Термоядерная энергетика

Основы термоядерной энергетики [c.280]

Термоядерные реакции синтеза дейтерия и трития, представляющие наибольший интерес для термоядерной энергетики, имеют вид [c.280]

Обсуждая будущее термоядерной энергетики, следует иметь в виду ее воздействие на окружающую среду. Хотя термоядерные реакторы одни из самых чистых ЭУ, количество производимой ими энергии на Земле будет ограничено из-за недопустимости перегрева атмосферы. Так, но подсчетам академика Н. Н. Семенова, производство термоядерной энергии можно будет довести лишь до 5% поступающей на Землю солнечной энергии, а это позволит превзойти современное (около 4,7-10 кВт-ч) производство только в 600 раз. В противном случае при повышении температуры на Земле на 1—2 градуса могут наступить глобальные катастрофы. [c.166]

В перспективе значительно усиливаются взаимосвязи между энергетикой и производством сырьевых материалов. Это можно видеть на примере термоядерной энергетики. Ее развитие потребует резкого увеличения производства ряда ограниченных по нынешним представлениям цветных и редких металлов молибдена, ванадия, бериллия, лития, ниобия и т. д. Возможность значительного увеличения производства этих и других сырьевых ресурсов для крупномасштабного развития новых источников энергии, в свою очередь, во многом зависит от допустимости и стоимости энергии. [c.25]

Иными словами, главной функцией НТП в переходный период будет не столько удешевление энергии, сколько расширение энергетической базы общества, т. е. предотвращение сдерживания энергетикой темпов развития народного хозяйства. Поскольку же иных путей кардинального решения этой проблемы, по-видимому, не существует, актуальность основных направлений НТП в этот период становится безусловной. К ним относится прежде всего комплекс мероприятий по развитию ядерной энергетики — освоение реакторов на быстрых нейтронах, регенерация ядерного горючего и в последующем создание термоядерной энергетики. Важное направление научно-технического прогресса — демонтаж устаревшего оборудования и создание новых энергосберегающих технологий и оборудования, соответствующих изменившимся условиям развития энергетики. [c.75]

Для специалистов атомной и термоядерной энергетики, инженеров, конструкторов и научных работников. [c.111]

Поэтому одновременно с совершенствованием ядерной энергетики ведутся поиски новых технологий промышленного производства электроэнергии. Прежде всего обнадеживают результаты, полученные в исследованиях по термоядерной энергетике, хотя они далеки от завершения. [c.151]

Физические основы термоядерной энергетики достаточно просты и хорошо изучены. Известно, что для превращения внутриядерной энергии в тепловую в широких масштабах, кроме реакций деления тяжелых ядер, принципиально возможно использование реакций синтеза легких ядер. Известно также, что число реакций, а следовательно, и количество выделяемой энергии в единице объема вещества в единицу времени пропорционально эффективному сечению (количественной характеристике вероятности) реакции, концентрациям и относительной скорости взаимодействующих ядер. С учетом этого соотношения можно выбрать наиболее перспективные реакции и сформулировать физические условия возможности создания термоядерного реактора. [c.151]

Известны различные типы термоядерных реакций [14]. Наиболее перспективными для использования в термоядерной энергетике являются следующие [c.257]

Исследования в области термоядерной энергетики ведутся широким фронтом применительно к различным типам реакторов. Вопрос о том, какой из них будет использован для первых термоядерных энергетических установок, во многом будет зависеть от прогресса в решении сложнейших инженерных задач, возникающих при создании того или иного типа реакторов. В настоящее время можно лишь сугубо ориентировочно говорить о предполагаемых единичных мощностях термоядерных энергетических установок и параметрах теплоносителя, выходящего из реактора, поскольку эти величины будут определяться применяемыми материалами и конструктивными решениями. Можно предполагать, что ввиду больших капитальных затрат на сооружение таких установок и больших затрат энергии на собственные их нужды термоядерные установки окажутся рентабельными лишь при очень больших единичных мощностях, измеряемых уже для первых установок миллионами киловатт. [c.260]

За пределами 1990 г. Энергетическая программа предусматривает создание высокотемпературных ядерных реакторов энерготехнологического назначения и опытно-промышленных установок термоядерного синтеза. Термоядерная энергетика рассматривается в Энергетической программе в качестве одного из наиболее вероятных направлений создания практически неисчерпаемого источника энергоснабжения. [c.51]

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 Энергетической программе особо отмечена актуальность улучшения структуры ТЭБ страны, снижения в нем доли нефти, используемой в качестве топлива, и замены ее газом и углем, ускоренного развития ядерной энергетики, в том числе реакторов на быстрых нейтронах, продолжения поиска принципиально новых источников энергии, включая создание основ термоядерной энергетики. [c.44]

