h(P>o
+ P>r
+ P>t
) = P>r
+ P>t
,
(1)
где P>o
–
мощность ядерного энерговыделения, P>r
–
мощность потока излучения и P>t
–
энергетическая мощность потока ускользающих частиц. Когда левая часть написанного равенства делается больше правой, реактор перестаёт расходовать энергию и начинает работать как термоядерная электростанция. При написании равенства (1) предполагается, что вся рекуперированная энергия без потерь возвращается в реактор через инжектор вместе с потоком подводимого нагретого топлива. Величины Р>о
, P>r>
и P>t>
известным образом зависят от температуры плазмы, и из уравнения баланса легко вычисляется произведение
n
t = f
(T
),
(2)
где f
(T
) для заданного значения кпд h и выбранного сорта топлива есть вполне определённая функция температуры. На рис. 2
приведены графики f
(T
) для двух значений h и для обеих ядерных реакций. Если величины h,
достигнутые в данной установке, расположатся выше кривой f
(T
), это будет означать, что система работает как генератор энергии. При h = >1
/>3
энергетически выгодная работа реактора в оптимальном режиме (минимум на кривых рис. 2
) отвечает условию («критерии Лоусона»):
реакции (d, d): n
t >10>15см>-3
·сек
;
Т
~ 10>9
К; (3)
реакции (d, t): n
t > 0,
5·10>15см>-3
·сек,
Т
~ 2·10>8
К.
Т. о., даже в оптимальных условиях, для наиболее интересного случая – реактора, работающего на равнокомпонентной смеси дейтерия и трития, и при весьма оптимистических предположениях относительно величины (необходимо достижение температур ~ 2·10>8
К. При этом для плазмы с плотностью ~ 10>14см>-3
должны быть обеспечены времена удержания порядка секунд. Конечно, энергетически выгодная работа реактора может происходить и при более низких температурах, но за это придется «расплачиваться» увеличенными значениями n
t.
Итак, сооружение реактора предполагает: 1) получение плазмы, нагретой до температур в сотни миллионов градусов; 2) сохранение плазменной конфигурации в течение времени, необходимого для протекания ядерных реакций. Исследования по У. т. с. ведутся в двух направлениях – по разработке квазистационарных систем, с одной стороны, и устройств, предельно быстродействующих, с другой.
У. т. с. с магнитной термоизоляцией. Рассмотрим сначала первый вариант. Энергетический выход на уровне 10>5квт/м>3
достигается для (d, t) реакций при плотности плазмы ~ 10>15см>-3
и температуре ~ 10>8K
. Это означает, что размеры реактора на 10>6
–10
