Реакции управляемого термоядерного синтеза

На рассматриваемом этапе НТП в энергетике наряду с повышением эффективности производства должен в большей мере идти по пути расширения ресурсной базы энергетики. Около четверти общего производства (т. е. до половины прироста производства) энергоресурсов в предстоящее двадцатилетие можно обеспечить такими принципиально новыми технологиями, как ядерная энергетика, третичные методы добычи нефти, освоение арктического шельфа, электропередачи постоянного тока для вовлечения восточных углей в баланс европейских районов и др. Необходимо сделать крупный шаг в получении вторичного ядерного горючего (реакторы на быстрых нейтронах, регенерационные циклы) и в освоении реакции управляемого термоядерного синтеза. [c.69]

Реакции управляемого термоядерного синтеза (УТС) могут быть осуществлены в термоядерных, реакторах, классифицируемых по некоторым о- ли-чительным признакам [c.538]

Реакции управляемого термоядерного синтеза 536 Регенерация пара 155 [c.551]

Основные понятия физики управляемого термоядерного синтеза с лазерным нагревом мишени и инерциальным удержанием плазмы. Здесь мы очень кратко охарактеризуем дальнейшую судьбу энергии, переданной от высококонцентрированного лазерного излучения к мишени, в целях осуществления практически важной реакции управляемого термоядерного синтеза (УТС). [c.89]

Большие возможности открываются в связи с освоением термоядерной энергии и созданием принципиально новых установок термоядерных реакторов, обеспечивающих управляемый термоядерный синтез. Остановимся на основах термоядерного синтеза и условиях его осуществления. В химических реакциях, как известно, участвуют только внешние оболочки атомов и молекул, тогда как ядра остаются неизменными. Так, реакция сгорания дейтерия (тяжелый изотоп водорода) в кислороде, сопровождаемая выделением теплоты Q, имеет вид [c.280]

На характер реакций с участием дейтрона большое влияние оказывают его структурные особенности—малая энергия связи ( 2,23 МэВ), относительно большой (по сравнению с близкими по массовому числу А ядрами) радиус (4-10 см). Дейтрон в Я. р. легко расщепляется, и с ядром-мишенью взаимодействует только один из его нуклонов. Доминирующий механизм реакции—прямой. Однако во мн. случаях дейтрон ведёт себя аналогично др. заряж. частицам и с большой вероятностью испытывает упругое и неупругое рассеяния, вызывает реакции (d, t), (d, а) и др. В основе управляемого термоядерного синтеза лежат реакции [c.668]

Гораздо большее количество энергии могут дать термоядерные реакции, в ходе которых из изотопов водорода—дейтерия н трития — получается гелий. При этих реакциях количество выделяющейся теплоты настолько велико, что экономически оправдывается добыча дейтерия из морской воды, хотя в ней его содержится всего 1/6300 часть. Так как количество океанской воды на планете колоссально, считается, что освоение управляемой термоядерной реакции даст человечеству практически неограниченный источник энергии. Освоение управляемых термоядерных реакторов представляет очень большие трудности, требуются большие как теоретические, так и экспериментальные работы. По данным академика Е. П. Велихова, работы по управляемому термоядерному синтезу подошли к завершению физического этапа исследований и получению плазмы с термоядерными параметрами. Считается, что в первой половине будущего века термоядерная энергетика уже начнет играть большую роль в общих системах энергоснабжения. [c.271]

В.р. используется для создания плазмы в ионных источниках, в кач-ве источника света в спектроскопии, в мощных мол. лазерах для создания однородной активной среды (см. Газовый лазер), в плазмохимии дЛя изучения хим. реакций в газах, в экспериментах по проблеме управляемого термоядерного синтеза для первичного пробоя газа. [c.99]

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ (УТС), процесс слияния лёгких атомных ядер, проходящий с выделением энергии, при высоких темп-рах в регулируемых, управляемых условиях. УТС пока ещё не реализован. Для осуществления реакций синтеза [c.784]

В целях промышленно-технического использования термоядерной энергии слияния необходимо овладеть управляемыми термоядерными реакциями, которые могут быть вызваны по воле человека и интенсивность течения которых могла бы регулироваться человеком. Управляемыми реакторами слияния будем называть такое устройство, в котором по воле человека могут протекать управляемые термоядерные реакции синтеза. [c.328]

