热核装置。发明和生产的历史

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热核装置。发明和生产的历史

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多年来，科学家们一直在处理将热核反应用于能源目的的问题。创造了独特的热核装置——最复杂的技术装置，旨在研究获得巨大能量的可能性，迄今为止，这种能量仅在氢弹爆炸期间释放。科学家们想了解如何控制热核反应的过程——重氢核（氘和氚）在高温下与氦核结合的反应——以便将在此期间释放的能量用于和平目的，人民的利益。

热核电站

一升自来水中几乎没有氘。但是，如果收集这些氘并将其用作热核装置的燃料，那么您可以获得与燃烧近 300 公斤石油一样多的能量。而要提供现在通过燃烧一年开采的常规燃料获得的能量，就必须从边长只有 160 米的立方体中的水中提取氘。仅伏尔加河每年就向里海输送约 60000 立方米这样的水。

为了发生热核反应，必须满足几个条件。因此，重氢核结合区域的温度应约为 100 亿度。在如此巨大的温度下，我们不再谈论气体，而是谈论等离子体。等离子体就是这样一种物质状态，在高气体温度下，中性原子失去电子并变成正离子。换句话说，等离子体是自由移动的正离子和电子的混合物。第二个条件是需要在反应区中保持每立方厘米至少 100 亿个粒子的等离子体密度。最后，主要也是最困难的事情是让热核反应的过程至少保持一秒钟。

热核装置的工作室是环形的，类似于一个巨大的空心百吉饼。它充满了氘和氚的混合物。在腔室内部，创建了一个等离子线圈 - 一个导体，大约 20 万安培的电流通过该导体。

电流执行三个重要功能。首先，它产生等离子体。其次，它把它加热到一亿度。最后，电流在自身周围产生一个磁场，也就是说，它用磁力线围绕着等离子体。原则上，等离子体周围的力线应使其保持悬浮，并防止等离子体接触腔室壁，但保持等离子体悬浮并不是那么简单。

电力使等离子导体变形，它不具有金属导体的强度。它弯曲，撞击腔室的壁并为其提供热能。为了防止这种情况发生，更多的线圈被放置在环形室的顶部，在室中产生纵向磁场，将等离子体导体推离墙壁。仅这还不够，因为载流等离子体导体往往会拉伸，以增加其直径。

磁场是自动产生的，无需外力，也可以防止等离子体导体膨胀。等离子导体与环形腔室一起放置在另一个由非磁性材料（通常是铜）制成的更大腔室中。一旦等离子导体试图偏离平衡位置，在铜套内，根据电磁感应定律，就会产生感应电流，与等离子中的电流相反。结果，出现了一个反作用力，它将等离子体从腔室的壁上排斥。

1949 年，A.D. 建议通过磁场防止等离子体与腔室壁接触。萨哈罗夫，后来是美国人 J. 斯皮策。

在物理学中，习惯上为每种新型实验装置命名。具有这种绕组系统的结构称为托卡马克——“环形室和磁线圈”的缩写。

1970 年代，苏联建造了一个名为“Tokamak-10”的热核设施。它是在原子能研究所开发的。静脉注射库尔恰托夫。在这个装置上，等离子导体的温度为10万度，等离子密度不低于每立方厘米100万亿个粒子，等离子停留时间接近0,5秒。今天我国最大的装置 Tokamak-15 也是在莫斯科研究中心库尔恰托夫研究所建造的。

热核电站
托卡马克（带磁性线圈的环形室）

迄今为止，所有创建的热核装置都只消耗等离子体加热和产生磁场的能量。相反，未来的热核工厂应该释放出如此多的能量，以至于其中的一小部分可用于维持热核反应，即加热等离子体，产生磁场并为许多辅助设备和设备供电，并给出电网中消耗的主要部分

1997 年，在英国，在 JET 托卡马克装置上，输入和接收的能量重合。当然，这对于过程的自我维持来说是不够的：高达 80% 的能量损失了。为了使反应堆工作，产生的能量是加热等离子体和产生磁场所消耗的能量的五倍。

1986 年，欧盟国家与苏联、美国和日本一道，决定到 2010 年共同开发和建造一个足够大的托卡马克装置，该托卡马克装置不仅能够产生能量以维持等离子体中的热核聚变，而且能够获得有用的能量。电力。这个反应堆被命名为 ITER，是国际热核实验反应堆的缩写。到 1998 年，他们设法完成了设计计算，但由于美国人的失败，不得不对反应堆的设计进行更改以降低其成本。

