Новый рекорд корейского «искусственного солнца» KSTAR: 20 секунд на 100 млн градусах

[Redrik05]

Была же новость неделю назад, нет?

[REPISOT]

смог проработать рекордное время — 20 секунд при температуре 100 млн градусов

Написано так, как будто 100млн град. — это температура окружающей среды.

[bgnx]

А почему такой скромный заголовок? Судя по тому что в википедии написано что температура ядра солнца всего лишь 15 млн градусов то достижение в 100 млн градусов надо было назвать как-нибудь "Ученые создали и двадцать секунд удерживали самое горячее вещество в солнечной системе, в 7 раз горячее солнца!!!"

А вообще цифры конечно впечатляют и сразу возникает такой вопрос почему так несимметрично — значит если нагревать так и до 100 млн можно а если охлаждать то всего лишь до -273 градусов и больше нельзя (так как абсолютный ноль), разница аж целых 6 порядков!

[REPISOT]

А вы введите свою шкалу. Возьмите за ноль 100 000 000 °С. И тогда охлаждать можно до -100 000 273 °bgnx.
Вас не смущают другие физические величины? Например, что разогнать тело можно до ~300 000 000 м/с. А остановить только до 0?

P.S. И кстати, они температуру плазмы измеряют по шкале Кельвина (как во всей термодинамике). Так что никаких -273. Просто от 0K до 100 000 000K.

[kraidiky]

Собственно учитывая, что температура это квадрат скорости (в не рельятивистском приближении), то это даже не другая шкала а в точности та же самая и её 0 как раз и соответствует нулевой скорости всех частиц в системе.

[REPISOT]

А вот это уже интересный вопрос перехода к макропараметрам. Какая температура у отдельного атома о скоростью v?

[belav]

Не корректный вопрос. Что в Вашем понятии "температура"?

[kraidiky]

Температура это средняя энергия частиц — с точностью до коэффициента — постоянной Больцмана. Если атом один — он сам себе средний. Считаете его кинетическую энергию джоулях (m*v^2/2), делите на постоянную Больцмана (1,380649 × 10^-23 Дж / К) и получаете температуру в Кельвинах.

Тут правда начинаются Ньюансы. Во-первых при таких высоких температурах, и соответственно скоростях, уже нельзя использовать нерельятивистскую формулу. Энергию надо считать по формуле m*v^2/2/SQRT(1-v^2/c^2) где с — скорость света. Кроме того мы имеем дело с плазмой, соответственно все или по крайней мере большая часть электронов от атома уже оторваны и летают отдельно. В спокойном состоянии у электронов и ядер температура будет одинаковая, но в плазменных установках, обычно, пучки электронов или протонов используют для нагрева, то есть по плазме стреляют пучками очень быстрых (горячих) частиц из ускорителя. Соответственно может оказаться что в плазме температура ядер от температуры электронов запросто может отличаться, например, на порядок и больше. Если подогрев идёт электронами, то средняя температура всей плазмы будет заметно выше чем температура ядер, а для термоядерной реакции значимой является только температура ядер. Но это уже дебри в которые в научно-популярных статьях не лазят обычно, по понятным причинам.

[Tyusha]

Стало быть разогрели плазму всего до 99 999 727°C? Ну-у-у....

[mithdradates]

Ну масса тоже меняется от 0 до почти бесконечности (с точки зрения человека), абсолютная скорость (понятно, что вектор может быть и отрицательным, в зависимости от выбора направления) от 0 до 3 * 10^8 м/с и так далее. О какой симметрии речь? Ну можно, конечно, взять за нулевую абсолютную скорость 1.5 *10^8 м/c, тогда у неподвижных тел абсолютная скорость будет -1.5 * 10^8 м/с, а у фотонов 1.5 * 10^8 м/с. Будет некая симметрия, но практического смысла в этом немного, плюс это очень неинтуитивно и усложнит введение направления для скорости.