Магнитная гидродинамика (МГД) изучает течения электропроводной сплошной среды при наличии магнитного поля. К классу электропроводных жидкостей относятся жидкие металлы, электролиты, плазма и расплавленные соли некоторых металлов. Далее рассматриваются элементы МГД применительно к жидким металлам, которые являются перспективными теплоносителями или рабочими телами в атомной и термоядерной энергетике, металлургии, химических и других технологиях. [c.52]

Проблемы термоядерной энергетики не могут быть решены без применения мощных сверхпроводящих магнитов. Для осуществления управляемого термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия необходимо удерживать в реакционном пространстве горячую тритий-дейтериевую плазму, нагретую до 10 -10 град. Только сверхпроводящие магниты способны создать поля такой мощности. Наиболее перспективными термоядерными реакторами являются установки типа То-камак , интенсивно разрабатываемые исследователями в разных странах, в том числе России, США, Японии. [c.830]

Советские ученые, инженеры, техники, работающие в области термоядерной энергетики, делают все от них зависящее для решения этой важнейшей научно-технической проблемы. [c.32]

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]

Основные проблемы построения энергетики на базе ИТС. Сегодня, в отличие от ядерной энергетики деления, не существует действующих энергетических установок ИТС, а в отличие от систем УТС с магнитным удержанием, нет пока экспериментального достижения G 1 в лабораторных условиях. Тем не менее, привлекательность и экономическая конкурентоспособность термоядерной энергетики в будущем связана с высоким физическим уровнем безопасности и экологической чистоты реактора. Рост стоимости добычи углеводородного сырья и делящихся материалов, а также стоимости хранения и утилизации отходов, будет стимулировать исследования и разработки в области УТС. При этом ИТС в составе будущей термоядерной энергетики несомненно найдет значительное место благодаря достоинствам взаимосогласованной системы драйвер — мишенный узел — реакторная камера, которые подробно обсуждались в гл. 4. [c.168]

По сравнению с другими топливами только для газа доля товарной добычи, используемая для выработки электроэнергии, больше, чем доля электроэнергии, получаемая от его сжигания. Это означает, что газовая отрасль больше, чем остальные добывающие отрасли, ориентирована на производство электричества. Но из табл. Е.2 следует, что газ закончится раньше остальных ресурсов, поэтому его доля должна быть уменьшена в пользу угольной и ядерной составляющих. В то же время экологические показатели ограничивают использование угля, а большие тепловые потери при выработке электроэнергии на АЭС и проблема радиоактивных отходов сдерживают развитие ядерной энергетики. Таким образом, первоочередными задачами являются повышение эффективности утилизации топлив и создание научной и технологической базы для перехода к новым видам энергоресурсов, на которых может существовать большая энергетика. Мы вновь приходим к выводу о необходимости термоядерной энергетики как стратегически обоснованного направления будущего развития. [c.226]

Особенности России в контексте мировых тенденций. Для России, обладающей значительной ресурсной базой, проблемы нехватки ресурсов могут показаться не особенно актуальными. Однако из-за больших расстояний, на которые нужно передавать энергию, проблемы транспортировки топлива или произведенной энергии выходят на первый план. Поскольку в России большая часть производимой энергии потребляется в тепловой форме и передача непосредственно тепла сопровождается такими потерями, которые делают невозможным его транспортировку на большие расстояния, то приходится перевозить большие объемы топлива, что требует постоянно растущих затрат. Кроме того, сжигание ископаемого топлива вблизи мегаполисов приводит к ухудшению и без того не очень хорошей экологической обстановки. Поэтому переход на экономичный и относительно чистый вид топлива в будущем неизбежен. Анализ перспектив развития энергетики России на основе имеющихся данных о ресурсах и уровне технологий, проводимый в этом разделе, показывает, что требования достаточности ресурса, экономичности его утилизации, безопасности и экологической чистоты работы энергетических установок плохо совместимы. Из рассматриваемых в перспективе возможностей этим требованиям в наибольшей степени отвечает термоядерная энергетика, поэтому необходима значительная интенсификация исследований в этой области. Однако эксперименты по ядерному синтезу очень дороги и энергоемки, поэтому наличие излишков первичных ресурсов является фундаментом, на котором может быть построена энергетика будущего. Такие излишки могут образоваться как в силу повышения экономичности использования ТЭР, так и в связи с уменьшением темпов роста численности населения. [c.231]

Пособие предназначено для студентов старших курсов энергофизического факультета, специализирующихся в области инженерных проблем термоядерной энергетики. [c.2]

