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

Дом Салтычихи в Москве

Замки с привидениями

Шхуна Мальборо

Величие Колизея

Полтергейст – разумный интеллект

Полтергейст – можно ли говорить о разумном интеллекте невидимого, но реально существующего тонкого мира. В проделках полтергейста легче заметить ...


Мария Целеста

Таинственное и до сих пор не получившее объяснения происшествие связано с бригантиной «Мария Целеста». Это судно водоизмещением 282 тонны и ...


Открыть для себя Алентежу

Алентежу — обширная историческая область Португалии, занимающая почти треть страны. С севера она ограничена рекой Тахо (Тежу), на юге — ...


Преимущества нержавеющей стали

Нержавеющая сталь является достаточно прочным и при этом очень долговечным материалом, который на данный момент очень и очень широко используется непосредственно ...


Мистические истории про зеркала

Однажды тётя Наташа попросила посидеть меня с моими племяшками Ариной и Евой, т.к. они с дядей собирались пойти на празднование ...


Артефакты на Марсе

Джозеф Скиппер, известный исследователь Марса, обнародовал свои последние предположения, которые возникли при тщательном просмотре фотографий, сделанных марсоходом Curiosity. Фотографии с Марса публикуются ...


Лайнер «Оазис оф зе сис»

Лайнер «Оазис оф зе сис», наконец, выпустят в удивительно и красивое Средиземное море. Круизы и вояжи – это ли не самое ...