Введение в исследовательскую практику последнего времени крупных экспериментальных установок сделало возможным развертывание работ по овладению новым источником энергии — термоядерными реакциями синтеза изотопов водорода (дейтерия, трития) и других легких элементов, эффективно протекающими при сверхвысоких температурах. Составив одну из крупнейших проблем современной ядерной физики, они впервые были искусственно воспроизведены в водородных бомбах как неуправляемые взрывные реакции, протекающие в миллионные доли секунды. Между тем для промышленного использования этого энергетического источника, по существу неисчерпаемого, так как практически неисчерпаемы запасы природных легких элементов (например, в морской воде), необходимо осуществление управляемых термоядерных реакций. На решении задач, связанных с овладением такими реакциями,— нагреве взаимодействующих веществ плазмы по крайней мере до [c.157]

Если — как сообщало Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) — разведанные мировые ресурсы каменного угля, торфа, нефти и природного газа составляют в пересчете на условное топливо около 3500 млрд, т, то ресурсы урана и тория, определяемые равными 15 млн. т, по запасам возможного для использования тепла эквивалентны 35 000 млрд, т угля, т. е. примерно в десять раз превышают запасы всего ископаемого органического топлива Дальнейшее неограниченное увеличение ресурсов ядерного горючего открывает овладение управляемыми термоядерными реакциями (реакциями синтеза ядер легких элементов), так как практически неистощим, например, запас такого легкого элемента, как дейтерий, в воде Мирового океана. Колоссальные энергетические ресурсы, скрытые в ядрах атомов, открывают неограниченные перспективы развития атомной энергетики. [c.173]

Рис. 16. Один нз реальных способов осуществления управляемой реакции термоядерного синтеза.

Каменный уголь Нефть Делящийся изотоп урана ( U) Тяжелый водород—дейтерий (синтез ядер в управляемой термоядерной реакции) 3-10 4,3-10 8,2.1013 2,4-IQw 6750 т (100 вагонов при КПД = 0,4) 4600 т при КПД=0,4 3 кг или 430 кг природного урана при кпд=о.з 1 кг Н, или 30 морской воды, при КПД=0.3 [c.112]

С помощью управляемой термоядерной реакции может быть облегчено решение проблемы надежного энергоснабжения. Уже более 20 лет советские и зарубежные ученые ведут поиск решения этой сложной проблемы, ставя перед собой цель создания электростанции на основе термоядерных реакторов. Топливом для таких реакторов должен быть дейтерий (тяжелые ядра водорода) и литий. В мировом океане содержится более 20-10 2 т тяжелого водорода. Примером реакции синтеза атомных ядер может служить реакция соединения ядер дейтерия Д и трития Т, в результате чего рождается ядро гелия и нейтрон. Общая энергия, выделяемая в этой реакции, 17,6 МэВ, причем [c.193]

По подсчетам специалистов всех мировых запасов урана и тория достаточно для удовлетворения наших нужд в энергии на несколько сот лет вперед. Возможно, в будущем мы сможем использовать эти сырьевые источники, обнаруженные на ближайших небесных телах. Но, по-видимому, задолго до того как истощатся земные запасы топлива для ядерных реакторов, использующих управляемую цепную реакцию деления мы сумеем укротить энергию термоядерного синтеза, в качестве топлива которой могут служить практически неистощимые источники Мирового океана. Однако прежде чем перейти к следующей главе, повествующей о настоящем и будущем термоядерного синтеза, подведем краткие итоги данной главы. [c.89]

Поскольку атомная бомба, естественно, не подходит для инициирования управляемой термоядерной реакции, а лазеры необходимой мощности пока еще не сконструированы, наиболее доступным способом нужного нагрева плазмы является использование для этих целей мощных импульсов электрического напряжения, скажем, 10 —105 Б JJ продолжительностью в несколько тысячных долей секунды. Серия подобных импульсов, пропущенных через газообразный дейтерий, полностью его ионизирует и за малую долю секунды доводит температуру до нескольких миллионов градусов. При таких температурах действительно происходят некоторые реакции ядерного синтеза, а при температуре порядка 15 миллионов градусов, как мы знаем, в Солнце [c.106]

