WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Джерело енергії термоядерного процесу - Реферат

Джерело енергії термоядерного процесу - Реферат


РЕФЕРАТ
на тему:
"Джерело енергії термоядерного процесу"
ПЛАН
Вступ
1. Поява нової енергії
2. Умови керованого ядерного синтезу
3. Токамаки: що досягнуто?
4. Ядерний синтез завтра
Висновок
Використана література:
Вступ
Ми звично говоримо про термоядерний синтез, як про перспективне джерело енергії. Але от питання: чи не занадто довго він залишиться всього лише "перспективним"? Адже склалася парадоксальна ситуація: на енергії розподілу ядер урану вже давно працюють атомні електростанції, тоді як керований синтез легких ядер не дає позитивного балансу енергії. Тим часом останній процес відкрили на чотири роки раніше, ніж перший: у 1934 році в лабораторії Е. Резерфорда був проведений синтез ядер дейтерію з одержанням тритію. А вже через кілька років теоретики знайшли придатні ядерні процеси, що пояснюють механізм "горіння" зірок, що так довго був нерозв'язною загадкою. Виходить, роль термоядерної реакції, як можливого джерела величезних кількостей енергії, була усвідомлена давно. Які ж труднощі стояли і стоять на шляху до оволодіння цим джерелом?
1. Поява нової енергії
Головна причина стійкості зоряних термоядерних реакцій - величезні
розміри реакторів, та й часи циклів реакцій обчислюються мільйонами років.
Як же в наших обмежених масштабах створити подібне?
У 1945 році на далекому Сахаліні в учня вечірньої середньої школи Олегам Лаврентьєва блиснула смілива ідея, що обіцяла створення штучного земного сонця. Як писав сам Олег Олександрович, він "сформулював принцип теплової ізоляції електричним полем цілком іонізованого газу з метою промислової утилізації термоядерних реакцій" і не довго думаючи направив пропозицію прямо на адресу І.В.Сталіна. Лист залишився без відповіді, але повторна пропозиція в ЦК ВКП(б) спрацювала миттєво. У 1954 році ця ідея, виявилася дуже плідною, була втілена в Інституті атомної енергії (ІЕА). З'явилася перша дослідницька термоядерна установка токомак. Згодом А.Д.Сахаров, вже академік, засвідчив: "Підтверджую, що в червні чи липні 1950 р. я рецензував роботу О.А.Лаврентьєва... Ознайомлення з роботою Лаврентьєва послужило поштовхом, що сприяє прискоренню моєї спільної з І.Е.Таймом роботи з магнітної термоізоляції високотемпературної плазми".
Але дійсність виявилася складніше. З'ясувалося, що в тороідальному полі
частки за кожний оберт будуть зміщатися з області більш сильної напруженості (внутрішній периметр тороіда) в область слабкої напруженості (зовнішній периметр) і вся плазма "вивалиться" на зовнішню стінку, не встигнувши розігрітися до термоядерних температур.
Правда, вихід швидко знайшли: для утримання плазми в рівновазі силові
лінії її магнітного полюсу треба завити по спіралі. Двадцять років по тому ця робота зіграла історичну роль і стала однією з основ теорії токамаків.
У 1969 році на міжнародній конференції в Дубні було оголошено, що в плазмі токамака Т-3 досягнута фантастична для того часу температура - 7-10 млн. градусів. Почалося всесвітнє "звертання в токамаки".
Зараз на токамаках, крім Росії, працюють у США, Великобританії, Франції, ФРН, Італії, Японії, Китаї, Австралії, Лівії, Угорщині й інших країнах.
Виявилося, що в замкнутих магнітних системах положення класичної теорії парних зіткнень часток плазми, на яку тоді спиралися учені, не виконуються. А в 1965 році відомі радянські фізики Р.З.Садєєв, А.А.Галєєв і Л.М.Коврижних створили нову теорію, за що згодом були визнані гідними Ленінської премії.
2. Умови керованого ядерного синтезу
Термоядерний синтез - процес злиття легких атомних ядер при високих температурах з виділенням енергії. Процес синтезу інтенсивно протікає тільки між легкими ядрами, що володіють малим позитивним зарядом і тільки при температурах 10 К, коли кінетична енергія ядер, що зіштовхуються, виявляється достатньою для подолання кулонівських сил відштовхування.
У природних умовах термоядерні реакції між ядрами водню протікають у надрах зірок і служать постійним джерелом енергії для їх випромінювання. На Землі має сенс використовувати лише найбільш ефективну з термоядерних реакцій, а саме злиття двох ізотопів водню - дейтерію і тритію.
В енергетично вигідних термоядерних реакціях беруть участь насамперед ізотопи водень-дейтерій (Д) і тритій (Т). При цьому з двох реакцій Д+Д і Д+Т остання в сто разів ефективніше, і у всіх сучасних установках намагаються здійснити саме її. При злитті ядер дейтерію і тритію утвориться нестабільне ядро, що швидко розпадається на альфа-частинку (ядро гелію-4) з енергією 3,5 Мев і нейрон з енергією 14,1 Мев (тобто 20( і 80( загальної енергії відповідно): Д+Т( 4Не++ (3,5 Мев)+n(14,1 Мев).
Справа ускладнюється тим, що "готового" тритію в природі майже немає. Але вихід знайдений: цей ізотоп виробляється в самому реакторі з літію.
Таким чином, у термоядерних реакціях, у тому числі в токамаках, буде, по суті, "спалюватися" літій, один грам якого в цьому випадку відповідає тонні умовного палива. А доступні запаси літію на Землі на три порядки перевершують запаси органічного палива, причому добувати літій порівняно нескладно.
Для одержання корисної енергії в реакціях ядерного синтезу треба послідовно досягти двох граничних умов: "запалювання" реакції, те є позитивного енергобалансу, і самостійного, синтезу, що самопідтримується, що вже не вимагає зовнішнього "підігріву".
Крім того, необхідні визначена щільність і час існування плазми при даній температурі. У 1957 році
Loading...

 
 

Цікаве