Искусственное солнце

При электрических разрядах плазма с неудержимой стремительностью движется и разогревается «на ходу». Именно движение плазменного ручья порождает те магнитные объятия, которые сдерживают поток частиц и сжимают его, повышая температуру. В бешено мчащемся потоке плазмы частицы как бы держатся друг за друга, и он сам себя укутывает в «пеленки» магнитного поля. Однако пеленки эти получаются довольно-таки жиденькими. Правда, кроме собственных магнитных сил, в разрядных камерах на плазму действуют и дополнительные поля, наложенные извне, — все эти «резинки» и «рессоры», о которых вы читали выше. Но они не играют основной роли в удержании и нагреве плазмы, а служат, по выражению Л. А. Арцимовича, всего лишь «лекарством» для борьбы с неустойчивостями.

В 1953 году советский физик Г. И. Будкер (ныне член-корреспондент Академии наук СССР) задумал освободить рыхлую, развалившуюся плазму от необходимости одеваться «на бегу» в самодельные слабенькие магнитные «пеленки». Ученый предложил попробовать задержать электрически заряженные частицы плазмы, устроив для них прочную и теплую магнитную постель. После этого можно без излишней торопливости, спокойно и мягко каким-либо способом извне воздействовать на плазму, с тем чтобы вызвать уже совсем спокойное ее термоядерное «горение».

Отметим сперва, что физики хорошо научились заранее заготавливать плазму. Для этого служат всякого рода плазменные источники, где плазма образуется с помощью газовых разрядов или, скажем, взрывов тонких проволочек, а затем «выплевывается» более или менее плотными струями или сгустками.

Есть высокочастотные генераторы, которые выбрасывают в пустоту баранки плазмы, будто завзятый курильщик— колечки табачного дыма. Дымовое колечко тут же расплывается в воздухе. А плазменная баранка, двигаясь в магнитном поле, быстро стягивается в довольно плотный комок. Заряженные частицы в нем стремительно несутся к центру, навстречу друг другу. Энергия столкновений частиц получается примерно такой же, как при нагреве до 20 миллионов градусов. Правда, время существования этого подобия сверхвысокой температуры ничтожно мало.

Плазменные «заготовки» физики умеют также сильно ускорять, «подгоняя» их электромагнитным полем. Скорость комков плазмы может быть доведена до сотен километров в секунду. И если резко затормозить, «схватить» такой быстро летящий сгусток, то энергия его движения перейдет в тепло.

Как же поймать плазму?

Воду горного потока можно замедлить и накопить, если выкопать в каком-то месте русла котлован. Подобный метод годится и для ручья плазмы. Только «котлован» здесь придется построить из... магнитного поля.

В МАГНИТНОЙ ЛОВУШКЕ

Когда электрически заряженная частица влетает в магнитное поле, она начинает двигаться не прямо, а по дуге окружности. Такое поле не замедляет и не ускоряет частицу, а лишь искривляет ее путь. «Завернув» в магнитном поле, частица затем вылетает из него и преспокойно продолжает свой прямой путь. Выходит, магнитное поле не захватывает частицу, а лишь отталкивает ее в сторону.

Теперь вообразите, что после того как частица попала в магнитное поле, мы притормозим ее полет. Энергия движения частицы уменьшится. Поле станет круче заворачивать ее, заставляя описывать спиральную траекторию. Спиральным сделается путь частицы и в том случае, если после влета ее в магнитное поле мы усилим это поле. Наконец, тот же эффект получается, когда заряженные частицы, попавшие в магнитное поле, каким-либо способом разбиваются на осколки. Как более легкие, осколки будут двигаться с меньшей энергией и тоже начнут описывать спиральные траектории.

В однородном магнитном поле с прямыми силовыми линиями пойманные таким образом частицы задержатся ненадолго. Двигаясь по путям, похожим на винтовые линии, они не соберутся в сгусток и быстро выберутся наружу. Значит, для захвата плазмы прямое поле не подходит.

Как же поступить?

Надо искривить поле.

Представьте себе, что с помощью обмоток, по которым течет постоянный ток, мы возбудили цилиндрическое магнитное поле, резко усиленное на концах. Структура его силовых линий напоминает волокна луковицы.

Получилось то, что физики называют «магнитной ловушкой». Это и есть «котлован» для накопления плазмы. Области же усиленного поля принято именовать «пробками».

Вот в таком «сосуде» захваченную плазму ненадолго задержать и собрать в сгусток уже удастся. Плененные частицы станут плясать в ней, отражаясь от стенок и пробок. Из упорядоченного движение частиц сделается хаотическим. Температура сгустка поднимется. Правда, через пробки плазма все-таки будет «вытекать» наружу. Но тем не менее ее можно даже успеть дополнительно нагреть. Каким способом?

Если усилить поле ловушки и протолкнуть внутрь одну из пробок, то плазма сожмется и нагреется, будто воздух под поршнем велосипедного насоса. Можно и растрясти плазму высокочастотным электромагнитным полем. Это тоже разогреет ее.

„ О Г Р А “