Ядерный реактор является устройством, обеспечивающим высвобождение энергии при делении нейтронами ядер тяжелых элементов (урана, плутония или их смеси) или при слиянии ядер легких элементов (водорода, дейтерия или лития] под воздействием частиц высокой энергии, способных нагреть легкие атомы до температуры в миллионы градусов (стабильная управляемая реакция термоядерного синтеза требует температур 10 Си выше). Пока промышленное значение имеют лишь реакторы первого типа. [c.228]

Реакции управляемого термоядерного синтеза классифицируются по исходным реагирующим ядрам, например, дейтерия и трития (см. книгу 1, п. 6,7.5) — дейтронам и тритонам (Л-реакция), дейтерия и дейтерия (лИ-реакция) и т.д. По признаку наличия нейтронов в конечных продуктах среди реакций выделяют чистые (безнейтронные) реакции синтеза, например дейтерия — гелия-3 и др. [c.536]

Работы в этой области были начаты около 1950 г. в СССР, США и Англии, и длительный период велись каждой страной обособленно, без публикации получаемых результатов. Лишь с 1956 г. стал проводиться регулярный международный обмен соответствующей научной информацией (после доклада И. В. Курчатова в Харуэлле), и только с 1958 г. обсуждение проблем управляемого термоядерного синтеза стало включаться в программы международных физических съездов и конференций. В настоящее время работы по изучению управляемых термоядерных реакций помимо упомянутых стран ведут также и другие страны. [c.158]

Есть много других реакций, которые явля ются и основой термоядерного оружия (водо родные бомбы) и частью механизма производ ства энергии в звездах. Конечно, решение про блемы управляемого термоядерного синтеза — крайне трудная задача, ведь нужно создат ящик , в котором можно было бы удержат миниатюрную звезду [c.204]

Больнитство исследователей в области управляемого термоядерного синтеза в настоящее время считает, что для возникновения термоядерной реакции энергия лазерного излу-чеш1Я должна быть не меньше 100 кДж, даже при условии совершенствования конструкции мишеней. [c.206]

Освоение энергии управляемого термоядерного синтеза открывает практически неограниченные запасы энергетического топлива. Если 1 кг урана эквивалентен 1700 т угля, то для 1 кг термоядерного топлива этот эквивалент равен 16 000 т [14]. Основным энергетическим топливом для термоядерных реакций служат тяжелый водород (дейтерий D), содержащийся в обычной воде, а также сверхтяже-лый водород (тритий Т), получаемый искусственно. В воде мирового океана содержится тяжелая вода D2O в пропорции 1 6000. Эти запасы дейтерия могут удовлетворить нужды энергетики в течение многих миллионов лет. [c.257]

Наименьшая температура зажигания реакции 40-10 К соответствует реакции, описываемой уравнением (XV.3). Поэтому дейтерий-тритиевая реакция,по всей вероятности, будет первой из освоенных человечеством для управляемого термоядерного синтеза, и по меньшей мере первый этап термоядерной энергетики будет связан преимущественно с использованием этого типа реакций. В дальнейшем будут освоены также дейтерий-дейтериевые реакции (XV. 1) и (XV.2), для зажигания которых необходимы температуры в сотни миллионов градусов. Освоение этих реакций позволит практически на три порядка увеличить используемые запасы термоядерного топлива. [c.257]

Устройство для производства трития — блан-кет — является составной частью термоядерного реактора. Для облучения лития используются нейтроны, образующиеся в процессе термоядерной реакции (XV.3). Одновременно бланкет используется для отвода теплоты от оболочки камеры реактора. Образующийся тритий должен быть отделен от других компонентов протекающего через бланкет теплоносителя и направлен в специальную камеру приготовления форплазмы, где он смешивается в нужной пропорции с дейтерием. Полученная плазма специальным инжектором вводится в рабочую камеру реактора, где производится разогрев плазмы до температуры зажигания реакции. Критическое значение критерия Лоусона для поддержания реакции (XV.3) составляет (рт)к= (частиц/см ) с. Отсюда следует, что для возникновения реакции требуется достаточно большое время X удержания плазмы в реакторе. Эта задача является наиболее трудной во всей проблеме управляемого термоядерного синтеза. [c.257]