С температурами все тоже зависит от выбор шкалы — по шкале Цельсия за ноль берется переход воды в твердую фазу, но есть и другие шкалы: по Кельвину, например, нулем является «абсолютный ноль» — т.е. точка где энтропия и энтальпия идеального газа минимальны, а атомы находятся в основном состоянии — и по этой шкале температуры идут от 0. А есть ещё та же шкала Фаренгейта, например.

[ArtHome]

Человек просто пошутил, вы за что его заминусовали-то?

[zloe_morkoffko]

В этом вашем интернете хрен поймешь, кто прикалывается, а кто реально дебил.

Баш

[sim2q]

поэтому опытные игроки уже не разворачивают диван...)

[Wyrd]

Вы зря иронизируете, «отрицательная абсолютная температура» вполне себе существует и отлично гуглится. Это как запрет делить на ноль, или запрет на взятие квадратного корня из отрицательных чисел: в школе нельзя, но если обобщить то можно.

https://scask.ru/j_book_mph.php?id=97

[sim2q]

спасибо, познавательно!
ps вообще то ироннии тут не было, хотел что0то про а был отсыл к необязательности выбора, но не стал разворачивать

[Shaginov]

Вас удивляет то что мы живём в практически застывшем, ледяном мире? Прочитайте рассказ Станислава Лема «Правда». Очень в тему данной статьи.

[Irritant]

Вот интересно другое, допустим создали мы стабильно удерживаемую реакцию на 100 млн.градусов, что дальше-опять, по старинке греем воду-паром крутим генератор?

[x67]

Так говоришь укоризненно, будто это что-то плохое.
А по сути паровые турбогенераторы — самые эффективные на сегодня преобразователи кинетической энергии в электрическую.
И только невежда может относиться к ним с презрением

[Osel_Ia]

Или тот, кто имеет с ними дело и знает, что для преобразования пятка десятков мегаватт, нужны ж/б конструкции на 5 тысяч тонн, 3 тысячи тонн оборудования, емкостей и трубопроводов, круглосуточная смена, регулярные остановы на ремонт и обслуживание, парковый ресурс турбогенератора — не более 500 000 часов, стоимость со зданием, этого хозяйства — 25-30 млн. долларов. КПД не более 69%, остальное выкидывается через охлаждение конденсатора, в виде низкопотенциального тепла. Плюс потери на привод многочисленных двигателей и прочее и прочее.
storage.energybase.ru/source/183/338371.jpg

[kometakot]

А альтернатива какова?

[sim2q]

видимо — получать и ловить заряженные частицы напрямую

[stokker]

напрямую

Напрямую куда?

[sim2q]

В чайник) Вроде вижу там какие то с выхлопом протона.
ps извините, сегодня пораньше отпустили, есть время на инет:)

[ShadowTheAge]

Можно использовать энергию напрямую — пожарить яичницу например

[Dvlbug]

Магнитогидродинамические генераторы в паре с турбогенераторами.

[x67]

Ну можешь скачать мою любимую игру и там наверняка будет альтернатива, занимающая 1 кубометр, не требующая обслуживания и стоящая не десятки миллионов денежных знаков, а 30 стальных пластин и 50 микрочипов. А в жизни такой альтернативы пока нет и хвала вселенной, что у нас есть турбогенераторы, стоящие десятки миллионов баксов!

[Elmot]

Ага, и колёса всякие разные с этого дела крутить будут. Как придумали их мульен лет назад так и крутят их, так и крутят. Никакого прогресса.

[R-Cassiopeia]

Можно строить линейную ловушку, прикрутив к ней МГД-генератор. Об этом можно почитать, например, здесь: pikabu.ru/story/kak_i_zachem_rabotayut_otkryityie_lovushki_6357884
Там в профиле автора есть ещё интересные статьи.

[32bit_me]

Из магнитного поля.

[vadimr]

Магнитным полем.

