Токамак

На построенных к настоящему времени токамаках удалось вплотную подойти к термоядерным условиям. Так, на Токамаке-10 (СССР, 1975 г.) получена плазма с параметрами [c.592]

Рис. 11.8. Схема установок Токамак .

В течение последних 15 лет за каждое пятилетие параметр удержания увеличивался на порядок, а температура — в два раза. Из рис. 11.9 видно, что если темпы этого роста не снизятся, то можно ожидать, что до 1990 г. на Токамаке или какой-либо иной установке будет осуществлена управляемая термоядерная реакция. [c.595]

Установка с реактором-токамаком [c.283]

Принципиальная схема токамака [c.283]

Токамак — тороидальная камера с магнитной катушкой. [c.283]

Поперечное сечение редуктора-токамака [c.284]

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]

Анализ выражений показывает, что КПД л термоядерной энергетической установки во всех случаях близок к КПД Лт теплового преобразователя, так как в реакторе-токамаке полный коэффициент усиления Х достаточно велик, обычно X > 100. Для получения более точных данных о работе установки можно использовать следующие значения [c.286]

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]

Токамаки —ключ к этому ларчику—вселяют не только надежду, но и уверенность в скором успехе. [c.43]

Таблица 7.13. Параметры токамака

В течение многих лет изучается несколько различных методов, некоторые из них основаны на принципе отражения, другие— на принципе замкнутых линий. Часть этих методов все еще активно изучается и сегодня. Однако все согласны с тем, что право на успех в ближайшем будущем имеет одно направление — токамак. [c.205]

Энергия термоядерных реакций в плазме из ядер дейтерия и трития в основном передается быстрым нейтронам. Для преобразования этой энергии в тепловую плазменное кольцо нужно окружить специальной оболочкой толщиной около метра — бланкетом. В бланкете нейтроны будут замедляться и отдавать энергию теплоносителю. Исследования процессов, протекающих при слиянии тяжелых ядер водорода, ведутся на различных установках. Наибольшие результаты в решении этой проблемы достигнуты на советской установке Токамак. Эту установку можно сравнить с трансформатором, у которого вторичная обмотка выполнена в виде замкнутого (полого) кольца — тора. Заполнение кольцевой камеры дейтерием осуществляется при глубоком вакууме. При пропускании тока по первичной обмотке в камере происходит пробой в газе, газ ионизируется и протекающий по нему ток нагревает его до высокой температуры. Возникающее магнитное поле удерживает плазму от соприкосновения ее со стенками, предохраняя последние от разрушения под воздействием высокой температуры. Для стабилизации плазмы создается дополнительное магнитное поле, образуемое катушками, расположенными вдоль тора. [c.194]

Достижения советских ученых высоко оценены во всех странах мира, по образцу Токамака и с тем же названием создаются установки в США, Японии и других странах. В планах советских ученых намечены мероприятия по дальнейшему расширению и углублению научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ. [c.195]

Наибольшие результаты в решении этой проблемы достигнуты на советской установке Токамак. Эту установку можно сравнить с трансформатором, у которого вторичная обмотка выполнена в виде замкнутого (полого) кольца — тора. Заполнение кольцевой камеры тяжелыми ядрами водорода — дейтерием осуществляется при глубоком вакууме. При пропускании тока по первичной обмотке в камере происходит пробой в газе, газ ионизируется и нагревается до высокой температуры. В этом процессе много научных и технических сложностей. Одной из них является проблема создания устройств, способных выдерживать температуру до многих миллионов градусов. В Токамаке магнитное поле удерживает плазму от соприкосновения со стен- [c.176]

В 1975 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова была введена в действие крупнейшая уста нов ка Токамак-10. На этой установке планируется получить плазму с температурой около 20 млн. градусов Цельсия. Ученые ставят задачу получить на установках Токамак ответ о возможности создания первых демонстрационных реакторов, в которых должна быть получена настоящая термоядерная плазма [c.177]

Сверхпроводящий магнит для термоядерных установок типа Токамак будет создан в ближайшие годы. [c.177]

Плазма оказалась очень капризной субстанцией, сопротивляющейся всем попыткам ограничить ее свободу. Много трудностей пришлось преодолеть ученым, пока не были созданы установки с магнитными ловушками, в которых удается постепенно приручать строптивую плазму. Эти установки получили название токамак ( тороидальная камера с аксиальным магнитным полем , или ток, камера, магнитные катушки ). Эта русская аббревиатура стала таким же общеупотребительным в мире словом, как спутник . [c.217]