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ (УТС) — процесс слияния лёгких атомных ядер, проходящий с выделением энергии при высоких темп-рах в регулируемых управляемых условиях. УТС пока ещё не реализован. Для осуществления реакций синтеза реагирующие ядра должны быть сближены на расстояние порядка 10 см, после чего процесс их слияния происходит с заметной вероятностью за счёт туннельного эффекта. Для преодоления потенц. барьера сталкивающимся лёгким ядрам должна быть сообщена энергия 10кэВ, что соответствует темп-ре 10 К. С увеличением заряда ядер (порядкового номера Z) их кулоновское отталкивание усиливается и величина необходимой для реакции энергии возрастает. Эфф. сечения (р, р)-реакций, обусловленных слабыми взаимодействиями, очень малы. Реакции между тяжёлыми изотопами водорода (дейтерием и тритием) обусловлены сильным взаимодействие.м и имеют сечение на 22—23 порядка выше (см. Термо.ндерные реакции). Различия в величинах энерговыделения в реакциях синтеза не превышают одного порядка. При слиянии ядер дейтерия и трития оно составляет 17,6 МэВ. Большая скорость этих реакций и относительно высокое энерговыделение делают равнокомпонентную смесь дейтерия и трития наиб, перспективной для решения проблемы УТС. Тритий радиоактивен (период no.tyраспада 12,5 лет), не встречается в природе. Следовательно, для обеспечения работы термоядерного реактора, используютцего в качестве ядерного горючего тритий, должна быть предусмотрена возможность его воспроизводства. С этой целью рабочая зона реактора может быть окружена слоем лёгкого изотопа лития, в к-ром будет идти реакция [c.230]

В 1939—45 была впервые освобождена ядерная энергия с помощью цепной реакции деления ядер урана и создана атомная бомба. В 1955 в СССР была построена первая атомная электростанция (г. Обнинск). В 1952 была осуществлена реакция термоядерного синтеза и создана водородная бомба. Одна из важнейших задач, к-рая стоит перед человечеством,—создание управляемого термоядерного синтеза, к-рое позволило бы во многом рещить энергетич. проблемы. В большом масщтабе ведутся эксперим. и тео-ретич. работы по созданию горячей дейтерий-тритиевой плазмы, необходимой для термоядерной реакции отечеств. установки типа токамак являются, по-видимому, самыми перспективными в этом направлении. [c.320]

Лазерный термоядерный синтез. Безусловно, наиболее важным физическим следствием возможности нагревания плазмы до высоких температур лазерным излучением является принципиальнаи возможность осуществлении управляемого термоядерного синтеза. Реакции синтеза ядер представляют собой процесс проникновения атомов (или ионов) через потенциальный барьер, обусловленный электростатическими кулоповскими силами отталкивания, при сближении ядер вплоть до очень малого расстояния, на котором начинают действовать идерные силы притяжения. [c.268]

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]

Очень широка сфера практич. применения приборов, основанных на квант, оптич. явлениях,— фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей, фотосопротивлений, фотодиодов, электронно-оптических преобразователей и др. усилителей яркости изображения, передающих и приёмных телевиз. трубок и т. д. Фотоэлементы используются не только для регистрации излучения, но и как устройства, преобразующие лучистую энергию Солнца в электрич. энергию (т, н. солнечные батареи). Фотохим. процессы лежат в основе фотографии. На основе изучения изменений оптич. св-в в-в под действием света фотохромизм) разрабатываются новые системы записи и хранения информации для нужд вычислит, техники и созданы защитные светофильтры, автоматически усиливающие поглощение света при возрастании его интенсивности. Получение мощных потоков монохроматического лазерного излучения с разными длинами волн открыло пути к разработке методов лазерного разделения изотопов и стимулирования направленного протекания хим. реакций, позволило О. найти новые, нетрадиционные применения в биофизике (воздействие лазерных световых потоков на биол. объекты на мол. уровне) и медицине. Благодаря возможности с помощью лазеров концентрировать на площадках с линейными размерами 10 мкм большие мощности излучения, интенсивно развивается оптич. метод получения высокотемпературной плазмы с целью осуществления управляемого термоядерного синтеза. [c.491]

Управляемый термоядерный синтез). В звёздах, где темп-ры высоки, а разлёт в-ва сдерживается гравитац. силами, протекают реакции синтеза, составляющие основу энергетич. циклов звёзд. Темп-ра среды пропорц. кинетич. энергии её ч-ц. Чтобы 2 ядра с ат. номерами и слились, их кинетич. энергия должна быть сравнима с энергией электростатич. отталкивания 5=21 на расстояниях порядка размера ядра см). Распределение ч-ц по энергиям Л (5 )— ехр —ё кТ). Это означает наличие нек-рого количества ч-ц с энергией большей, чем средняя 8кТ, кроме того, возможно туннельное проникновение ч-ц через энергетич. барьер (см. Туннельный эффект). В результате возникает резкая зависимость скорости реакции от темп-ры, но порог отсутствует. [c.918]

