Пристрій ядерного синтезу

Розділ 259. Пристрій ядерного синтезу

Три форми ядерних реакцій, відомі людству, були: поділ ядер, ядерний синтез і ядерний розпад.
Серед них ядерний поділ і ядерний синтез забезпечують енергію для людей. Відповідно до рівняння маси-енергії Ейнштейна, E=mc^2, якщо після ядерної реакції спостерігалося ослаблення маси, це означало, що була вивільнена певна кількість енергії.
Ядерний поділ — це виробництво енергії через втрату маси, спричинену поділом важких атомів.
Навпаки, при ядерному синтезі агрегація легких атомних ядер утворювала важчі атомні ядра, і відбувалося б ослаблення маси, таким чином генеруючи енергію.
Ядерний синтез був кращим за ядерний поділ не лише тому, що ядерний синтез вивільняв більшу кількість енергії, але також, що важливіше, сировину для ядерного синтезу можна було витягти з морської води.
Дейтерій був у великій кількості в морській воді Землі й становив 40 мільйонів тонн. Якби все це було використано в реакціях термоядерного синтезу, вивільненої енергії вистачило б людям на десятки мільярдів років.
Звичайна сировина для ядерного поділу уран-235 мала обмежені запаси, і отримані ядерні відходи впливатимуть на геологію протягом сотень років. Тому ядерний поділ не міг зрівнятися з ядерним синтезом як за запасами, так і за чистотою.
Тому енергія ядерного синтезу була нескінченною, чистою та безпечною новою енергією, якої прагнули незліченні люди.
Звичайно, ядерний синтез не стосувався тільки дейтерієво-тритієвого синтезу.
Поки елемент був легший за залізо в періодичній таблиці, його можна було використовувати для ядерного синтезу. Причина, чому люди вибрали лише тритій і дейтерій як термоядерні матеріали, полягала в тому, що їхні умови для ядерного синтезу були найпростішими.
Порівняно з іншими елементами, ізотоп водню дейтерій і ядро тритію мали лише один протон. Реакція термоядерного синтезу між тритієм і дейтерієм просто мала подолати силу відштовхування між двома протонами, тоді як іншим елементам довелося б подолати силу відштовхування між групою протонів. Складність була не та.
Тепер, коли Чень Чень визначився зі своїм наступним кроком до перемоги над ядерним синтезом, він повернувся до свого офісу й розкопав технологію термоядерного реактора зі світу Елізіуму.
І все ж після кількох поглядів Чень Чень насупився. Він завжди спеціалізувався на медицині та біології. Хоча він мав деяке розуміння ядерної фізики, воно було поверхневим, трохи краще, ніж непрофесіонали.
Отже, Чень Чень підвів очі й сказав: «X, склади негайно документ, який дозволить мені швидко зрозуміти ядерну фізику».
Говорячи, він дістав жерстяну коробку від жувальної гумки, обережно відкрив її, і таблетка NZT-48 миттєво полетіла йому в рот.
Після цього вираз обличчя Чень Ченя став різким і ясним.
Разом з тим Маленька X швидко зібрала інформацію з ядерної фізики від основ до складних речей. Чень Чень перегорнув технологічний документ, наданий Маленькою X, доповнюючи даними щодо ядерного реактора Елізіуму.
Цього разу Чень Чень міг зрозуміти майже все.
— Я не думав, що у вимірі Елізіуму буде використовуватися більше ніж один тип технології термоядерного реактора.
Чень Чень посміхнувся і повернувся до другого малюнка. — Це термоядерний реактор з інерційним утриманням і термоядерний реактор з магнітним утриманням? Як неймовірно...
— Ті, що в основному використовуються на континентах Земної Федерації, також належать до цих двох типів.
Маленька X пояснила: «Але якщо ці технології розділити, їх можна розділити на кілька гілок. В інтернеті навіть ходять жарти такого роду...».
— Які жарти? — не втримався, щоб не запитати Чень Чень.