[Dark_Purple]

Принцип работы синхрофазатрона. Костя, как слышимость? Как слышно? Как меня слышишь? Прием.
―Понял, понял. Слышу тебя нормально, нормально слышу тебя. Отвечаю на первый вопрос седьмого билета. В основу работы синхрофазотрона положен принцип ускорения заряженных частиц магнитным полем… полл-леммм. Идём дальше.

[3263927]

буду далеко не первым, но магнитным полем

[mynameco]

Магией

[Linsh]

Ну да, "Вингардиум левиоса" же.
А на картинке последствие плохо произнесенного заклинания при попытке удержания плазмы температурой 100К

[Areso]

Вот в вашем комментарии явно чувствуется шутка, но меня всегда интересовал вопрос — а что произойдет, когда нагретая плазма до 100 млн градусов, вдруг перестанет парить в магнитном поле из-за какой-либо поломки устройства? Это будет почище термитной бомбы, ибо никому и не снилась такая температура горения…

[selivanov_pavel]

Думаю, горения не будет, будет очень-очень быстрое нагревание некоторого количества окружающего вещества и получится сильный взрыв(насколько сильный — зависит от того, сколько энергии содержится в используемом количестве плазмы).

[furtaev]

Там вокруг много-много тонн металла, вот он полностью или частично расплавится.

[Linsh]

Я не специалист. Судя по англоязычной википедии такое происходило довольно часто. Что логично, потому что удерживание плазмы, на протяжении длительного времени, и является основной проблемой. Так вот, судя по вики плазма вступает во взаимодействие с тяжелыми молекулами металлической оболочки и температура резко падает. В добавок, я много раз читал что токамаки довольно безопасны по сравнению с АЭС. Но это моё предположение. Буду рад получить более подробное объяснение.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Magnetic_confinement_fusion
Цитата:
"Turbulence in the plasma has proven to be a major problem, causing the plasma to escape the confinement area, and potentially touch the walls of the container. If this happens, a process known as "sputtering", high-mass particles from the container (often steel and other metals) are mixed into the fusion fuel, lowering its temperature."

[Dvlbug]

В основном будет фонить внутрянка реактора, согласно вики

радиоактивный изотоп водорода — тритий;
наведённая радиоактивность в материалах установки в результате облучения нейтронами;
радиоактивная пыль, образующаяся в результате воздействия плазмы на первую стенку;
радиоактивные продукты коррозии, которые могут образовываться в системе охлаждения.

[qbertych]

Это называется срыв плазмы и происходит довольно часто по разным причинам. Плазма просто улетает на стенку токамака; ее там немного, поэтому проплавить она ничего не успевает. Где-то раз в год стенку чистят.

[sim2q]

там очень низкое давление, но стенки конечно кушает в совокупности

[Alexeyslav]

Всё зависит от теплоёмкости плазмы. Не думаю что она сильно большая, но до температуры плавления корпуса может дойти.

[adictive_max]

Там прикол в том, что магнитное поле защищает не стенки реактора от плазмы, а плазму от стенок реактора. В активной зоне плазмы оооочень мало, и при срыве и контакте со стенками она мгновенно остывает, практически не нанося урона.
Это не как в кино, когда плазма с плотностью как у воды :)

[kometakot]

И всё же интересно прикинуть — сколько тепла может содержаться даже в мизерном количестве плазмы. Судя по первому результату гугления — теплоёмкость плазмы даже выше чем у идеального газа, а судя по таблице в википедии — теплоёмкость какого-нибудь водорода ничуть не меньше, а кратно больше таковой у воды. Так что, если я всё правильно прикинул, то по самым грубым подсчётам, даже одного грамма плазмы, разогретого до ста миллионов градусов, должно с лихвой хватить для того, чтобы вскипятить несколько тонн ледяной воды. Понятное дело, что для оболочки реактора, наверняка весящей сотни и тысячи тонн, такое количество теплоты не будет являться критическим, просто интересен масштаб.