Летом 1975 года в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова был запущен крупнейший в мире Токамак-10 . По мнению академика Е. П. Велихова, возглавляющего исследования по магнитному удержанию плазмы, это — последняя чисто экспериментальная установка. На очереди создание первого демонстрационного термоядерного реактора-токамака. [c.217]

На XXV съезде КПСС президент АН СССР А. П. Александров сообщил,, что советскими учеными в области освоения термоядерной реакции для энергетических целей достигнуты крупные успехи. Создана установка Токамак-10 . На этой установке в лаборатории получена развитая термоядерная реакция. [c.319]

А. П. Александров сказал Мы теперь уверены, что на службу народу будут поставлены эти колоссальные термоядерные ресурсы Работы по термоядерному синтезу были начаты советскими физиками 25 лет назад под руководством. И. В. Курчатова. В результате длительных и упорных исследований в 1976 г.. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова была создана крупнейшая в мире экспериментальная термоядерная установка Токамак-10 . Эта установка предназначена для нагрева водорода до температуры нескольких десятков миллионов градусов и удерживания нагретого вещества в течение продолжительного времени. По мнению академика Е. П. Велихова, установка Токамак-10 является последним этапом экспериментальных работ. После проведения исследований на ней, а также с учетом результатов, полученных за рубежом на подобных установках, будет создан термоядерный реактор, а затем и термоядерная электростанция. [c.319]

В настоящее время среди тороидальных установок замкнутого типа наибольшее распространение получила советская установка типа Токамак. В январе 1978 года в США с помощью такой установки была получена плазма с температурой около 60 миллионов градусов (Примеч. пер.). [c.111]

Плазменные установки 110 замкнутого типа ПО открытого 112 Токамак 111 Поверхностное натяжение 41 Протоны 21 [c.138]

Основная проблема, связанная с реакцией ядерного синтеза, состоит в разработке технологии, способной удерживать газ заряженных частиц, плазму при температуре порядка многих миллионов градусов в течение довольно длительного времени для того, чтобы высвободить нужное количество энергии, в то время как плазма находится в изолированном состоянии. Известны два способа, с помощью которых управляют этим процессом метод магнитных полей и метод удерживания атомов тяжелого водорода с помощью мощных лазеров. Первый метод имеет несколько вариаций, из которых наиболее известна токамак [слово тока-мак составлено из первых слогов русских слов тороидальный (то), камера (ка) и магнитный (мак)]. Этот метод представляет собой наиболее легкий путь осуществления ядерного синтеза, в котором участвуют дейтерий и тритий и который протекает в удерживаемой с помощью магнитных полей плазме при температуре более 100 млн. °С. Конечными продуктами реакции синтеза являются ионы гелия (Не ) и нейтроны. Около 80% высвобождаемой в результате синтеза энергии приходится на нейтроны. Высокая кинетическая энергия этих частиц должна быть преобразована в тепло и использована для расширенного. воспроизводства трития путем абсорбции энергии в слое лития. Системы переноса тепла и преобразования в тепло, которые являются следующей ступенью, аналогичны используемым в ядерных реакторах деления. При осуществлении второго метода лазерный луч направляют на скопление атомов дейтерия-трития с разных [c.230]

Существует два типа установок с тороидальными камерами, принципиально различающиеся по способу создания дополнительного магнитного поля стеллараторы и токамаки. В первых такое поле образуется токами во внешних проводниках, во вторых— током в самой плазме, направленным вдоль тора. В реальных установках для повышения надежности удержания и стабилизации плазмы, а также управления процессами, происходящими в ней, создаются и другие более слабые магнитные поля. [c.155]

Наиболее перспективными в настоящее время признаны установки типа токамак (от начальных букв в названиях основных элементов установки ТОроидальная КАмера, МАгнитная КА-тушка), предложенные и разработанные советскими учеными. Экспериментальные исследования токамака начались в 1956 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова и после впе- [c.155]

По современным представлениям увеличить температуру и время удержания плазмы до необходимых значений можно, если увеличить размеры установки и напряженность магнитного поля. Однако не ясно, можно ли надеяться при этом на сохранение устойчивости плазмы и правомерна ли вообще экстраполяция закономерностей, обнаруженных на меньших установках. Кроме того, эффективность джоулева тепловыделения в плазме от тока, индуцируемого в ней и используемого для ее первоначального разогрева, падает с повышением температуры из-за уменьшения электрического сопротивления плазмы. И хотя плазма в токамаках представляет собой разреженный газ, для нагрева которого требуется не очень много энергии, нагреть плазму током можно практически только до температуры (1—2) кэВ. Поэтому следует определить пригодность различных способов дополнительного разогрева плазмы. [c.156]