— Вони розділили б усі види термоядерних технологій на дев’ять таборів діаграми вирівнювання DnD у простий та інтуїтивно зрозумілий спосіб.
Кожен табір навіть представлений антропоморфним твердженням.
Маленька X пояснила: «Наприклад, стеларатор, який представляє законне добро, заявив би: Моє серце і мої дії спокійні, як зірки, і все, що я роблю, є стійким».
— Щодо термоядерного синтезу з нейтральним магнітним утриманням, то його антропоморфне твердження таке: немає магнетизму для випромінювання, немає гелію-3 для спалювання, тому що я більше не хочу бути реактором!
— І хаотичний добрий токамак: Струм плазми, Я ще раз скажу, не створюйте більше проблем!
— Крім того, є сферичний токамак, що представляє законний нейтралітет, токамак зі зворотною конфігурацією поля, що представляє справжню нейтраль, намагнічений синтез мішені, що представляє хаотичну нейтральність, і так далі...
У міру того, як Маленька X продовжувала, її голос ставав дедалі збудженішим. — Найсмішніша — це технологія лазерного термоядерного синтезу, яка представляє хаотичне зло, її антропоморфне твердження таке: я збираюся, до біса, застрелити свій вантаж!
— ...
Чень Чень перелякано підвів очі. «X, я правильно зрозумів, що ти розповідаєш брудні жарти?».
— Я, я не...
Маленька X почала затинатися. — Як це брудний жарт? Люди — це брудні жарти. Я розумна форма життя... Чи можливі брудні жарти з розумними формами життя? Я просто маю на увазі мем, мем ядерної фізики!
Чень Чень похитав головою і не наполягав на цьому. Він просто звернув увагу на те, що Маленька X стає дедалі більше людиною. Водночас він сказав: «Тепер я розумію, чому розвиток ядерного синтезу є складнішим, ніж ядерний поділ. Це тому, що фізичні принципи двох реакцій різні».
— Маса ядер ядерного поділу відносно велика і нестабільна, тому реакції поділу можна індукувати за нормальної температури й тиску. Однак ядерний синтез є іншим, оскільки він повинен подолати сильне електростатичне відштовхування між ядрами. Без достатньої кількості енергії або спеціальних умов навколишнього середовища, щоб подолати критичну точку цієї сили відштовхування, неможливо злити атомні ядра разом.
— Отже, головне — створити середовище високого тиску та високої температури?
— Так.
Маленька X відповіла: «Найпоширенішою реакцією ядерного синтезу у Всесвіті є Сонце. Через власну масу Сонце створює надвисокий тиск у 200 мільярдів атмосфер у своєму ядрі, а також температуру 15 мільйонів градусів. Таким чином, воно може злити атоми водню в атоми гелію».
— Однак, якщо люди хочуть досягти такого ж ядерного синтезу на землі, умов надвисокого тиску буде абсолютно неможливо досягти. Таким чином, нинішні людські пристрої ядерного синтезу повинні працювати при високих температурах, вимагаючи температури понад 100 мільйонів градусів у порівнянні з температурою ядра Сонця, що становить 15 мільйонів градусів.
— Найпростіший і пряміший метод полягає у використанні великої кількості котушок під напругою, щоб утворити кільце вздовж котушок, створюючи сильне магнітне поле, яке виробляє термоядерний реактор з магнітним утриманням. Цей пристрій, який може генерувати досить сильне кільцеподібне магнітне поле, називається пристроєм токамак.
— Інший варіант, який є реактором ядерного синтезу з інерційним утриманням, використовує газову суміш дейтерію та тритію, виміряну з точністю до міліграма, для заповнення маленької кульки діаметром кілька міліметрів. Лазерний промінь рівномірно нагріває його зовні. Сферична поверхня поглинає енергію та розширюється назовні, створюючи силу реакції, коли газ усередині стискається та створює високий тиск, що супроводжується різким підвищенням температури. Коли температура досягне необхідної точки займання, газ у кулі вибухне та виділить багато тепла!