მართვადი თერმობირთვული სინთეზი

მართვადი თერმობირთვული სინთეზი (მთს) — მაღალ ტემპერატურაზე ენერგიის გამოყოფით მიმდინარე მსუბუქი ატომბირთვების შერწყმის მართვადი პროცესი, რომლის მიზანია ენერგიის კონტროლირებული გამოყოფა და მისი გამოყენება მშვიდობიანი მიზნებისათვის.

მართვადი თერმობირთვული სინთეზის დროს აუცილებელია მატერიის ტემპერატურა იყოს 100 მლნ გრადუსზე მეტი, რაც ნიშნავს, რომ მატერია პლაზმურ აგრეგატულ მდგომარეობაში უნდა იყოს. საკმარისი ენერგიის გამოსაყოფად ასეთი პლაზმა უნდა აკმაყოფილებდეს ე. წ. „ლოუსონის კრიტერიუმს“ : $nT\tau >3.5\cdot 10^{28}$. ეს კრიტერიუმი ოპტიმალური ბირთვული საწვავისათვის, ანუ წყალბადის იზოტოპების – დეიტერიუმისა (${\ce {^2H}}$) და ტრიტიუმის (${\ce {^3H}}$) (50/50%) ნარევისათვის არის გამოყვანილი, $n$, $T$ და $\tau$ კი შესაბამისად აღნიშნავს პლაზმის ნაწილაკების რაოდენობის სიმკვრივეს (1/მ³), ტემპერატურას (k) და პლაზმის არსებობის (შეკავების) დროს (წამობით). მსოფლიოში 100-მდე საცდელი დანადგარი არსებობს, რომელთა მეშვეობით იკვლევენ, როგორ უნდა წარმოიშვას და საკმარისი დროით შეკავდეს მაღალტემპერატურული პლაზმა. ეს დანადგარები იყოფა ორ ძირითად ჯგუფად – მაგნიტური ჩაჭერის და ინერციულ დანადგარებად. მაგნიტური ჩაჭერის დანადგარებში შედარებით დაბალი სიმკვრივის პლაზმა მაგნიტური ძალებით კავდება დროის ხანგრძლივ პერიოდში – წამის მეათედიდან ერთ საათამდე; მათ მიეკუთვნება ე.წ. ტოკამაკები, სტელარატორები და პლაზმური მახეები, თუმცა ეს უკანასკნელნი უპერსპექტივოდ მიიჩნევა; ინერციულ დანადგარებში ზემკვრივი ცხელი პლაზმა იქმნება წამის მემილიონედში მცირე ზომის ბირთვული საწვავის სამიზნეზე მრავალი მაღალენერგეტიკული ლაზერის დასხივებით. ბოლო წლებში ორივე ტიპის დანადგარზე რეკორდული მახასიათებლებია მიღწეული, მაგრამ ამ ექსპერიმენტებში გამომუშავებული ენერგია ჯერ კიდევ ნაკლებია მის შესაქმნელად დახარჯულზე. მეცნიერთა აზრით, პირველი დანადგარი, რომელშიც თერმობირთვული სინთეზის შედეგად მიღებული ენერგია გადააჭარბებს მის შესაქმნელად დახარჯულს, იქნება ტოკამაკი ITER, რომელიც 35 სახელმწიფოს ერთობლივი პროექტია და საფრანგეთშია განთავსებული.

საქართველოში მართვადი თერმობირთვული სინთეზის პრობლემებზე მუშაობდნენ სოხუმის ფიზიკისა და ტექნოლოგიის (სფტი) და ე. ანდრონიკაშვილის სახელობის ფიზიკურ ინსტიტუტებში. სფტი-ში, რომლის დირექტორი იყო რ. სალუქვაძე (1974-1993), სამხედრო პროექტის კვლევები ტარდებოდა TMP ტოკამაკზე და ე. წ. z-პინჩ დანადგარზე. ეს იყო ერთადერთი ტოკამაკი საქართველოში, განადგურდა რუსეთის ფედერაციის მიერ აფხაზეთის ოკუპაციის დროს. ე. ანდრონიკაშვილის ფიზიკის ინსტიტუტში მართვადი თერმობირთვული სინთეზზე კვლევები დაიწყო 1961 წლიდან პლაზმის განყოფილებაში, რომელსაც 1960-2006 წლებში ხელმძღვანელობდა ნ. ცინცაძე (აქვე 1979 წლამდე მუშაობდა ჯ. ლომინაძე), 2006 წლიდან განყოფილების ხელმძღვანელია ს. ნანობაშვილი; ტარდება გამოკვლევები როგორც ინერციულ (დ. გარუჩავა, ნ. შათაშვილი, ნ. სიგუა), ისე მაგნიტური ჩაჭრის მართვადი თერმობირთვული სინთეზში (ს. ნანობაშვილი, დ. ცხაკაია, ი. ნანობაშვილი). შეიქმნა ღია მაგნიტური მახის დანადგარები OMT-1 და OMT-2, მაღალი ტექნიკური მახასიათებლებით. პლაზმის განყოფილება თანამშრომლობს მართვადი თერმობირთვული სინთეზის მსოფლიოს წამყვან ლაბორატორიებთან: CCFE (გაერთიანებული სამეფო), CEA და ITER (საფრანგეთი), მაქს პლანკის ინსტიტუტები გარხინგსა და გრაიფსვალდში, KIT (გერმანია), NIFS (იაპონია) და სხვ., სადაც რამდენიმე წარმატებული ქართველი მეცნიერი მუშაობს [მ. ბელდიშევსკი, გ. თვალაშვილი (CCFE), ე. გაგანიძე (KIT), დ. ცხაკაია – ჩეხეთის მეცნიერებათა აკადემიის ტოკამაკის თეორიისა და მოდელირების განყოფილების გამგე და ITER-ის კონტრაქტორი].

ლიტერატურა

• დ. ცხაკაია, ენციკლოპედია „საქართველო“