Магнитная термоизоляция. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Магнитная термоизоляция - радикальное снижение теплопереноса высокотемпературной разреженной плазмы при помещении её в сильное магн. поле. Термоизоляция магнитная была предложена в 3950 А. Д. Сахаровым и И. Е. Таммом для осуществления непрерывной реакции синтеза лёгких ядер (изотопов водорода) в магн. термоядерном реакторе. Принцип магнитной термоизоляции используется во всех магнитных ловушках для осуществления управляемого термоядерного синтеза (УТС).

В основе магнитной термоизоляции лежит ограничение движения составляющих плазму заряж. частиц (электронов и ионов) в направлении, поперечном к магн. полю В, за счёт силы Лоренца. В результате траектории частиц выглядят как спирали, обвивающие магн. силовые линии, и если бы частицы не испытывали столкновений (точнее, кулоновского взаимодействия между собой), то магнитная термоизоляция в магн. ловушках была бы идеальной. Но при большой частоте столкновений v, значительно превосходящей циклотронную частоту w_В = еВ/т вращения частицы (с зарядом е и массой т)вокруг магн. силовой линии, когда ср. длина свободного пробега частицы l=u/v (u- ср. тепловая скорость) много меньше ср. радиуса спирали r_в

u / w_В (ларморовский радиус), магн. поле практически не влияет на траекторию частиц и магнитная термоизоляция отсутствует. Магнитная термоизоляция становится эффективной при l/r_B = w_В/v>> 1.

Согласно законам диффузии, коэф. температуропроводности c = D²v, а энергетич. время жизни плазмы т, характеризующее темп выноса энергии из плазмы за счёт диффуз. процессов, определяется ф-лой

где D - ср. смещение частицы в результате столкновения. В направлении, поперечном магн. полю, ср. смещение D_| = r_B -

/w_В, тогда как в отсутствие магн. поля (или вдоль поля) D = l = u/ v. Таким образом, "классическое" время жизни плазмы, находящейся в магн. поле, в (w_В/v)²раз больше, чем без магн. поля. Это отношение для ионов дейтерия составляет ~ 10⁹ B² T³/n₂₀ (магн. поле выражается в теслах, темп-pa - в кэВ, плотность ионов - в единицах 10²⁰м^-3). В условиях термоядерного реактора в этих единицах В~5, Т~ 10

30, n~1. Для электронов численный коэф. в ф-ле равен

4 · 10¹².

Реальный теплоперенос в магн. ловушках оказывается существенно выше классического по двум причинам. Во-первых, кривизна магн. силовых линий в магн. ловушках приводит к дрейфу заряженных частиц. В результате дрейфа отклонение траекторий тех частиц, к-рые совершают многократные отражения от неизбежных в магн. ловушках областей макс. напряжённости магн. поля (магн. пробок), оказывается значительно больше ларморовского радиуса, D>>r_B. Результирующие "неоклассич." коэф. температуропроводности и диффузии, зависящие от геометрии системы, строго рассчитываются в неоклассич. теории переносов (см. Переноса процессы в плазме).

Вторая и гл. причина ухудшения магнитной термоизоляции неизбежные неустойчивости плазмы ,к-рые в лучшем случае приводят к подстройке профилей температуры и плотности плазмы к устойчивым распределениям. Такой процесс самоорганизации плазмы сопровождается повышением темпа потерь частиц и энергии, тем более высоким, чем менее согласовано распределение источников выделения частиц и тепла в объёме плазмы с устойчивыми профилями плотности и температуры. Этот турбулентный процесс описывается полу-эмпирич. коэф. теплопроводности и диффузии или глобальными зависимостями т от параметров плазмы, магн. системы, мощности нагрева и т. п. Как показали многолетние эксперим. исследования, путём подбора оптимальных условий можно добиться магнитной термоизоляции, достаточной для техн. реализации магн. термоядер, реактора.

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.