Термоядерная реакция - будущее энергетики

Термоядерный реактор в современном понимании – это установка, в которой энергия получается за счёт самоподдерживающегося управляемого термоядерного синтеза. В земных условиях наиболее подходящими для такой установки являются следующие реакции синтеза, осуществляемые изотопами водорода, дейтерием – 2 Н и тритием – 3 Н, (в скобках приведена освобождающаяся энергия):

2 Н + 2 Н → 3 Н + 1 Н (4.03 МэВ),

2 Н + 2 Н → 3 Не + n (3.27 МэВ),

2 Н + 3 Н → 4 Не + n (17.59 МэВ).

Экспериментальный термоядерный реактор.Видно, что выход энергии на единицу массы ядерного вещества в реакциях синтеза может быть в несколько раз больше, чем в реакциях деления. Более того, дейтерий, с которого начинается цепочка реакций синтеза, является практически неисчерпаемым источником дешёвого термоядерного горючего (1 г дейтерия содержится в 60 литрах воды).

Однако реализовать управляемый термоядерный синтез в земных условиях очень сложно и до сих пор это не удалось. Для этого надо создать установку, в которой нагретое до огромных температур (≈10 8 К), и поэтому представляющее собой высокотемпературную плазму, ядерное топливо необходимо достаточно долго удерживать в состоянии с высокой плотностью (как это имеет место внутри Солнца и других звёзд, которые представляют собой естественные термоядерные реакторы). Любой материал испарится при столь высоких температурах и, поэтому, не может быть использован, чтобы удержать высокотемпературную плазму в замкнутом объёме (в звёздах высокотемпературная плазма удерживается мощными гравитационным силами).

Есть два способа удержания горячей плазмы, которые считаются наиболее перспективными. Это магнитное удержание и, так называемое, инерционное удержание. Магнитное удержание использует магнитное поле для того, чтобы не дать горячей плазме выйти из замкнутого контролируемого объёма. В существующих системах магнитного удержания (токамаках) область, внутри которой удерживается горячая плазма, имеет форму тороида (правильного бублика).

В инерционном удержании маленький (≈1 мм) дейтерий-тритиевый шарик подвергают одновременному “удару” с нескольких направлений очень интенсивными лазерными или электронными (ионными) пучками. Огромное количество энергии, которое при таком ударе передаётся шарику, мгновенно сжимает, нагревает и ионизует его, превращая в кусочек плотной нагретой до 10 8 К плазмы. Нагрев должен быть сверхбыстрым (10 -9 сек), чтобы испаряющееся вещество шарика не успело выйти из контролируемого объёма до “зажигания” термоядерной реакции. Таким образом, в этом методе используется инерционность вещества.

Создание эффективного термоядерного реактора оказалось намного более сложной проблемой, чем создание реактора, использующего деление ядер. Однако, возможно, она будет решена в первой половине 21-го века.

Области техники и экономики

  • Ядерное /
  • Переработка /
  • Термоядерные /
  • Производство /
  • Нетрадиционная /
  • Водородная /
  • Атомная /

Применение эффекта

Термоядерная реакция уже более полувека рассматривается как возможный источник практически бесплатной энергии. Однако до сих пор в мире не построено ни одной энергетической установки, использующей термоядерный синтез .

Существенные препятствия между сегодняшним пониманием процессов ядерного синтеза. технологическими возможностями и практическим использованием ядерного синтеза до сих пор не преодолены, неясным является даже насколько может быть экономически выгодно производство электроэнергии с использованием термоядерного синтеза. Хотя прогресс в исследованиях является постоянным, исследователи то и дело сталкиваются с новыми проблемами. Например, проблемой является разработка материала, способного выдержать нейтронную бомбардировку, что, как оценивается, должно быть в 100 раз интенсивнее чем в традиционных ядерных реакторах.

Критики указывают, что вопрос о экономической целесообразности использования ядерного синтеза для производства электроэнергии остается открытым. Cебестоимость производства электроэнергии с использованием термоядерного реактора будет, вероятно, в верхней части спектра стоимости традиционных источников энергии. Много будет зависеть от будущей технологии, структуры и регулирования рынка. Стоимость электроэнергии напрямую зависит от эффективности использования, продолжительности эксплуатирования и стоимости декомиссии реактора.

 

Источники: nuclphys.sinp.msu.ru, www.heuristic.su, simcitynews.ru

Город-призрак Колманскоп

Пирамиды Гизы – тайна технологии строительства

Медведицкая гряда

Призраки в обычных домах

Громовище

Обнинск - где стоит побывать

Многим из нас, скорее всего, не удастся найти такой город, как Обнинск на карте. Между тем, этому маленькому городку ...


Интересные города Марокко

Туристы активно осваивают все новые и новые места отдыха, и самое интересное, что на карте планеты появляется все больше точек отдыха. ...


Красоты современного Токио

Япония очень многогранная и красочная страна со своими самобытными традициями. Чтобы познать ее не хватит и нескольких лет. За ...


Российский штурмовик Су - 25СМ

В ходе крупномасштабных учений в Восточном военном округе России военный штурмовик впервые в истории ВС РФ приземлился на шоссе. ...


Солевые пасты

Современная стоматология накопила значительный опыт в лечении зубов, десен, а также в области имплантологии. В частности, стоматология на проспекте мира MR.Dent в Москве, ...


Разрушенный город Иерихон

В Библии разрушение стены представлено как сверхъестественное явление, но ведь на самом деле, все могло быть гораздо проще: стена была разрушена ...


Максимальная скорость МиГ - 31

Основу системы управления вооружением самолёта МиГ-31 составляет импульсно — доплеровская радиолокационная станция с пассивной фазированной антенной решёткой (ПФАР) РП-31 Н007 «Заслон», ...


Кто построил Стоунхендж

По мнению ряда ученых, Стоунхендж представляет собой "каменный компьютер", использовавшийся кем-то в далеком прошлом и хранящий информацию, "программы" и знания, которые ...


Горы в Турине

Горы, окружающие город Турин в Италии, издавна способствовали развитию индустрии активного отдыха. Здесь возникла первая в Италии альпинистская организация ...