Содержание
- 2. Синтез ядер – это реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые ядра, происходящая при сверхвысокой
- 3. В термоядерных реакциях выделяется огромная энергия. Например, в реакции синтеза дейтерия с образованием гелия выделяется 3,2
- 4. В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия 2H и трития 3H. Однако при
- 5. Началом современной эпохи в изучении возможностей термоядерного синтеза следует считать 1969 год, когда на российской установке
- 6. Управляемые термоядерные реакции Токамак Этот метод используют в установках типа "Токамак" (ТОриодальная КАмера с МАгнитными Катушками),
- 8. Получение полезной термоядерной энергии возможно лишь при выполнении двух условий. Предназначенная для синтеза смесь должна быть
- 9. где f(T) – коэффициент, зависящий от температуры смеси и ее состава, R – энергия, выделяющаяся в
- 10. Преимущества синтеза Сторонники использования термоядерных реакторов для производства электроэнергии приводят следующие аргументы в их пользу: 1)
- 12. Скачать презентацию
Синтез ядер – это реакция слияния легких атомных ядер в более
Синтез ядер – это реакция слияния легких атомных ядер в более
В настоящее термоядерный синтез осуществляется:
1) На в недрах солнца и других звезд происходит синтез.
2)В земных условиях он осуществляется:
При взрыве водородной бомбы.
На реакторах УТС
В термоядерных реакциях выделяется огромная энергия.
Например, в реакции синтеза дейтерия
В термоядерных реакциях выделяется огромная энергия.
Например, в реакции синтеза дейтерия
выделяется 3,2 МэВ энергии.
В реакции синтеза дейтерия с образованием трития
выделяется 4,0 МэВ энергии.
А в реакции
выделяется 17,6 МэВ
энергии.
В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия 2H и трития 3H.
В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия 2H и трития 3H.
Поэтому наиболее перспективны «безнейтронные» реакции, например, дейтерий + гелий-3.
D+ 3He→ 4He+p
У этой реакции отсутствует нейтронный выход, который уносит значительную часть мощности и порождает наведенную радиоактивность в конструкции реактора. Кроме того, запасы гелия-3 на Земле составляют от 500 кг до 1 тонны, однако на Луне он находится в значительном количестве: до 10 млн тонн (по минимальным оценкам — 500 тысяч тонн). В то же время его можно легко получать и на Земле из широко распространённого в природе лития-6 на существующих ядерных реакторах деления.
Началом современной эпохи в изучении возможностей термоядерного синтеза следует считать 1969
Началом современной эпохи в изучении возможностей термоядерного синтеза следует считать 1969
Управляемые термоядерные реакции
Токамак
Этот метод используют в установках типа "Токамак" (ТОриодальная КАмера
Управляемые термоядерные реакции
Токамак
Этот метод используют в установках типа "Токамак" (ТОриодальная КАмера
Главная трудность заключается в том, чтобы удержать плазму внутри камеры в течение 0,1-1 с без ее контакта со стенками камеры, поскольку не существует материалов, способных выдерживать столь высокие температуры. Эту трудность удается частично преодолеть с помощью тороидального магнитного поля, в котором находится камера. Под действием магнитных сил плазма скручивается в шнур и как бы "висит" на линиях индукции магнитного поля, не касаясь стенок камеры.
Получение полезной термоядерной энергии возможно лишь при выполнении двух условий.
Предназначенная для
Получение полезной термоядерной энергии возможно лишь при выполнении двух условий.
Предназначенная для
Реагирующая смесь должна быть очень хорошо термоизолирована (т.е. высокая температура должна поддерживаться достаточно долго, чтобы произошло необходимое число реакций и выделившаяся за счет этого энергия превышала энергию, затраченную на нагрев топлива).
Чтобы нагреть термоядерную смесь, одному кубическому сантиметру ее объема надо сообщить энергию P1 = knT, где k – численный коэффициент, n– плотность смеси (количество ядер в 1 см3), T – требуемая температура. Для поддержания реакции сообщенная термоядерной смеси энергия должна сохраняться в течение времени t. Чтобы реактор был энергетически выгоден, нужно, чтобы за это время в нем выделилось термоядерной энергии больше, чем было потрачено на нагрев. Выделившаяся энергия (также на 1 см3) выражается следующим образом:
где f(T) – коэффициент, зависящий от температуры смеси и ее состава, R –
где f(T) – коэффициент, зависящий от температуры смеси и ее состава, R –
или
Последнее неравенство, известное под названием критерия Лоусона, представляет собой количественное выражение требований к совершенству термоизоляции. Правая часть – «число Лоусона» – зависит только от температуры и состава смеси, и чем оно больше, тем жестче требования к термоизоляции, т.е. тем труднее создать реактор. В области приемлемых температур число Лоусона для чистого дейтерия составляет 1016 с/см3, а для равнокомпонентной DT-смеси – 2Ч1014 с/см3. Таким образом, DT-смесь является более предпочтительным термоядерным топливом.
В соответствии с критерием Лоусона, определяющим энергетически выгодную величину произведения плотности на время удержания, в термоядерном реакторе следует использовать по возможности большие nлибо t . Поэтому исследования УТС разошлись по двум разным направлениям: в первом исследователи пытались с помощью магнитного поля в течение достаточно длительного времени удерживать относительно разреженную плазму; во втором – с помощью лазеров на короткое время создать плазму с очень высокой плотностью. Первому подходу было посвящено гораздо больше работ, чем второму.
Преимущества синтеза
Сторонники использования термоядерных реакторов для производства электроэнергии приводят следующие аргументы
Преимущества синтеза
Сторонники использования термоядерных реакторов для производства электроэнергии приводят следующие аргументы
1) Практически неисчерпаемые запасы топлива (водород). Например, количество угля, необходимого для обеспечения работы тепловой электростанции мощностью 1 ГВт составляет 10000 тонн в день (десять железнодорожных вагонов), а термоядерная установка такой же мощности будет потреблять в день лишь около 1 килограмма смеси D + T. Озеро среднего размера в состоянии обеспечить любую страну энергией на сотни лет.
2) Это делает невозможным монополизацию горючего одной или группой стран;
отсутствие продуктов сгорания;
3) Нет необходимости использовать материалы которые могут быть использованы для производства ядерного оружия, таким образом исключается случаи саботажа и терроризма;
4) По сравнению с ядерными реакторами, вырабатывается незначительное количество радиоактивных отходов с коротким периодом полураспада;
5) Реакция синтеза не производит атмосферных выбросов углекислоты, что является главным вкладом в глобальное потепление.