Солнце как прототип
Потребность в чистой энергии из альтернативных источников и спрос на нее растут по мере продолжения глобального потепления и изменения климата. Ученые пытаются много лет "создать Солнце" здесь, на Земле, чтобы генерировать энергию на ее подобии. Физический принцип основан на слиянии ядер водорода с образованием ядра гелия, то есть должно произойти ядерное слияние. Самая большая трудность - воспроизвести экстремальные условия, которые преобладают на звезде, в центре нашей солнечной системы, потому что условия на Солнце полностью отличаются от тех, которые существуют на нашей Земле.
Принцип ядерного синтеза
Чтобы иметь возможность использовать принцип ядерного синтеза, при котором на Солнце достигается температура поверхности около 6000 градусов Цельсия, и использовать его здесь, на Земле, для генерации энергии, нам необходимо воспроизвести условия на Солнце. Вакуумная технология играет здесь важную роль, поскольку солнце окружено вакуумом.
Большие экспериментальные конструкции, известные как ядерные термоядерные реакторы, используются для воссоздания солнечных условий здесь, на Земле.
Реактор ядерного синтеза представляет собой установку, в которой ядра атомов сливаются друг с другом контролируемым образом в термоядерной реакции. Целью процесса ядерного синтеза является выработка электричества, поскольку огромное количество энергии выделяется, когда ядра атомов сливаются воедино.
В настоящее время существует два типа реакторов: токамак и стелларатор. Оба типа реакторов в основном работают по одному и тому же принципу. Различия заключаются в форме и расположении катушек, которые генерируют магнитное поле. Оба типа включают нагревание водорода или изотопов водорода до 150 миллионов градусов Цельсия. Чтобы генерировать такое тепло, плазма должна свободно "плавать" в вакууме, поскольку любой контакт с другими частицами или стенками позволяет теплу выходить. Поэтому магнитное поле с силой до 10 Тесла часто генерируется с помощью сверхпроводящих электромагнитов. Затем плазма нагревается электрическим нагревом или электромагнитными волнами, чтобы в лучшем случае вызвать ядерный синтез.