[adictive_max]

«Судя по первому результату гугления» порядок плотности плазмы там около 10^19 частиц на кубометр. То есть это десятки-сотни нанограм.

[kometakot]

Немного не сходится с закачиваемыми мегаваттами энергии, разве что львиная доля идёт на охлаждение сверхпроводников.

[drWhy]

Закачиваемая — именно на разогрев плазмы кмк, охлаждение отдельно.

[Playa]

Магическим полем.

[Valerij56]

Однако я не ожидал на Хабре найти человека, который не знает про «магнитную бутылку»…

[arrakisfremen]

Даже пропуск на Хабр по инвайтам не уберёг его от судьбы всех других ресурсов, скатывающихся, известно куда.

[sim2q]

нас пустили во время оттепели на гиктаймс

[Valerij56]

И даже не читал фантастики?

[StjarnornasFred]

Корпус реактора отлит из 96% магнитного поля с 1% теплорода и 3% красной ртути. Материал дорогой, потому что руда тайно добывается на севере и провозится контрабандой за дошираки пограничникам.

[kraidiky]

Единственная значимая величина в термоядерной энергетике это произведение температуры на время удержания на плотность плазмы. Здесь сказано про две величины из трёх, но ничего не сказано про третью, то есть ничего не сказано вообще. Может быть там десять протонов летают и это хуже чем получали в 60-ых годах, а может там такая плотность, что впору праздновать. :\ Нобади ноуз.

Опять журналист изнасиловал Токомак.

[saga111a]

Попытался найти про плотность — сходу не вижу. Тут складывается впечатление, что это даже не препринт статьи, а просто объявление пресс центра института. По опыту знаю, что такие пресс заявление часто оказываются действительно «ученый изнасиловал токАмак» (тороидальная камера с магнитными катушками)

жидкие, твердые, газообразные — просто понятно вольготно, а с этою плазмою дойдем до маразма, хоть это и очень почетно

[kraidiky]

Ну возможно они специально не рапортуют о плотности, потому что отчитываться о достижениях надо, а если плотность указать сразу всему человечеству станет видно сколько порядков они не дотягивают до энергитически выгодной реакции. На самом деле любой хороший токамак достижение и исследования в правильном направлении, и совершенно не обязательно на всех углах кричать, что лучшие установки в мире недотягивают до нужного порядок — а наша два порядка, например. Или даже пять порядков. Даже такая установка позволяет много что поизучать.

[tester12]

Гугл сообщает, что датчик KSTAR позволяет измерять плотность до 7*10^19 ионов в кубометре. Ну а раз стоит такой датчик, то, скорее всего, там летает не десять протонов.

A plasma density up to 7 × 1019 m−3 can be measured when the toroidal magnetic field is 2 T. The reflectometer measures the electron density profile with a time resolution of 25 μs for 0.16 s.

[BearOff]

Токомак

ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками

[dbalabanov]

Токомак

если слова ток, то всё правильно.

[maxshevchenkoo]

Когда читаю про искусственное солнце, задумываюсь, почему сейчас везде почти пытаются его изобрести. Неужели нас ждёт такая глобальная проблема?

[Alexeyslav]

Вероятно, потому что это позволит изучить термоядерный синтез и процессы происходящие в солнце в контролируемых условиях.

[georgii-2]

Неясно при какой плотности, т.е. насколько приблизились к критерию Лоусона.
Без этого, инфа ни о чём.

[C15H22N6O5S]

Конечная цель ученых — добиться к 2025 году непрерывной работы в течение 300 секунд при температуре плазмы выше 100 млн градусов.

К 2025 TC SDE достигнет $1M и последний фанат fusion плюнет на всё и пойдёт перекладывать смайлики из базы на формочку и обратно.

[l1st0pad]

Здесь интересен один момент: сколько энергии KSTAR потребляет и сколько даёт на выходе?