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

англійський фізик Дж.Лоусон вивів відповідний критерій: добуток щільності плазми n (число часток у кубічному метрі її обсягу) на час існування ( (вимірюване в секундах) при температурі Т=108 До повинно бути не менш 2*1020 с/м3. У цих умовах енергобаланс термоядерної реакції буде позитивним, тобто загальний вихід енергії перевищить енерговитрати на нагрівання.
Але досягнення першої граничної умови - запалювання - ще не забезпечує другого, тобто самопідтримки реакції. Уся надія лише на заряджені ядра гелію. Щоб вони удержалися в зоні реакції, а їхньої енергії вистачило на її самопідтримка, магнітне поле повинне мати визначену напруженість У, а плазма- визначений обсяг V. Добуток цих двох величин BV називається фактором утримання, що і характеризує ступінь самозабезпеченості реакції.
3. Токамаки: що досягнуто?
Т - 4 - по суті, збільшена модель Т-3.
Т - 7 - унікальна установка, у якій вперше у світі реалізована відносно велика магнітна система зі зверхпровідним соленоїдом на базі ніобата олова, охолоджуваного рідким гелієм. Головна задача Т - 7 була виконана: підготовлена перспектива для наступного покоління зверхпровідних соленоїдів термоядерної енергетики. Щоб підкреслити всю складність цієї задачі, відзначимо, що спроба наших колег із ФРН спорудити плазмову установку W - 7 зі зверхпровідною системою не удалася.
Т - 10 і PLT- наступний крок у світових термоядерних дослідженнях, вони майже однакового розміру, рівної потужності, з однаковимфактором утримання. І отримані результати ідентичні: на обох реакторах досягнута заповітна температура термоядерного синтезу, а відставання за критерієм Лоусона - всього у двісті разів. Не треба дивуватися цьому начебто легковажному "всього": насправді в ті роки і такий результат був успіхом.
JET (Joint Europeus Tor) - самий великий у світі токомак, створений організацією Євратом у Великобританії. У ньому використаний комбінований нагрівання: 20 Мвт - нейтральна інжекція, 32 Мвт - іонно-циклотронний
резонанс. У підсумку критерій Лоусона лише в 4-5 разів нижче рівня запалювання.
Т - 15 - реактор сьогоднішнього дня зі зверхпровідним соленоїдом, що дає поле напруженістю 3,5 Тл. На жаль, настільки важливий для розвитку наших робіт з термоядерним реактором є самим "молодшим" у своєму поколінні, явно відстаючи від останніх закордонних. Таке відставання - розплата за негнучкість нашої промисловості і проектних організацій, отчого кожна нова установка ставати "довгобудом".
TFTR (Test Fusion Tokamak Reactor) - найбільший токамак США (у Прінстонському університеті) з додатковим нагріванням швидкими нейтральними частками. Досягнуть високий результат: критерій Лоусона при істинно термоядерній температурі усього в 5,5 рази нижче порога запалювання.
Як видно з короткого огляду, немає сумнівів, що найближчим часом можна очікувати "запалювання" термоядерної реакції в земних умовах на суміші газів дейтерію і тритію.
4. Ядерний синтез завтра
"На завтра" планується насамперед створення наступного покоління токамаків, у яких можна досягти синтезу, що самопідтримується. З цією метою в ІАЕ імені І.В.Курчатова і НДІ електрофізичної апаратури імені Д.В.Єфремова розробляється Досвідчений термоядерний реактор (ОТР).
В ОТР ставиться метою самопідтримка реакції на такому рівні, щоб відношення корисного виходу енергії до витраченого (позначається Q ) було чи більше принаймні дорівнює одиниці: Q=1. Це умова - серйозний етап відпрацьовування всіх елементів системи на шляху створення комерційного реактора з Q=5. За наявними оцінками, лише при цьому значенні Q досягається самооплатність термоядерного енергоисточника, коли окупаються витрати на всі обслуговуючі процеси, включаючи і соціально-побутові витрати. А поки що на американському TFTR досягнуте значення Q=0,2-0,4.
Існують також і інші проблеми. Наприклад, перша стінка - тобто оболонка тороїдальної вакуумної камери - сама напружена, буквально багатостраждальна частина всієї конструкції. В ОТР її обсяг приблизно 300 м3, а площа поверхні близько 400 м2. Стінка повинна бути досить міцної, щоб протистояти атмосферному тиску і механічним силам, що виникають від магнітного полючи, і досить тонкої, щоб без помірного перепаду температур відводити теплові потоки від плазми до води, що циркулює на зовнішній стороні тороіда. Її оптимальна товщина 2 мм. Як матеріали обрано аустенітні сталі або нікелеві і титанові сплави.
Планується установка Євратомом NET (Next Europeus Tor), багато в чому схожим з ОТР, це наступне покоління токомаків після JET і Т-15.
NET передбачається спорудити в плині 1994-1999 років. Перший етап досліджень планується провести за 3-4 року.
Говорять і про наступне поколінні після NET - це вже "дійсний" термоядерний реактор, умовно названий DEMO. Утім, не всі поки ясно навіть і з NET, оскільки є плани спорудження декількох міжнародних установок.
Висновок
Ми простежили термоядерний синтез "завтра" до кінця XX і навіть до початку XXI століття.
Тут уже багато чого заплановано і визначено. Таке передбачуване "завтра", видимо, скінчиться з пуском "сьогодення" реактора. А що далі - це вже багато в чому з області фантастики.
Життя йде вперед, відкриваються всі нові обрії. Безсумнівно лише одне: термоядерний синтез - реальність XXI століття, але на його шляху у велику енергетику ще багато роздоріж.
Використана література:
1. Фізична енциклопедія. - М., 1990.
2. Ядерні реакції: сьогодні і завтра. - К., 2000.
Loading...

 
 

Цікаве