ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термоядерные энергетические установки из "Теплотехника " Эффективность систем с инерционным удержанием плазмы определяется концентрацией частиц плазмы, получаемой в процессе термоядерного синтеза, так как энергия, выделяющаяся при термоядерной реакции, пропорциональна п . [c.283] Токомак. Рассмотрим систему токамак по исследованию управляемого термоядерного синтеза (рис. 7.1), принцип работы которой аналогичен принципу работы трансформатора. Действительно, первичная обмотка 1 сердечника 2 питается от источника переменного тока, а вторичная обмотка - замкнутая тороидальная камера 4 — заполнена плазмой (смесью дейтерия и трития). [c.283] Поперечное сечение реактора-токама-ка показано на рис. 7.2. Термоядерные нейтроны уносят более 80% энергии, выделяющейся в реакции. Они проходят через внутреннюю стенку 2 вакуумной камеры и поглощаются во внещнем бланкете 4. Стенку 2, ограничивающую вакуумную полость токамака, принято называть первой стенкой, так как она первой воспринимает тепловой и радиационный потоки от плазмы. Размеры токамака и ресурс его работы во многом определяются материалом и размером первой стенки. В качестве материала для ее изготовления используют легированные стали, ниобий либо молибден, которые выдерживают тепловые потоки до (1 ч- 5) 10 Вт/м . При большей плотности теплового потока ресурс первой стенки оказывается недостаточным. Однако расширение вакуумной камеры с целью уменьшения плотности потока связано с увеличением размеров реактора и, следовательно, с большими затратами на его изготовление. Поэтому для защиты первой стенки используется вдув холодного газа между плазмой и стенкой и литиевая защита. [c.283] Токамак — тороидальная камера с магнитной катушкой. [c.283] Для создания магнитных полей в термоядерном реакторе требуется значительное количество энергии. Например, для питания установки Токамак-10 (СССР) расходуется до 180 МВт электроэнергии, а для установки JET - до 7 -10 Дж за один импульс. Поэтому для создания магнитных полей необходимы сверхпроводящие электромагниты. Первая установка токамак со сверхпроводящей обмоткой ( Токамак-7 ), созданная в нащей стране, имеет токонесущие провода из сплава ниобия и титана (NbTi). Жидкий гелий циркулирует в ней при температуре, примерно равной 4,5 К. [c.284] Максимальное значение критерия Лоусона иг = 4 10 с/м в настоящее время достигнуто на токамаке РТ (Италия), имеющем сильное магнитное поле (В = = 8 Тл). Для достижения больщих значений т приходится увеличивать размеры токамака и значения продольного магнитного поля. [c.285] В настоящее время больщие токамаки (табл. 7.1) будут по существу лищь демонстрационными, рассчитанными на получение термоядерной реакции с энергией выхода, близкой к энергии, вложенной в плазму. Потребляемая токамаком энергия на нагрев плазмы, создание и поддержание магнитного поля, как видно из табл. 7.1, достаточно велика, в связи с чем минимальная мощность промыщленного реактора-токамака должна быть не менее 20(Ю МВт. [c.285] Энергетический баланс термоядерной установки с реактором токамаком. Для составления энергетического баланса термоядерной установки с реактором-токамаком удобно воспользоваться ее функциональной схемой (рис. 7.3). [c.285] Полезная электрическая мощность. [c.285] В качестве примера рассмотрим лазерный термоядерный синтез, при котором термоядерные микровзрывы вызываются лазерным излучением. Для обеспечения положительного выхода энергии в рассматриваемой системе лазер -термоядерный реактор — тепловой преобразователь должны быть выполнены определенные условия. [c.286] Для получения положительного выхода энергии необходимо обеспечить выполнение условия Г А — 1/г л 0, что возможно только при достаточно больших коэффициентах усиления X. Даже с учетом перспективных значений т л и г т необходимо, чтобы коэффициент усиления Х 10 . [c.286] При заданных параметрах лазера, реактора и преобразователя увеличение полной мощности установки можно обеспечить увеличением частоты инициирования микровзрывов и числом камер реактора. [c.286] Такие параметры в перспективе могут быть получены при использовании газовых (СОг) лазеров, твердотельных неодимовых или химических. В табл. 7.3 приведены некоторые параметры наиболее крупных лазеров, используемых в настоящее время для исследований по лазерному термоядерному синтезу. [c.287] Применение МГД-генератора в качестве первой ступени позволяет поднять верхнюю температуру цикла в квазистационарных реакторах примерно до 2500 К и в импульсных реакторах до (2- -3)-К. В этом случае можно получить достаточно высокие значения КПД термоядерных установок (около 0,6-0,8). [c.287] ОКОЛО 850-900 К, который, в свою очередь, срабатывает в паровой турбине 4. [c.288] При разработке лазерных термоядерных установок в основном предусматривается преобразование энергии синтеза сначала в теплоту, а затем в электрическую энергию. Важной задачей при создании таких установок, как и в реакторах-токамаках, является обеспечение защиты первой стенки реактора, воспринимающей мощный тепловой удар, от термоядерного микровзрыва. [c.288] Вернуться к основной статье