ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Драйверы ИТС. Гуськов С.Ю., Недосеев С. Л., Смирнов В.П., Шарков из "Ядерный синтез с инерционным удержанием " Приложение Б. Анализ схемы импульсного плазменно-ядерного реактора (ИПЯР) с нейтронным источником на основе Z-пинча. [c.5] Авторский коллектив этой книги включает 16 известных в нашей стране и за рубежом ученых, которые работают в различных областях физики плазмы, ядерной энергетики, теплофизики, вычислительной математики, термоядерного синтеза, радиационного материаловедения, а также экономики атомной энергетики. [c.7] Книга является обобщением материалов, подготовленных Научным Советом РАН по анализу энергетических систем, работающим под руководством академика В. И. Субботина на базе Института теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова. Работа Совета начиналась в 1999 г. с ознакомительных обзоров и взаимной информации членов Совета, объединившего выдающихся специалистов из различных областей современной физики плазмы, ядерной энергетики, теплофизики, вычислительной математики, термоядерного синтеза, радиационного. материаловедения. Очень быстро сложилась исключительно творческая атмосфера в работе коллектива, которая незамедлительно проявилась в генерации новых научных идей и научно-технических подходов к ИТС. Результатом работы Совета стал поток научных публикаций в журналах, докладов на всероссийских и международных конференциях и симпозиумах. Оригинальные разработки Совета стали включаться в курсы лекций для студентов МИФИ и МФТИ по соответствующим специальностям. [c.7] В книге представлен анализ ядерно-физических, технологических, экономических и экологических особенностей инерциального термоядерного синтеза (ИТС), основанный на современных данных и с учетом новейших достижений в этой области науки. Подробно рассматриваются теоретические и экспериментальные аспекты разработки мишеней ИТС, а также мощных, эффективных и безопасных источников нагрева плазмы (драйверов), согласованных с реакторной камерой, системой наработки топлива и отбора тепла для целей энергетики. Показано, что привлекательность и экономическая конкурентоспособность реактора ИТС в будущем связана с ростом стоимости добычи углеводородного сырья и делящихся материалов, со стремительно возрастающей стоимостью хранения и утилизации отходов и с ожидаемым высоким физическим уровнем безопасности функционирования реактора. [c.7] Выявлены и сформулированы ключевые направления научных исследований и развития технологий в области ИТС, на которых должны быть сконцентрированы усилия ученых и инженеров, необходимые для реализации потенциала ИТС как возможной части ядерной энергетики будущего. [c.7] Первая глава дает представление о принципиальной схеме ИТС. [c.8] Во второй главе рассматриваются основные типы драйверов ИТС. [c.8] В третье главе представлен обзор теоретических и расчетных результатов по коэффициентам термоядерного усиления различных мишеней инерциального термоядерного синтеза. [c.8] Наибольшая по объему четвертая глава должна вызвать у читателя особенное внимание. В ней рассматриваются концепции реакторной камеры и электростанции на основе ИТС. Анализируются базовые схемы электростанций ИТС и дается оценка схем энергоустановок ИТС по энергетическим критериям. Особый интерес представляет концепция электростанции на основе тяжелоионного драйвера термоядерной мишени с быстрым поджигом (проект ИТИС). Кроме того, обсуждаются новейшие идеи и предложения по конструктивным особенностям энергетических установок на основе сильноточного импульсного разряда. [c.8] В пятой главе приведен краткий обзор экономических показателей некоторых проектов электростанций на основе ИТС, проводится численное моделирование финансово-экономических характеристик термоядерного реактора и сравнительный анализ различных сценариев строительства и функционирования электростанции ИТС. [c.8] В шестой (заключительной) главе рассматриваются особенности ИТС, проблемы и перспективы развития с точки зрения его будущей интеграции в ядерную энергетику. [c.8] В Приложениях представлено более детальное освещение отдельных аспектов проблемы, а также обсуждается актуальная тема объединения водородной энергетики и ядерной в единый энергетический комплекс. [c.8] Мы надеемся, что эта книга даст читателю наиболее полное представление о состоянии ИТС, а также о перспективах развития этого направления для энергетики будущего. [c.8] На протяжении всего