Управляемый термоядерный синтез реферат

Однако, хотя смесь дейтерия и трития D-T является предметом большинства исследований синтеза, она в любом случае не является единственным видом потенциального горючего. Источники радиоактивного загрязнения. В принципе изолировать плазму от стенок камеры можно, поместив ее в сильное магнитное поле. Но их использованию препятствует фундаментальное физическое ограничение. Токамак рис. Создает вокруг себя магнитное поле.

Создание макета токамака с целью продвижения идеи контролируемого термоядерного синтеза. Разработка модели устройства на основе полученных данных. Условия протекания реакций.

То , что остается от атомов после отрыва электрона , имеет положительный заряд и называется. Это связано с тем, что при нагреве плазмы сильно уменьшается ее электрическое сопротивление, и в результате резко снижается выделение тепла при прохождении тока. Теоретические расчеты показывают, что термоядерный синтез возможен и без применения магнитных ловушек. В частности, даже в случае отказа систем охлаждения естественной конвекции будет достаточно для охлаждения вакуумной камеры и других элементов конструкции. Подробнее см.

Основное преимущество ядерного синтеза. Разработка идеи макета, его чертежи. Основы термоядерного синтеза.

Ключевые проблемы, связанные с осуществлением термоядерных реакций. Магнитные ловушки прямые трубки, без электродових особенности.

8450831

Современные исследования термоядерных реакций. Управление термоядерными реакциями. Во-вторых, необходимо контролировать количество реагирующих ядер в течение достаточно долгого времени.

  • При строительстве реактора, например ITER , где только возможно, будут применяться материалы, уже испытанные в ядерной энергетике.
  • Начиная с Индустриальной революции, люди зависели от полезных ископаемых - угля и нефти, энергия которых также происходила из запасенной солнечной энергии.
  • Затем в г.
  • Спасибо, вам отправлено письмо.
  • Они представляют собой кольцевые витки, вокруг вертикальной оси камеры токамака.

В-третьих, количество выделяемой энергии должно быть больше, чем было затрачено для нагревания и ограничения плотности газа. Следующая проблема - накопление этой энергии и преобразование ее в электричество. При температурах даже C0 все атомы водорода полностью ионизируются. Газ состоит из электрически нейтральной структуры: положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных свободных электронов.

Это состояние называется плазмой. Плазма, достаточно горяча для синтеза, но не может находиться в обычных материалах. Плазма охладилась бы очень быстро, и стенки сосуда были бы разрушены при перепаде температур.

Однако, так как плазма управляемый термоядерный синтез реферат из заряженных ядер и электронов, которые двигаются по спирали вокруг силовых линий магнитного поля, плазма может содержаться в ограниченной магнитным полем области без того, чтобы реагировать со стенками сосуда. В любом управляемом устройстве синтеза выделение энергии должно превышать энергию, требуемую, для ограничения и нагрева плазмы.

Это условие может быть выполнено, когда время заключения плазмы? Термоядерные реакции наблюдали, но критерий Лоусона редко превышал Токамак Токамак - это тороидальная вакуумная камера, на которую надеты катушки, создающие сильное тороидальное магнитное поле. Тороидальное магнитное поле равное приблизительно Гаусс поддерживается внутри этой камеры мощными электромагнитами.

Сама плазма может создаваться и нагреваться любым из способов, применяемых в токамаке. Водородная бомба Первая водородная авиабомба. Физические характеристики важнейших бороводородов. Это уже сравнимо со временем активной жизни человека. В стационарном режиме в реактор надо ежесекундно инжектировать такое же число частиц в расчёте на единицу объёма.

Продольный поток нескольких миллионов ампер создается в плазме катушками трансформатора. Однако, хотя смесь дейтерия и трития D-T является предметом большинства исследований синтеза, она в любом случае не является единственным видом потенциального горючего. Другие смеси могут быть проще в производстве; их реакция может надёжнее контролироваться, или, что более важно, производить меньше нейтронов.

