Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения

Поведением плазмы занимается теоретическая наука — магнитогидродинамика, младшая сестра аэрогидродинамики. Специалисты по магнитогидродинамике гордятся своей сложной наукой. Она шире объемлет мир, чем ее старшая сестра. Аэрогидродинамике подчиняются лишь нижняя часть атмосферы и четыре океана земного шара, а магнитогидродинамике— вся остальная Вселенная. Магнитогидродинамика это и есть тот теоретический мост, который объединяет Крабовидную туманность, затерянную в безднах неба, и прообраз термоядерного реактора на лабораторном стенде. Уравнения ее описывают анатомию мощного электрического разряда и кипение пламенного океана на поверхности солнца, «огненные валы» которого воспел еще Ломоносов. Она вооружает инженерную мысль возможностями небывалого величия и красоты. На протяжении многих тысячелетий истории материальной культуры люди строили свои орудия из организованной материи — камня, бронзы, железа, стекла. А теперь они могут создавать их и из первозданной материи — звездного хаоса, и человечество с надеждой взирает на этот гордый акт творения.

Магнитогидродинамика тренирует такую систему мышления, которая помогает искателям термоядерных реакторов преодолевать почти непостижимые трудности. Вот лишь одна из них.

Для того чтобы «второй огонь», принесенный современным Прометеем с небес на землю, смог охватить плазму, для того чтобы плазма загорелась негаснущим ядерным пламенем, необходимо достичь температуры в 50 миллионов градусов. (Заметим, что это минимальная цифра для смеси дейтерия с тритием, для чистого же дейтерия необходимы сотни миллионов градусов). Только при этих температурах ядра тяжелого водорода начнут метаться с такой бешеной скоростью, что смогут преодолеть могучие электрические силы взаимного отталкивания и будут во множестве сливаться в ядра гелия.

Перед создателями термоядерных реакторов возникает задача — построить топку, в которой могли бы протекать процессы при столь высокой температуре.

Как обезопасить стенки сосуда от жара плазмы? Но это не единственная забота. Оказывается, в довершение всего, стенки представляют для плазмы еще большую опасность, чем плазма для стенок. Вспомните, что вещество в сосуде очень разрежено. При таком разрежении даже при сверхвысоких температурах в плазме накапливается ничтожное количество тепла, немногим больше, чем нужно для того, чтобы вскипятить чашку чая. Если плазма чуть коснется стенок, она тут же охладится. Подсчитано, что достаточно одной булавочной головке металла испариться из стенки сосуда, чтобы охладить, загрязнить, «отравить» несколько железнодорожных цистерн плазмы. Мы уже знаем, что можно изолировать плазму от стенок. Магнитогидродинамика теоретически допускает, что с помощью электрических токов и магнитных полей можно в принципе построить из плазмы такое образование, которое повисло бы в центре сосуда хотя бы на некоторое время и за этот срок не касалось бы стенок. Роль термоизоляции в плазме могут играть незримые стены магнитного поля.

Если создать сильное магнитное поле, то оно способно удержать под высоким давлением плазму, как стальной баллон сдерживает сжатый газ. Поле, в десятки тысяч раз превышающее силы магнитного поля земли, ориентирующие компасную стрелку, способно противостоять давлению плазмы в сотни атмосфер.

Опыты по термоизоляции плазмы в импульсном электрическом разряде, производившиеся совсем недавно в обстановке секретности и лишь немногими людьми на земле, теперь может видеть каждый посетитель выставки.

Рассматривая множество макетов и действующих экспериментальных установок в советском, американском, английском разделах выставки, посетитель видит, как люди постепенно учатся повелевать плазмой. Посетитель старается вникнуть в сложные схемы устройств, позволяющих создавать всевозможные незримые магнитные трубки, «бутылки», резервуары в форме спасательных поясов. В них возникают на какой-то миг в большей или меньшей степени изолированные от стенок сгустки и кольца плазмы. Посетитель подолгу стоит у электрической пушки, стреляющей комочками плазмы, подгоняемыми электрической волной, и с удовлетворением наблюдает отклонение массивного маятника, отмечающего меткие попадания. Здесь демонстрируется действие на плазму электромагнитных волн, тех самых волн, которые развевают шлейфы комет в межпланетных просторах. Магнитные пробки — сгущения магнитных полей—ограничивают движение плазмы, и они же, став подвижными, теснят ее, подобно поршням дизеля, сжимающим горячую смесь. В свою очередь плазма расширяет, двигает незримые магнитные поршни и наталкивает их на неподвижные электрические проводники. В проводниках возникает ток по законам индукции, знакомым каждому школьнику. Другие приборы раскручивают плазму, как маховик, регистрируют импульсы тока при ее торможении. Так готовится чудо прямого превращения термоядерных реакций в электрический ток. Разнообразны способы нагрева плазмы до высоких температур. Здесь и мощные импульсные электрические разряды, и высокочастотное магнитное поле, и «магнитные насосы», о которых упоминалось выше.