Электростатическое удержание плазмы


Электростатическое удержание плазмы (англ. inertial electrostatic confinement, IEC) — концепция по удержанию плазмы с помощью электростатического поля.

Электростатическое поле, обычно сферически симметричное, но иногда и обладающее цилиндрической симметрией, ускоряет заряженные частицы (электроны или ионы) по направлению к центру или к оси симметрии поля. Ионы могут долгое время удерживаться вблизи центра ловушки, что позволяет достичь управляемой термоядерной реакции. Одно из первых описаний концепции было выполнено Willam C Elmore и другими в январе 1959.[1]

Вопрос приоритета применения инерционно-электростатических систем для целей осуществления ядерных реакций и прямого преобразования энергии указанных ядерных реакций в электрическую энергию до настоящего момента не решён.

В СССР указанные предложения были впервые сформулированы О. А. Лаврентьевым, в его записке, отправленной в ЦК ВКП(б) 29 июля 1950 года[2]. В своей записке в качестве перспективных с точки зрения ядерного синтеза реакций для термоядерной бомбы О. А. Лаврентьев предложил литиево-водородные реакции: p+7Li=24He+17,2 МэВ и D+6Li=24He+22,4МэВ на основе, так называемого, метода «свободного соударения ядер». Именно это предложение вызвало у политического руководства проекта (имевшего в распоряжении сходные разведывательные данные по американскому ядерному проекту) интерес к персоне начинающего учёного, что позволило О. А. Лаврентьеву поступить в МГУ и начать научную карьеру.

По мнению А. Д. Сахарова, давшего свой отзыв на предложения, научное содержание указанной записки О. А. Лаврентьева имело тривиальный характер. В ней, действительно, содержалось лишь одно оригинальное предложение «электростатического поглощения энергии быстрых частиц в замедляющем электрическом поле» для отбора электрической мощности ядерных реакций, проводимых в удерживаемом электростатическим полем «газовом» (плазменном) объёме.

В своей записке О. А. Лаврентьев предложил, чтобы объём, в котором протекают ядерные процессы, был окружен двумя проводящими оболочками (внутренняя оболочка — сеточный катод) на которые подается разность потенциалов 0,5-1 МВ. По мнению О. А. Лаврентьева ускоренные при протекании ядерных реакций положительно заряженные ядра, пролетев сквозь сетку, должны попадать в замедляющее электрическое поле и, либо без потери энергии отбрасываться назад, в объём, в котором протекают ядерные процессы, либо достигать внешней оболочки, создавая в цепи ЭДС.