Плазма - это четвертое (после твердого, жидкого и газообразного) агрегатное состояние вещества. Это газ, нагретый настолько, что его атомы "развалились" на положительные ионы и отрицательные электроны. Скорости таких частиц огромны, и если суметь столкнуть два иона (например, изотопов водорода - дейтерия и трития), то произойдет реакция ядерного синтеза с выделением большого количества энергии.
Запасы водорода на Земле очень велики, и если мы научимся сжигать его в термоядерном реакторе, то сможем обеспечить человечество дешевой и экологически чистой энергией на долгие века (сжигание 1 грамма дейтериево-тритиевой смеси эквивалентно сгоранию 10 тонн бензина!). Дело осталось за малым - изобрести такой реактор, то есть ловушку для плазмы, в которой она будет долго и устойчиво жить, обеспечивая реакцию синтеза.
Проще всего удержать плазму в лабораторных условиях можно с помощью магнитных полей разной конфигурации, например, тороидальной (токамак) или пробкотронной (открытая ловушка).
Газодинамическая ловушка в Институте Ядерной Физики им. Будкера - это открытая ловушка, в которой мы успешно удерживаем плазму и изучаем её поведение. Построив полную картину удержания плазмы в ловушке типа ГДЛ, можно будет конструировать термоядерный реактор будущего на её основе.
Мы занимаемся экспериментальной физикой, осваиваем самые разные диагностические методики, позволяющие измерять параметры плазмы, и изобретаем способы улучшения её удержания в ловушке.
ГОЛ-NB объединяет в себе центральную газодинамическую ловушку и секции с многопробочным магнитным полем, «гофрированная» форма которого существенно замедляет плазменный поток, в результате чего уменьшаются его потери.
Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет, законах распределения и движения элементов и изотопов в различных геологических средах, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.
В задачи геохимии входят:
Определение относительной и абсолютной распространённости элементов и изотопов в Земле и на её поверхности.
Изучение распределения и перемещения элементов в различных частях Земли (коре, мантии, гидросфере и т. д.) для выяснения законов и причин неравномерного распределения элементов.
Анализ распределения элементов и изотопов в космосе и на планетах Солнечной системы (космохимия).
Изучение геологических процессов и веществ, производимых живыми или вымершими организмами (биогеохимия).
Геотермальная энергетика — направление энергетики, основанное на использовании тепловой энергии недр Земли для производства электрической энергии на геотермальных электростанциях, или непосредственно, для отопления или горячего водоснабжения. Обычно относится к альтернативным источникам энергии, использующим возобновляемые энергетические ресурсы.
Запасы тепла Земли практически неисчерпаемы — при остывании только ядра Земли (не считая мантии и коры) на 1 °C выделится 2*1020 кВт⋅ч энергии, что в 10000 раз больше, чем содержится во всем разведанном ископаемом топливе, и в миллионы раз больше годового энергопотребления человечества. При этом температура ядра превышает 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за миллиард лет.
Тепловой поток, текущий из недр Земли через её поверхность, составляет 47±2 ТВт тепла (400 тыс. ТВт⋅ч в год, что в 17 раз больше всей мировой выработки, и эквивалентно сжиганию 46 млрд тонн угля), а тепловая мощность, вырабатываемая Землей за счет радиоактивного распада урана, тория и калия-40 оценивается в 33±20 ТВт, т.е. до 70% теплопотерь Земли восполняется. Использование даже 1% этой мощности эквивалентно нескольким сотням мощных электростанций. Однако, плотность теплового потока при этом составляет менее 0,1 Вт/м2 (в тысячи и десятки тысяч раз меньше плотности солнечного излучения), что затрудняет её использование.
В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температуры кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Доступ к подземным тёплым водам возможен при помощи глубинного бурения скважин. Более чем такие паротермы распространены сухие высокотемпературные породы, энергия которых доступна при помощи закачки и последующего отбора из них перегретой воды. Высокие горизонты пород с температурой менее +100 °C распространены и на множестве геологически малоактивных территорий, потому наиболее перспективным считается использование геотерм в качестве источника тепла.
Хозяйственное применение геотермальных источников распространено в Исландии и Новой Зеландии, Италии и Франции, Литве, Мексике, Никарагуа, Коста-Рике, Филиппинах, Индонезии, Китае, Японии, Кении и Таджикистане.
Геотермальная энергетика подразделяется на два направления: петротермальная энергетика и гидротермальная энергетика. Ниже описана гидротермальная энергетика.