Термоядерная реакция

Содержание

Слайд 2

- реакция слияния (синтеза) легких ядер (таких, как водород, гелий и

- реакция слияния (синтеза) легких ядер (таких, как водород, гелий и

др), происходящая при температурах порядка сотен миллионов градусов с образованием более тяжелых ядер

Термоядерная реакция

Почему протекание термоядерных реакций возможно только при очень высоких температурах?

Слайд 3

Условия возникновения ТЯР При таких температурах вещество существует в виде плазмы.

Условия возникновения ТЯР

При таких температурах вещество существует в виде плазмы. Поскольку

синтез может происходить только при очень высоких температурах, то ядерные реакции синтеза и получили название термоядерных реакций (от греческого «Терма» — тепло, жар).

 

2. Необходимо преодолеть кулоновские силы отталкивания, действующие между положительно заряженными ядрами.

3 Необходимо нагреть вещество большой плотности до сверхвысоких температур (порядка сотен миллионов кельвин),

4. Необходимо, чтобы кинетическая энергия теплового движения ядер оказалась достаточной для преодоления кулоновских сил отталкивания.

Слайд 4

Пример термоядерной реакции Реакция идет с выделением энергии

Пример термоядерной реакции

Реакция идет с выделением энергии

Слайд 5

Синтез 4 г гелия Сгорание 2 вагонов каменного угля Энергия, выделяемая при сгорании топливав и ТЯР

Синтез
4 г гелия

Сгорание
2 вагонов каменного угля

Энергия, выделяемая при сгорании топливав

и ТЯР
Слайд 6

Энергия, выделяемая при ЦЯР и ТЯР

Энергия, выделяемая при ЦЯР и ТЯР

Слайд 7

Виды термоядерной реакции

Виды термоядерной реакции

Слайд 8

Управляемые термоядерные реакции ТОКАМАК (тороидальная камера магнитные катушки) Создан в Институте

Управляемые термоядерные реакции

ТОКАМАК (тороидальная камера магнитные катушки)

Создан в Институте атомной энергии

им. И.В. Курчатова.

3. Необходимо создание очень сильных магнитных полей для удержания плазмы без соприкосновения со стенками установки .

1. Необходимо создать температуры порядка 108 К.

2. Необходимо создать в плазме электрические разряды большой мощности

Слайд 9

Принцип действия ТоКаМаК При разряде батареи конденсаторов через первичную обмотку в

Принцип действия ТоКаМаК

При разряде батареи конденсаторов через первичную обмотку в камере

возбуждается вихревое электрическое поле, вызывающее ионизацию дейтерия и появление в нем мощного импульса электрического тока, что приводит к сильному нагреванию газа и образованию высокотемпературной плазмы, в которой может возникнуть термоядерная реакция.

Плазму создают в тороидальной камере, являющейся вторичной обмоткой мощного импульсного трансформатора.
Его первичная обмотка подключена к батарее конденсаторов очень большой емкости, камеру заполняют дейтерием.

Слайд 10

По принципу работы ТЯ электростанция похожа на обычные тепловые электростанции и

По принципу работы ТЯ электростанция похожа на обычные тепловые электростанции и

отличается от них лишь конструкцией «печи» и типом топлива

Термоядерная электростанция

Слайд 11

Трудности создания управляемой ТЯР Главная трудность - удержать плазму внутри камеры

Трудности создания управляемой ТЯР

Главная трудность - удержать плазму внутри камеры в

течение от 0,1 до 1 секунды без ее контакта со стенками камеры, т.к. не существует материалов, способных выдерживать столь высокие температуры.

Пока удалось получать плазму с температурой 1,3×107 К и удерживать ее в течение 60 — 80 мс на установке "Токамак-10". 

Слайд 12

Международный экспериментальный термоядерный реактор ITER Конструкция реактора ITER, строительство которого уже

Международный экспериментальный термоядерный реактор ITER

Конструкция реактора ITER, строительство которого уже началось

и должно по проекту закончиться к 2018 году. Мощность реактора должна составлять не менее 500 MВт. Для оценки размеров внизу на чертеже (справа) помещен силуэт человека

Развитие ТЯ энергетики

Группе китайских ученых удалось стабилизировать плазму на рекордные 30 секунд. Осуществить это позволило усовершенствование токамака EAST в городе Хэфей, который и использовался для эксперимента.

Слайд 13

Замороженную смесь дейтерия и трития, приготовленную в виде шариков диаметром менее

Замороженную смесь дейтерия и трития, приготовленную в виде шариков диаметром менее

1 мм, равномерно облучают со всех сторон мощным лазерным излучением.
Это приводит к нагреванию и испарению вещества с поверхности шариков. При этом давление внутри шариков возрастает до величин порядка 1015 Па. Под действием такого давления происходят увеличение плотности и сильное нагревание вещества в центральной части шариков и начинается термоядерная реакция.

Лазерный термоядерный синтез

Слайд 14

Термоядерные реакции, происходящие при взрывах водородных бомб, являются неуправляемыми. Неуправляемая ТЯР ВИДЕО

Термоядерные реакции, происходящие при взрывах водородных бомб, являются неуправляемыми.

Неуправляемая ТЯР

ВИДЕО

Слайд 15

Энергия Солнца – это энергия термоядерных реакций Ханс Бете, 1906 –

Энергия Солнца – это энергия
термоядерных реакций

Ханс Бете,
1906 – 2005
американский

ученый
Нобелевская премия
1967 год

Водородный цикл – цепочка из трех термоядерных реакций, приводящих к образованию гелия из водорода:

ВИДЕО