ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы термоядерной энергетики из "Теплотехника " Плазма — это уникальное рабочее тело качественно новой энергетической техники. Она может быть и низкотемпературной (до 10 К), и высокотемпературной (более 10 К). Низкотемпературная плазма используется в магнитогидродинамических (МГД) генераторах и термоэлектронных преобразователях (ТЭП), а высокотемпературная плазма -в термоядерных энергетических установках. Плазма применяется также в лазерах в качестве активной среды (например, в газоразрядных лазерах) или источника возбуждения лазерной активной среды (электронная накачка). [c.280] Рассмотрим основные принципы работы и создания термоядерных энергетических установок и МГД-генераторов и установок. [c.280] Плазма — частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. [c.280] Термоядерные реакции — ядерные реакции между легкими атомными ядрами протекающие при очень высоких температурах (примерно 10 К и выше). [c.280] Ядра могут преодолеть электростатический барьер, обусловленный взаимным отталкиванием ядер, только за счет кинетической энергии, и поэтому температура, при которой могут протекать термоядерные реакции синтеза, очень высока и составляет примерно 10 — 10 К. При такой температуре любое вещество находится в полностью ионизованном плазменном состоянии и состоит из ядер и свободных электронов. Реакция (7.2) энергетически более выгодна, так как протекает при температуре, примерно равной 4-10 К, тогда как для осуществления реакции (7.1) необходима температура около 310 К. [c.281] Условия (7.8) и (7.9) называются условиями (или критериями) Лоусона. [c.281] Основным, наиболее разработанным способом нагрева плазмы до необходимой температуры, является омический метод, т. е. метод нагрева плазмы протекающим через нее током. Однако с ростом температуры плазмы ее электрическая проводимость растет пропорционально и поэтому омический метод имеет ограничение по температуре, которая не может быть выше (1 — 2)-10 К. [c.282] Это приводит к необходимости применения дополнительных (к омическому) методов нагрева плазмы. В настоящее время наиболее перспективными из них считаются инжекционный, высокочастотный, лазерный, турбулентный, адиабатный и др. Инжекционный метод основан на дополнительной инжекции быстрых нейтральных атомов дейтерия и трития в плазму. Источники быстрых нейтральных частиц называются инжекторами. Нейтральные атомы спокойно проходят через магнитное поле в уже нагретую омическим способом плазму и ионизуются. Образовавшиеся ионы удерживаются магнитным полем и, соударяясь с другими частицами, передают им часть энергии и тем самым дополнительно нагревают плазму. Опыты по инжек-ционному нагреву в различных установках показывают, что температура ионов плазмы Г увеличивается почти линейно с ростом мощности инжекторов 1 — 2 эВ на 1 кВт мощности. Питание систем инжекции и их управление являются сложными задачами при большом числе инжекторов (мощность одного инжектора около 1-5 МВт). [c.282] Системы удержания плазмы должны обеспечить устойчивое равновесие плазменного образования в течение времени Гвр, необходимого для выполнения условия Лоусона. По времени Свр термоядерные энергетичеекие уетановки делят на квазистационарные и импульсные. В квазистационарных установках плазма удерживается магнитными полями. При этом давление рм, создаваемое магнитным полем, должно быть больше кинетического давления рг плазмы, т. е. [c.282] Для установок этого типа значения концентрации частиц п 10 ° ч-10 м , а время удержания Г 10 ч- 0,1 с. [c.282] В импульсных термоядерных установках используется инерционный метод удержания плазмы, суть которого состоит в нагреве и сжатии небольщих шариков термоядерного топлива (смесь дейтерия и трития) мощным лазерным излучением или мощными релятивистскими электронными пучками (РЭП) до таких значений температуры и плотности, при которых термоядерные реакции успевают завершиться за короткое время существования свободной ничем не удерживаемой плазмы. Для установок такого типа концентрация частиц п л 10 -т 10 м , а время удержания 10 ч- 10 с. [c.282] Вернуться к основной статье