Проблемой остаётся то, что реакцию синтеза с использованием альтернативных видов горючего намного сложнее поддерживать, потому реакция D-T считается только необходимым первым шагом. Управляемый термоядерный синтез может использовать различные виды термоядерных реакций в зависимости от управляемый термоядерный синтез реферат применяемого топлива. Два ядра : дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия альфа-частица и высокоэнергетического нейтрона.

Такая реакция даёт значительный выход энергии. Условия её достижения значительно сложнее. Гелий-3кроме того, является редким и чрезвычайно дорогим изотопом.

В промышленных масштабах в настоящее время не производится [ уточнить ]. Однако может быть получен из трития, получаемого в свою очередь на атомных электростанциях [6] ; или добыт на Луне [7] [8]. По этому параметру реакция D- 3 He примерно в раз сложнее, чем D-T. Также возможны реакции между ядрами дейтерияони идут немного труднее реакции с участием гелия-3 :. Возможны и некоторые другие типы реакций. Стоит отметить, что протон-протонные реакции синтезаидущие в звёздах, не рассматриваются как перспективное термоядерное горючее.

Протон-протонные реакции идут через слабое взаимодействие с излучением нейтринои по этой причине требуют астрономических размеров реактора для сколь-либо заметного энерговыделения. От значения этих двух критериев в основном зависит скорость протекания той или иной термоядерной реакции. Управляемый термоядерный синтез ставропольского края доклад не осуществлён управляемый термоядерный синтез реферат промышленных масштабах.

Наиболее трудная задача, стоящая на пути осуществления управляемого термоядерного синтеза, заключается в изоляции плазмы от стенок реактора [9]. Строительство международного экспериментального термоядерного реактора ITER находится в начальной стадии.

Существуют две принципиальные схемы осуществления управляемого термоядерного синтеза, разработки которых продолжаются в настоящее время :.

Управляемый термоядерный синтез реферат 9726

Магнитная ловушка используется в первую очередь как теплоизолятор. Принцип удержания плазмы основан на взаимодействии заряженных частиц с магнитным полем, а именно на спиральном вращении заряженных частиц вдоль силовых линий магнитного поля. Однако намагниченная плазма очень нестабильна. В результате столкновений заряженные частицы стремятся покинуть магнитное поле. Поэтому для создания эффективной магнитной ловушки используются мощные электромагнитыпотребляющее огромное количество энергии или применяются сверхпроводники.

Термоядерный реактор намного безопаснее ядерного реактора в радиационном отношении. Прежде всего, количество находящихся в нём радиоактивных веществ сравнительно невелико.

Сколько стоит написать твою работу?

Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии, тоже мала и не может привести к разрушению реактора. При этом в конструкции реактора есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ. В реактор вводится топливо, например равнокомпонентная смесь дейтерия и трития, уже нагретая до необходимой температуры.

Внутри реактора инжектируемые частицы время от времени сталкиваются между управляемый термоядерный синтез реферат и происходит их ядерное взаимодействие.

В стационарном режиме в реактор надо ежесекундно инжектировать такое же число частиц в расчёте на единицу объёма. Для покрытия энергетических потерь подводимое топливо должно подаваться в зону реакции с энергией, превышающей энергию потока ускользающих частиц. Эта дополнительная энергия должна компенсироваться за счёт энергии синтеза, выделяющейся в зоне реакции, а также за счёт частичной рекуперации в стенках и оболочке реактора электромагнитного излучения и корпускулярных потоков.

Примем для простоты, что коэффициент управляемый термоядерный синтез реферат в электрическую энергию продуктов ядерных реакций, электромагнитного излучения и частиц с тепловой энергией одинаков и равен h. Величину часто называют коэффициент полезного действия кпд. В условиях стационарной работы системы и при нулевой полезной мощности уравнение баланса энергии в реакторе имеет вид:.

Когда левая часть написанного равенства делается больше правой, реактор перестаёт расходовать энергию и начинает работать как термоядерная электростанция. При написании равенства 1 предполагается, что вся рекуперированная энергия без потерь возвращается в реактор через инжектор вместе с потоком подводимого нагретого топлива.

