очередь, наводит переменный ток во вторичную обмотку, намотанную на тот же сердечник. Вот и все. Причем обратите внимание: вторичная обмотка не имеет никакого контакта с первичной. А для возбуждения кольцевого плазменного разряда как раз и требуется освободиться от контактов.

Словом, у физиков возникла идея: устроить «звездную спичку» в виде трансформатора. На железный сердечник решили намотать обычную проволочную первичную обмотку, с тем чтобы роль вторичной обмотки передать... плазме.

Час от часу не легче!

Попробуй-ка намотай на что-нибудь разреженный газ, да еще раскаленный до звездных температур! Но суть дела не так уж сложна.

Вторичная обмотка должна состоять из одного-единственного «газового витка».

Представьте себе замкнутую круглую трубу в форме баранки. На языке геометрии подобное тело именуется тором. Баранка эта окружает железный сердечник с первичной обмоткой. Можно обойтись и без сердечника— лишь бы тор охватывался первичной обмоткой. А внутри камеры находится сильно разреженный газ — тот самый, в котором должен происходить кольцевой плазменный разряд.

На этом принципе действуют так называемые тороидальные камеры — разрядные устройства, на которые сейчас возлагают большие надежды ученые, штурмующие проблему управляемого термоядерного синтеза.

„ РЕЗИНКИ“

Мы рассказали лишь о принципе устройства тороидальных разрядных камер. На самом деле они много-сложнее. Особых приспособлений требует, например, борьба за устойчивость плазменного потока, забота о том, чтобы частицы плазмы, двигаясь, поменьше виляли в стороны, придерживались предписанного им кольцевого пути и не «дрейфовали» к стенкам этой камеры-баранки.

Ведь и в прямой разрядной трубке плазменный ручей оказался, как вы помните, весьма нестойким. Он слишком быстро разрушался. Его губили молниеносно раздувающиеся пузырьки, ничтожные уменьшения его толщины, коленца и т. д. В тороидальных же камерах, где разряд обязан существовать гораздо дольше, чем в прямых трубках, все эти дефекты шнура плазмы должны быть особенно опасны.

Как избавиться от них?

На этот раз физики уподобились... портным.

Они решили «прошить» шнур плазмы укрепляющими нитями, или, лучше сказать, «резинками».

Это звучит не слишком правдоподобно. Что за нити? Какие резинки? Ведь плазма раскалена до колоссальной температуры! Однако «прошить» ее все же удается. Роль «резинок» можно поручить дополнительному внешнему магнитному полю, направленному вдоль плазменного тока. Создать такое поле нетрудно. Достаточно намотать на разрядную трубку проволочную катушку и пропустить через нее постоянный ток. Вы помните, что еще в первых экспериментах с прямыми трубками продольное поле увеличивало жизнь плазменного ручья. Почему же?