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

Перу – наследие древних цивилизаций

Подводные пирамиды Йонагуни

Шум-гора

В поисках библиотеки Ярослава Мудрого. Часть2

Первые правители Египта

Авто на водородном топливе

Существуют ли вампиры в наше время

Мужчина-фантом

Потусторонний мир продолжает преподносить сюрпризы… Американский врач Натаниел Фодор однажды столкнулся с феноменом – журналисткой Джен, испытывающей на себе любовь приведения. ...


Тайна планеты Земля

На территории Свердловской, Челябинской областей, Ханты-Мансийского автономного округа сохранились предания о реликтовом животном. Манси называли его ялпын уй, русские именовали ...


Озеро Абрау-Дюрсо

Абрау и Дюрсо два разных поселка, входящие в состав Новороссийска. Абрау находится на берегу одноименного озера, а Дюрсо на ...


Параллельный мир и левитация человека

Когда речь заходит о таких понятиях, как левитация или антигравитация, большинство ученых предпочитают эти вопросы не обсуждать. Хотя последнее время ...


Запретная археология

Ученые и археологии настойчиво уверяют нас в том, что им известно все о нашем происхождении и истории. По правде говоря, ...


Необычные праздники народов мира

Праздники придуманы, чтобы люди смогли скинуть с себя груз повседневных забот и целиком окунуться в атмосферу безудержного веселья. Давным-давно поводом ...


Трехколесный гибрид - автомобиль или мотоцикл

Трехколесные гибриды бросаются в глаза, их нельзя не заметить, они буквально приковывают всеобщее внимание. Пока люди спорят, к какому ...


Экспедиции в Антарктиду

”Ни один человек никогда не отважится проникнуть на юг дальше, чем это удалось мне,писал в своем дневнике английский мореплаватель Джеймс Кук ...


Мистическая угроза Петербургу

Жителям современного Петербурга вряд ли известно, какое количество мрачных предсказаний и даже проклятий обрушено за прошедшие времена на город. Если ...


Что посмотреть в Курске

В полутысяче километров от столицы на юг раскинулся один из старинных русских городов – Курск. За время своего существования ...


Оперный театр Будапешта

Оперный театр Будапешта является одним из самых красивых в Европе. Его строительство по проекту выдающегося архитектора Миклоша Ибль началось в 1875 ...


Новые процессоры от IBM будут анализировать человеческий мозг в реальном времени

Компания IBM, практически пропавшая с пользовательских радаров за последнее десятилетие, продолжает заниматься футуристическими инновационными технологиями, несравнимыми с тем, что делают их ...