Величины Ро, Pr и Pt известным образом зависят от температуры плазмы, и из уравнения баланса легко вычисляется произведение.

Таким образом, для осуществления реакции синтеза в дейтерий-тритиевой плазме необходимо обеспечить высокую температуру нагреть и концентрацию ионов сжать в течение определенного времени удержать.

Управляемый термоядерный синтез реферат 4404

Детально рассматриваются два способа решения проблемы УТС:. Большинство исследований по проблеме УТС проведено с плазмой малой концентрации. Основной задачей этого направления является обеспечение длительного времени удержания плазмы. Для предотвращения соприкосновения со стенками рабочего объема используются магнитные поля различной конфигурации. Из магнитных ловушек в настоящее время специалисты считают наиболее перспективной ловушку, называемую ТОКАМАКом тороидальная камера с магнитными катушками.

Токамак представляет собой тороидальную вакуумную камеруна которую намотаны катушки для создания тороидального магнитного поля. Из вакуумной камеры сначала откачивают воздух, а затем заполняют её смесью дейтерия и трития. При написании равенства 1 предполагается, что вся рекуперированная энергия без потерь возвращается в реактор через инжектор вместе с потоком подводимого нагретого топлива.

На рис. Если величины h, достигнутые в данной установке, расположатся выше кривой f Tэто будет означать, что система работает как генератор энергии.

Конечно, энергетически выгодная работа реактора может происходить и при более низких температурах, но за это придется "расплачиваться" увеличенными значениями nt. Исследования по Управляемый термоядерный синтез управляемый термоядерный синтез реферат в двух направлениях — по разработке квазистационарных систем, с одной управляемый термоядерный синтез реферат, и устройств, предельно быстродействующих, с. Запасы гелия-3 на Земле составляют от кг до 1 тонны, однако на Луне он находится в значительном количестве: до 10 млн тонн по минимальным оценкам — тысяч тонн.

В то же время его можно легко получать и на Земле из широко распространённого в природе лития-6 на существующих ядерных реакторах деления. В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия 2H и трития 3H с выделением гелия-4 4He и "быстрого" нейтрона n:. В результате столкновений осколков с другими атомами эта энергия преобразуется в тепловую.

Помимо этого, быстрые нейтроны создают значительное количество радиоактивных отходов. В отличие от этого, синтез дейтерия и гелия-3 почти не производит радиоактивных продуктов:.

Термоядерный синтез. Энергия будущего - Большой скачок

Это позволяет использовать более простые и эффективные системы преобразования кинетической реакции синтеза, такие как магнитогидродинамический генератор. Во время реакции синтеза плотность горячего реагента должна оставаться на уровне, который обеспечивал бы достаточно высокий выход полезной энергии на единицу объема при давлении, которое в состоянии выдержать камера с управляемый термоядерный синтез реферат.

Например, для смеси дейтерий — тритий при температуре К выход определяется выражением. Время удержания при этом, согласно критерию Лоусона, должно быть не менее 0,1. Для дейтерий-дейтериевой плазмы при температуре К.

[TRANSLIT]

Заметим, что указанные плотности составляют лишь 0, управляемый термоядерный синтез реферат плотности атмосферного воздуха, так что камера реактора должна откачиваться до высокого вакуума. Приведенные выше оценки времени удержания, температуры и плотности являются типичными минимальными параметрами, необходимыми для работы термоядерного реактора, причем легче они достигаются в случае дейтерий-тритиевой смеси.

Что касается термоядерных реакций, протекающих при взрыве водородной бомбы и в недрах звезд, то следует иметь в виду, что в силу совершенно иных условий в первом случае они протекают очень быстро, а во втором — крайне медленно по сравнению с процессами в термоядерном реакторе. При сильном нагреве газа его атомы частично или полностью теряют электроны, в результате чего образуются положительно заряженные частицы, называемые ионами, и свободные электроны.

Технология выращивания белокочанной капусты курсовая работаЧем отличается доклад от сообщения и реферата
Фармация в древней греции рефератКурсовая работа титульный лист челгу

При температурах более миллиона градусов газ, состоящий из легких элементов, полностью ионизуется, то есть каждый его атом утрачивает все свои электроны. Газ в ионизованном состоянии называется плазмой термин введен И. Свойства плазмы существенно отличаются от свойств нейтрального газа.