Физические основы ядерной энергетики и техники. Исследуются физические условия а) протекания контролируемой цепной реакции деления ядер и б) протекания управляемых термоядерных реакций синтеза. Изучаются вопросы нейтроь 1 Ой физики и физики действия реакторов. Сюда же относятся физические основы mhoi o-численных вопросов ядерной техники (обращение с радиоактивными материалами и отходами производства, вопросы дозиметрии и защиты от излучения и др.). [c.9]

В этот период в СССР, США, Англии проводятся крупные исследования в области управляемых термоядерных реакций синтеза легких атомных ядер. В частности, советскими физиками под руководством Л. А. Арцимовича и М. А. Леонтовича проводились работы по созданию контролируемой термоядерной реакции синтеза в мощном газовом разряде. При этом встретился ряд серьезных трудностей, и проблема остается пока нерешенной. [c.14]

Задача безопасного отвода радиоактивных продуктов работы реакторо В скоро станет чрезвычайно сложной. Поэтому начиная с 1950 г. внимание ученых было обращено на реакции синтеза легких ядер в ядра более тяжелые, т. е. стали исследоваться термоядерные реакции. С большой поспешностью повсюду стремятся решить проблему управляемых термоядерных реакций. [c.324]

Термоядерный синтез. Стимулы для овладения управляемой реакцией термоядерного синтеза достаточно большие. Овладение ею обеспечило бы получение очень большого, практически неисчерпаемого источника энергии. Исключительно высокая энергоемкость и широкое рашространение в природе дейтерия и лития позволили бы высвободить огромное количество материалов, -обработка которых требуется для циклов, использующих органическое топливо. Стоимость топлива в цикле термоядерного синтеза составила бы очень небольшую долю суммарных расходов. [c.90]

В этой главе будет рассказано о совершенно ином подходе к проблеме использования солнечной энергии — с помощью создания повсеместно на Земле минисолнц , то есть энергетических реакторов, использующих управляемую термоядерную реакцию синтеза. Идею укрощения водородной бомбы чрезвычайно трудно воплотить в жизнь, но если нам удастся это сделать, то результаты окажутся гораздо значительнее достигнутых при укрощении атомной бомбы . [c.91]

ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ — реакции слияния лёгких ядер в более тяжёлые происходят при высоких темп-рах и сопровождаются выделением энергии. Устройство для проведения Т. с.—термоядерный реактор—находится в стадии разработки. Подробнее см. Термочдернме реакции, Управляе.чый термоядерный синтез. [c.107]

Давление плазмы заметно падает лишь за время разлёта Л/и г, где R — характерный нач. размер нагретой плазмы. В течение промежутка времени т = /сЛ/Ут 1) параметры плазмы можно считать неизменными, и если плотность плазмы и соответственно её давление очень высоки (плотность п на два порядка выше твердотельной, соответственно давление р 10 —10 ат ), то необходимое условие осуществления термоядерной реакции (3) может быть выполнено, Поскольку сохранение нач. высокой плотности энергии происходит за счёт инерции плазмы (t м то такой подход к осуществлению управляемой термоядерной реакции назвали гшерцшльным удержанием плазмы. При инерциальном удержании нач. термоядерная плазма создаётся с помощью лазерного излучения (см. Лазерный термоядерный синтез) или пучков ускоренных частиц. Инерциальное удержание осуществляется и при взрыве термоядерной бомбы, Квазинепрерывное выделение термоядерной энергии в УТС на основе инерциального удержания должно происходить в виде микровзрывсв с периодом Дг т при общем числе частиц в каждом микровзрыве Как было отмечено выше, при N- энергосодержание термоядерной плазмы ГДж. Ср. мощность здесь определяется периодом повторения микровзрывов и при Дг = 1 с будет такой же, как и при хя 1 с в условии квазистационарного удержания, [c.212]

Уеили.я ученых у нас и за рубежом направлены на создание управляемых термоядерных реакций. Однако использование термоядерной реакции синтеза для промышленных целей является делом будущего, и в этой области предстоит еще многое сделать как физикам, так и инженерам [c.417]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...