развития цивилизации перед человечеством регулярно возникали энергетические проблемы, обусловленные как ростом численности населения, так и повышением уровня жизни, т. е. ростом удельного энергопотребления. До последнего времени эти проблемы успешно решались освоением новых видов энергетических ресурсов, калорийность которых и мощность добычи превосходили использовавшиеся ранее. Качественно новый этап в развитии энергетики в XXI веке состоит в наступающем истощении традиционных ископаемых топливных ресурсов и ужесточении экологических требований к функционированию энергетических систем. Это связано с тем, что уровень выбросов и отходов при производстве электроэнергии возрос до масштабов, влияющих на экосистему в целом. В этих условиях простое количественное наращивание энергетических мощностей с теми же производственными показателями, которые достигнуты к настоящему времени в сферах сжигания органического топлива и использования энергии деления ядер, становится неприемлемым с экологических и экономических точек зрения. [c.9] Мировые потребности составляют в настоящее время 11 млрд. т у. т. (тонн условного топлива) в год. Доля электроэнергии в общей структуре мирового производства энергии в последние десятилетия примерно постоянна и составляет 23-26%. Потребление первичных ТЭР в мировой электроэнергетике составляет 2,7 млрд. т у. т., из которых 11% приходится на нефть, 29% — на газ и 60% — на уголь. Доказанных запасов ископаемого- топлива хватит максимум на 200 лет (по углю), а нефть и газ закончатся в течение 50 лет. Потенциальные запасы традиционного топлива оцениваются величиной 12,8 10 т у. т., (что в 10 раз больше доказанных, в основном это касается угля). Другие ресурсы не имеют в настоящий момент определяющего значения, хотя их вклад в развитие отдельных регионов может быть решающим. Газ закончится раньше остальных ресурсов, поэтому его доля в производстве тепловой и электрической энергии должна быть уменьшена в пользу угольной и ядерной составляющих. В то же время экологические показатели затрудняют использование угля, а большие тепловые потери при выработке электроэнергии на АЭС и проблема радиоактивных отходов сдерживают развитие ядерной энергетики. [c.10] Все это показывает, что для устойчивого развития общества в перспективе необходимо развивать энергетику, использующую практически неограниченный ресурс, безопасную в эксплуатации и достаточно чистую в экологическом плане. Из рассматриваемых возможностей этим требованиям в значительной степени отвечает термоядерная энергетика, поэтому необходима интенсификация исследований в этой области. Однако эксперименты по ядерному синтезу очень дороги и энергоемки, поэтому необходимо найти излишки первичных ресурсов, за счет которых может быть построена энергетика будущего. Такие излишки могут образоваться как в силу повышения экономичности использования ТЭР, так и по причине уменьшения темпов роста численности населения. Снижение рождаемости характерно сейчас для народонаселения всего мира, что по-видимому, происходит вследствие более высокого уровня жизни. Падение рождаемости на фоне стабилизировавшегося энергопотребления особенно заметно именно в развитых странах, где фертильность в два раза ниже порога простого воспроизводства. Возможно, в дальнейшем эта тенденция изменится, но в настоящее время она служит естественным демпфером энергетического кризиса. [c.11] Таким образом, для поддержания устойчивого развития в мире новые принципы и технологии в энергетике могут быть востребованы уже в обозримом будущем. В своем анализе сложившейся ситуации мы исходили из сценария продолжающегося роста энергопотребления, хотя и с замедленными темпами. В этой связи необходимо рассмотреть энергетические перспективы использования такого мощного ресурса, как энергия термоядерного синтеза. [c.12] На привлекательность использования реакций синтеза легких ядер для целей экологически чистой, безопасной и экономически выгодной энергетики будущего было обращено внимание около 50 лет назад. Аргументы в пользу управляемого термоядерного синтеза (УТС) хорошо известны специалистам от наивысшей, среди известных человечеству, калорийности дейтериевого топлива, равно как и эквимолярной ОТ-смеси ( 3,4 10 Дж/кг) и практической неисчерпаемости запасов дейтерия в природе, до весьма скромных уровней радиоактивных отходов, по сравнению с энергетическими циклами на основе реакций деления актинидов. [c.12] Вернуться к основной статье