Плазму можно нагревать, пропуская через нее управляемый термоядерный синтез реферат ток. Проводимость водородной плазмы при К такая же, как у меди при комнатной температуре. Очень велика и теплопроводность плазмы. Чтобы удержать плазму, например, при температуре К, ее нужно надежно термоизолировать. В принципе изолировать плазму от стенок камеры можно, поместив ее в сильное магнитное поле.

Это обеспечивается силами, которые возникают при взаимодействии токов с магнитным полем в плазме.

Меганаука. Термоядерный синтез

Под действием магнитного поля ионы и электроны движутся по спиралям вдоль его силовых линий. Переход с одной силовой линии на другую возможен при столкновениях частиц и при наложении поперечного электрического поля. В отсутствие электрических полей высокотемпературная разреженная плазма, в которой столкновения происходят редко, будет лишь медленно диффундировать поперек магнитных силовых линий.

Если силовые линии магнитного поля замкнуть, придав им форму петли, то частицы плазмы будут двигаться вдоль этих управляемый термоядерный синтез реферат, удерживаясь в области петли. Кроме такой замкнутой магнитной конфигурации для удержания плазмы были предложены и открытые системы с силовыми линиями поля, выходящими из торцов камеры наружув которых частицы остаются внутри камеры благодаря ограничивающим движение частиц магнитным "пробкам".

Магнитные пробки создаются у торцов камеры, где в результате постепенного увеличения напряженности поля образуется сужающийся пучок силовых линий.

На практике осуществить магнитное удержание плазмы достаточно большой плотности оказалось далеко не просто: в ней часто возникают магнитогидродинамические и кинетические неустойчивости. Магнитогидродинамические неустойчивости связаны с изгибами и изломами магнитных силовых линий. В этом случае плазма может начать перемещаться поперек магнитного поля в виде сгустков, за несколько миллионных долей секунды уйдет из зоны удержания и отдаст тепло стенкам камеры.

Такие неустойчивости можно подавить, придав магнитному полю определенную конфигурацию. Кинетические неустойчивости очень многообразны и изучены они менее детально. Среди них есть такие, которые срывают упорядоченные процессы, как, например, протекание через плазму постоянного электрического тока или потока частиц. Другие кинетические неустойчивости вызывают более высокую скорость управляемый термоядерный синтез реферат диффузии плазмы в магнитном поле, чем предсказываемая теорией столкновений для спокойной плазмы.

Системы с замкнутой магнитной конфигурацией. Если к ионизованному проводящему газу приложить сильное электрическое поле, то в нем возникнет разрядный ток, одновременно с которым появится окружающее его магнитное поле. Взаимодействие магнитного поля с током приведет к появлению действующих на заряженные частицы газа сжимающих сил. Если ток протекает вдоль оси проводящего плазменного шнура, то возникающие радиальные силы подобно резиновым жгутам сжимают шнур, отодвигая границу плазмы от стенок содержащей ее камеры.

Это явление, теоретически предсказанное У. Беннеттом в и впервые экспериментально продемонстрированное А. Уэром вназвано пинч-эффектом. Метод пинча применяется для удержания плазмы; примечательной его особенностью является то, что газ нагревается до высоких температур самим электрическим током омический нагрев. Принципиальная простота метода обусловила его использование в первых же попытках удержания горячей плазмы, а изучение простого пинч-эффекта, несмотря на то, что впоследствии он был вытеснен более совершенными методами, позволило лучше понять проблемы, с которыми экспериментаторы сталкиваются и.

управляемый термоядерный синтез реферат

Термоядерный синтез

Помимо диффузии плазмы в радиальном направлении, наблюдается еще продольный дрейф и выход ее через торцы плазменного шнура. Потери через торцы можно устранить, если придать камере с плазмой форму бублика тора. В этом случае получается тороидальный пинч.

DEFAULT1 comments