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

Стражи подземного мира – проклятие гробниц

Плазменное оружие

Комитет 300

Нановакцины и имплантируемые микрочипы

Устройство пирамиды Хеопса

Исторический город Краков замки

Краков город, история которого, неразрывно связана с историей Польши, как государства. Он по праву считается культурной столицей страны, которой гордятся ...


Алексей Романов Тишайший

Царь Алексей Романов, вошедший на престол в шестнадцать лет после отца Федора и известный как Тишайший, отличался христианским смирением, «тихим» ...


Тауэр в Лондоне

Резиденция королей, самая страшная тюрьма Англии, крепость, возведенная для обороны города, монетный двор, королевский арсенал и даже царский зверинец – ...


Как быстро похудеть

Многие мечтают иметь прекрасную фигуру, но так же многие не хотят трудиться над этим и останавливаются на полпути. Разумеется, красивым и ...


Достопримечательности Таллинна

Эстония, не смотря на свои сравнительно небольшие размеры, славится большим количеством достопримечательностей, и бесспорно, главное место здесь занимает столица государства город ...


Космический лифт

В Санкт-Петербурге пропал 83-летний инженер Юрий Арцутанов, изобретатель космического лифта. Он ушел из дома на 2-м Муринском проспекте в Выборгском районе ...


Растение из прошлого

Находка, сделанная биологами в 2011 году на берегу реки Колыма, позволила сделать невероятное, возродить растение из прошлого. Причиной всему ...


Чудеса природы

Причем каждое чудо природы отличается от остальных: некоторые места поражают красотой и величественностью ландшафта, другие — единственным в своем ...


Амос Ори. Теория перемещения во времени

Прошло достаточно много лет с того момента, когда Герберт Уэлс представил читателю свою гениальную «Машину времени». За это время ученый ...