您可以让粒子自然移动，并为相机提供一个跟随其路径的形状。相机然后有一个相当奇怪的外观。它重复出现在复杂配置的外部线圈的磁场中的等离子灯丝的形状。磁场是由比托卡马克装置复杂得多的外部线圈产生的。这种设备称为仿星器。 Torsatron“Hurricane-3M”已在我国建造。这个实验性仿星器设计用于容纳加热到千万度的等离子体。

热核电站
氘氚反应示意图

目前，托卡马克还有其他使用惯性热核聚变的重要竞争对手。在这种情况下，几毫克的氘氚混合物被封装在一个直径为 1-2 毫米的胶囊中。数十个强大激光的脉冲辐射聚焦在胶囊上。结果，胶囊立即蒸发。需要在 2-5 纳秒内将 10 MJ 的能量转化为辐射。然后轻压将混合物压缩到可以发生热核聚变反应的程度。爆炸时释放的能量，相当于爆炸一百公斤 TNT 的能量，将被转换成更方便使用的形式——例如，变成电动形式。这种类型的实验设施 (NIF) 正在美国建设中，将于 2010 年开始运行。

然而，仿星器和惯性聚变设施的建设也遇到了严重的技术难题。很可能，热核能的实际应用不是近期的问题。

作者：Musskiy S.A.

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接种金颗粒 10.07.2013

美国科学家开发了一种新的疫苗接种方法，其中微小的金颗粒模拟病毒并将特定蛋白质携带到人体的免疫细胞中。这是一种全新的疫苗接种方法，与大多数现代疫苗不同，这里不使用死亡或减弱的病毒。

范德比尔特大学的一个实验室已经证明了一种使用位于呼吸道合胞病毒 (RSV) 表面的特定蛋白质的新疫苗接种方法。 RSV 病毒不是偶然选择的——它是所有年龄段人群下呼吸道感染的原因。但儿童和老人尤其容易受到伤害。迄今为止，还没有针对这种感染的疫苗。尽管呼吸道合胞病毒在许多人身上表现温和，并且与大多数季节性病毒性疾病没有区别，但它具有潜伏性，可导致并发症和死亡。

作为 RSV 病毒一部分的 F 蛋白是导致该疾病发展的主要原因：它允许病毒渗透到细胞的细胞质中。它还会导致细胞粘在一起，从而难以消除病毒。直到现在，科学家们还没有找到针对这种疾病的疫苗。但如果金粒子实验成功，那么身体就会得到可靠的保护。它将包括以下内容。金粒子，模仿病毒本身，会“记录”我们体内F蛋白的信息，下次遇到它，我们的免疫系统就会立即开始反应。

在试点演示中，科学家们连接了 21 和 57 纳米的金纳米棒（几乎与病毒大小相同）并在其上涂上 F 蛋白，然后研究人员测试了金纳米棒将 F 蛋白传递给特定免疫细胞的能力称为树突状细胞。树突状细胞通常会“收集”有关病毒的信息（在这种情况下是 F 蛋白）并将其传递给免疫系统——因此我们的身体，更准确地说是 T 细胞，可以抵抗入侵者。经验表明，涂有 F 蛋白的金纳米颗粒作为疫苗是最有效的。与仅将金纳米颗粒或仅 F 蛋白添加到树突细胞中的实验部分相比，当纳米颗粒被递送至树突细胞时，我们身体的保护细胞会更加活跃地繁殖。

因此，金纳米粒子成功地模仿了病毒并迫使我们的身体“记住”蛋白质以进行后续破坏。此外，黄金对我们的细胞没有毒性，它不会导致免疫细胞变得活跃。

研究人员表示，最终获得针对呼吸道合胞病毒的有效疫苗至关重要，这种病毒会导致大多数幼儿肺炎。同时，新疫苗接种方法的开发者不排除金纳米粒子可用于制造针对其他病毒的疫苗。纳米粒子是一种平台，可以在其上种植任何病毒或大型微生物，如细菌和真菌。但那是在未来。在不久的将来，科学家们打算开始在体内测试一种针对 RSV 病毒的疫苗。如果测试成功，那么您就可以忘记药物而不用害怕并发症。

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