Posted by ტოკამაკი, რუსული წარმომავლობის სიტყვაა – ტოროიდული კამერა მაგნიტური კოჭებით (Physical Review Letters). ეს მოწყობილობა მომავლის თერმობირთვული რეაქტორების მთავარი ელემენტი იქნება, რომლის საშუელებით საყოფაცხოვრებო საჭიროების ელექტროენერგიის მისაღებად, მართვადი თერმობირთვული რეაქცია უნდა განხორციელდეს. ტოკამაკში მაღალტემპერატურულ პლაზმას არა კამერის კედლები (რომელთაც რეაქციისათვის საჭირო ტემპერატურა თავისუფლად გაადნობს), არამედ სპეციალურად შექმნილი კომბინირებული მაგნიტური ველი შეაკავებს – ტოროიდული გარე და პოლოიდური ველის დენით, რომელიც პლაზმურ გამტარში მიედინება. პლაზმის დასაჭერად, სხვა დანადგარებში მაგნიტურ ველს იყენებენ, ტოკამაკში კი ელექტრულ დენსაც. დენი პლაზმაში მის გაცხელებასა და ვაკუუმურ კამერაში პლაზმური გამტარის წონასწორობას უზრუნველყოფს.
თერმობირთვული რეაქცია ყველაზე გავრცელებული რეაქციაა სამყაროში. სწორედ მის ხარჯზე ანათბენ ვარსკვლავები, მათ შორის ჩვენი მზეც. თუ კაცობრიობა ამ რეაქციის მართვას შეძლებს, მას ენერგიის ყველაზე იაფი და ეკოლოგიურად უსაფრთხო წყარო ექნება. ამჟამად ტოკამაკ-რეაქტორი საერთაშორისო შემეცნებითი პროექტის ITER-ის ფარგლებში მუშავდება.
ვარაუდის მიუხედავად, რეაქტორ ITER-ის მუშაობისას კედლების მიერ თერმობირთვული საწვავის შთანთქმის არა მატება, არამედ, პირიქით, მისი მკვეთრი შემცირება მოხდება.
ტოკამაკის ტიპის რეაქტორის კედლები რიგ მოთხოვნილებებს უნდა აკმაყოფილებდეს: კარგი სითბოგამტარობა (წინააღმდეგ შემთხვევაში სწრაფად ვერ მოიშორებენ მას და გადნება), ცეცხლგამძლეობა და რაც მთავარია, წყალბადის აბსორბციის (შეწოვის) დაბალი მაჩვენებელი. უსაფრთხოებიდან გამომდინარე რეაქტორში ყოველთვის მცირე რაოდენობის დეითერიუმი და თრითიუმი (წყალბადის იზოტოპები) იქნება, ხოლო ძალიან ბევრი წყალბადის აბსორბცია მთელი მოწყობილობის მუშაობას საფრთხის ქვეშ დააყენებს.
ყველა ამ მოთხოვნებს ვოლფრამი აკმაყოფილებს, თუმცა, სამწუხაროდ, მხოლოდ ნორმალურ პირობებში. დეიტერიუმისა და ტრიტიუმის შერწყმისას, სხვა თერმობირთვული რეაქციებისაგან განსხვავებით, ნეიტრონების მნიშვნელოვანი რაოდენობა წარმოიქმნება, რომელთა ზემოქმედებით ვოლფრამის მიერ წყალბდის შთანთქმა შეიძლება გაიზარდოს.
რა შეიძლება ეშველოს 20 მილიარდი დოლარის ღირებულების ITER-სა და მის ვოლფრამის კედლებს?
მეცნიერთა ჯგუფი, რიანა ჰოენის (Rianne ‘t Hoen) მეთაურობით, მატერიის ფუნდამენტური კვლევის ფონდიდან თვლის, რომ ასეთ პირობებში წყალბადით გაჯერებისგან ვილფრამი წყალბადითვე უნდა დავიცვათ…
როგორ მივიდნენ მკვლევარები ამ დასკვნამდე? ადრე შექმნილ პლაზმის წრფივ გენერატორზე ჩატარებული ექსპერიმენტებით, რომელშიც თერმობირთვული რეაქციის მსგავსი პირობები იქმნება, მეცნიერებმა კედლებზე შეჯახებული წყალბადისა და მეტალში შეღწეული წყალბადის რაოდენობა შეადარეს. რაღაც მიზეზის გამო, მეტალში შეღწეული წყალბადის რაოდენობა გამოთვლილზე მცირე იყო.
აღმოჩნდა, რომ ვოლფრამის ზედაპირზე წყალბადის ატომის სისქის ფენა სწრაფადვე წარმოიქმნება, რის მერე ვოლფრამის ფენის გადალახვის ალბათობა მკვეთრად ეცემოდა (მილიონჯერ). ”ეკრანირების” ასეთი ბუნებრივი მექანიზმი იმას ნიშნავს, რომ მომავლის დიდი ტოკამაკებისთვის, წყალბადის გაჟონვის თავიდან აცილების მიზნით, ვოლფრამის კედლების ძვირადღირებული დამატებითი დამცავი მექანიზმების შექმნა საჭირო აღარ იქნება (თერმობირთვული რეაქცია – ვარსკვლავების ენერგიის წყარო; ბირთვული დაშლა და სინთეზი).