На рис. 13.1 схематично показан возможный вариант реактора на основе токамака. Важнейшие элементы конструкции реактора сгруппированы вокруг тороидальной вакуумной разрядной камеры, в которой заключена плазма 5. Обмотка индук- [c.158]

Рис. 13.1. Термоядерный реактор на основе токамака

Более значительным примером може 1 служить Токамак (тороидальная камера магнитная) термоядерный реактор, корпус ко-горого и предспавляег собой 1юлую металлическую баранку юр — с токопроводящими обмогками и С]южным узором магнитных полей внутри. [c.97]

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]

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]

Примечание. ИНТОР — международный реактор-токамак. [c.285]

Тсрмодифф>зия 361 Tl pмoтpaн зopмaтop 77 Термоядерная реакция 280 Техническая термодинамика 6 Токамак 283 Топка 150 Топливо 139 Точка росы 41 Турбокомпрессор 53 Турбореактивный двигатель 256 Турбулентный эежим 104 [c.425]

Пока основные работы ведутся на установках Токамак (тороидальная камера в магнитном поле), предложенных советскими учеными. В тороидальной камере создается плазма из впрыснутого газообразного дейтерия при сравнительно невысоком давлении. Эта камера одета на ярмо трансформатора, и в ней индуктируется кольцевой ток, который, ионизуя дейтерий, образует плазму и удерживает ее от соприкосновения со стенками с по-лющью собственного магнитного поля. Удержание плазмы обеспечивается тем, что силовые линии магнитного поля направлены перпендикулярно току и охватывают плазменный виток. Кроме того, ток, протекая по плазме, нагревает ее. Однако сам по себе такой плазменный виток с электрическим током неустойчив. Для придания ему устойчивости на поверхность камеры надеваются катушки, создающие большое магнитное поле, напряженность которого во много раз превышает напряженность поля, создаваемого током, а силовые линии параллельны току в плазме. Это магнитное поле придает жесткость всему плазменному шнуру с протекающим по нему током. Недавно введена в строй экспериментальная термоядерная установка Токамак-10 , завершающая долговременную программу разработок и исследований, проводимую в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова [31]. На подобных установках достигнута температура электронов порядка 20—30 млн. К и температура ионов около 7 млн. К при концентрации плазмы (3—5)-101 см со временем удержания в течение 0,01—0,02 с. [c.165]

Одновременно с этим направлением ведутся исследования в области создания установок, в которых термоядерный процесс организуется с помош ью импульсных систем. Источниками энергии в этом случав могут быть, например, известные лазеры или электронные пучки, которые также дают возможность получать сверхсильные магнитные поля. С помощью энергии лазеров осуществляется быстрый нагрев небольпшх мишеней до термоядерной температуры. Достижения советских ученых высоко оценены во всех странах мира. По образцу Токамака и с тем же названием создаются установки в США, Японии и других странах. Советские ученые предусматривают дальнейшее расширение и углубление научно-исследовательских и проектнонкон-структорских работ. [c.177]

Строятся установки с магнитным удержанием плазмы и за рубежом. Это — установка Джет , создаваемая европейскими учеными, установка Вендельшейн VI1А , на которой удалось добиться устойчивого удержания плазмы, нагретой до 10 миллионов градусов. В июле 1978 года ученые Принстонского университета в штате Нью-Джерси сообщили, что им удалось довести в токамаке плазму до 60 миллионов градусов. Однако при этом энергия, затраченная на разогрев и удержание плазмы, в 100 раз превысила выделившуюся. [c.217]

На эти и некоторые другие вопросы и предстоит получить ответы на сооружаемых токамаках. По проекту установки Т-15, например, большой радиус плазмы равен 2,43 м, малый —0,7 м (вместо 1,5 и 0,35 м соответственно на Т-10), п=10 м , Т— = 10 кэВ, т=0,5 с. Главные технические особенности установки-применение новых сверхпроводников в катушках тороидального поля н использование для нагревания плазмы инжек-ции быстрых атомов водорода и дейтерия, а также сверхвысокочастотных электромагнитных полей (СВЧ-нагрева). [c.156]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...