Термоядерный синтез Физические основы ядерного синтеза Токамак Реакторная технология Перспективы термоядерной энергетики Атомные реакторы на быстрых нейтронах Корпус ядерного реактора

Термоядерный синтез Создание термоядерного реактора

Термоядерные реакции - реакции слияния (синтеза) легких атомных ядер в более тяжелые, происходящие при очень высоких температурах (порядка десятков миллионов градусов и выше).

В термоядерных реакторах используется энергия, выделяющаяся при слиянии легких атомных ядер. Например:

Известны и другие термоядерные реакции, например реакции слияния ядер Не с 7Li или 9Ве, которые также являются экзотермическими. Реакция слияния ядер трития и дейтерия является наиболее перспективной для осуществления управляемого термоядерного синтеза, так как ее сечение даже при низких энергиях достаточно велико. Основы электротехники Энергетические расчеты в цепи синусоидального переменного тока Выполнение курсовой

Вследствие большого сечения рассеяния при бомбардировке ядер трития ускоренными дейтонами энергетический баланс процесса термоядерного синтеза по D - T реакции может быть отрицательным, т.е. на ускорение дейтонов затрачивается больше энергии, чем выделяется при синтезе. Положительный энергетический баланс возможен только в том случае, если бомбардирующие частицы после упругого столкновения будут способны вновь участвовать в реакции. Для преодоления электрического отталкивания атомные ядра должны обладать большой кинетической энергией. Эти условия могут быть созданы в высокотемпературной плазме (плазмой называют газ, в котором атомы или молекулы находятся полностью ионизированном состоянии). D - T - реакция начинает протекать только при температуре около 5*107 К. Лишь при этой температуре выделяется больше энергии на единицу объема и в единицу времени, чем затрачивается.

Плазму необходимо удерживать внутри заданного объема, так как в свободном пространстве плазма моментально расширяется. Вследствие высоких температур плазму нельзя поместить в резервуар из какого-либо материала. Для удержания плазмы приходится использовать магнитное поле высокой напряженности, которое создают с помощью сверхпроводящих магнитов. Управляемый термоядерный синтез - научная проблема осуществления синтеза легких ядер с целью производства энергии. Проблема может быть решена в плазме при температуре выше 108 К и выполнения Лоусона критерия (пт>1014 см-3с, где n - плотность высокотемпературной плазмы, т - время удержания ее в системе). Исследования проводятся в квазистационарных системах (т>1 с, п>1014 см-3) и импульсных системах (т«10-8 с, п>1022 см-3). В первых (токомак, стеллараторы, зеркальные ловушки и т.п.) удержание и термоизоляция плазмы осуществляются в магнитных полях различной конфигурации. В импульсных системах плазма создается при облучении твердой мишени (крупинки смеси дейтерия и трития) сфокусированным излучением мощного лазера или электронными пучками: при попадании в фокус пучка малых твердотельных мишеней происходит последовательная серия термоядерных микровзрывов.

Лоусона критерий, условие возникновения термоядерной реакции пт>1014 см' с, где т - время удержания высокотемпературной плазмы в системе, n - плотность ее частиц. При выполнении Лоусона критерия энергия, выделяющаяся при управляемом термоядерном синтезе, превышает энергию, вводимую в систему.


На главную