Да, есть, но он очень далек. Устанавливает этот предел тепловой баланс земного шара. Ведь вся выра батываемая и используемая человеком энергия в конеч ном результате превращается в тепло и нагревает ат мосферу. Сегодня влияние человеческой деятельност в этом деле в планетарном масштабе практически не уловимо. Но завтра оно может быть весьма ощутимым Академик Н. Н. Семенов считает, что перегрев атмосфе ры начинается уже в том случае, если энергия, выраба тываемая человеком из ископаемых топлив (в том числе учитывается и термоядерная энергетика), составит 2—3 процента солнечной энергии, падающей на земной шар. [c.250]

Национальная конкуренция. Одним из важных. международных предприятий должен явиться совместный европейский проект Торус, который станет существенным вкладом в продвижение термоядерной энергетики в пределах ЕЭС. Совместно разработанная програ.мма включала работу международной группы ученых в Калхеме (Великобритания) по проблеме магнитного удерживания плазмы. По общему соглашению следующим шагом должны были быть экспериментальные работы по проекту Торус с затратами 60 млн. ф. ст. в период 1975—1980 гг. Комиссия ЕЭС после изучения ряда возможных мест проведения эксперимента рекомендовала Испру (Италия), где имеется неиспользуемое оборудование, принадлежащее ЕЭС, и большие количества электроэнергии. В феврале 1976 г. Великобритания, Франция и ФРГ выступили против этого предложения, предлагая пункты на своей территории, а также в Бельгии. Решение о выборе места проведения эксперимента было отложено Советом министров ЕЭС, что привело к бюджетным осложнениям, а также к потере специалистов и времени в тот момент, когда проект мог стать ведущим в научном отношении в условиях сильной конкуренции в этом направлении со стороны США и Японии. В конечном счете пунктом был выбран Калхем. [c.300]

Возможности использования атомной, а в будущем — термоядерной энергетики практически неиссякаемы. Применение радиоактивных методов контроля и управления процессами npsJi автоматизации, которая в дальнейшем станет основным средством управления производственными процессами, открывает воз- [c.3]

Реакции D — D (первые две из четырех рассматриваемых) возможны в дейтерии примерно с одинаковыми (и значительно меньшими, чем две другие реакции) вероятностями. Существенно меньше и кинетические энергии образующихся ядер ( 4 МэВ в каждой из них). В реальных условиях в дейтерии будут идти также реакции D — Т и D — Не, поскольку Т и Не образуются в D — D-реакциях. Поэтому усредненное значение энергии реакции будет значительно больше 4 МэВ. Однако несомненное достоинство D — D-реакций в том, что для их реализации необходим только дейтерий — термоядерное топливо, запасы которого в природе практически неограннчены. На это указывают обычно в первую очередь при рассмотрении перспектив и достоинств термоядерной энергетики. Другое достоинство также очевидно — ни в одной из реакций синтеза не образуются долгоживущие радиоактивные нуклиды. Правда, в двух из них присутствует тритий. Эта особенность является наиболее потенциально опасной для окружающей среды в связи со значительным эффектом биологического воздействия радиоактивного трития. [c.152]

Рассмотренный реактор относится к разряду так называемых гибридных термоядерных реакторов. В них сочетаются реакции синтеза (в плазме) и деления (в бланкете) ядер. Анализируя баланс энергии термоядерной электростанции (ТЯЭС), упрощенно изображенный на рис. 13.2, нетрудно понять, почему таким реакторам будет отдано предпочтение на начальном этапе развития термоядерной энергетики. [c.160]

Поэтому исследования по разработке и испытанию молибденовых сплавов для термоядерных реакторов очень актуальны, так как решение проблемы термоядерной энергетики позволи г сделать энергоснабжение человечества неограниченным. Президент АН СССР академик А. П. Александров в своем выступлении на XXV съезде КПСС заявил, что предполагается ... и расширение областей применения атомной энергетики, и включение в эиергопроизводство в конце столетия термоядерных источников, МГД-генераторов... [1а]. При разработке будущих [c.14]

В настоящее время создание модели промышленного термоядерного реактора сдерживается нерешенными инженерными проблемами, главной из которых является отсутствие подходящих материалов для стенок бланкета и узлов реактора. Наибольшее достижение получено в исследовании Токамака . В 1975 г. в результате усилий многих научно-исследовательских и конструкторских организаций и заводов в СССР была создана большая термоядерная установка Токамак-10 . Предполагается, что на этой установке будут получены данные, необходимые для проектирования демонстрационного термоядерного реактора Токамак-20 , в котором ток в тороидальной камере будет достигать 5—6 миллионов ампер, а объем плазмы — 400 м . Этот демонстрационный реактор позволит продолжительно работать с дейтериево-тритиевой плазмой и детально изучать поведение материалов в мощном потоке нейтронов, а также решать ряд инженерно-технических вопросов термоядерной энергетики, К ним относятся создание жаро- и радиационно-стойкого материала стенки реактора, создание сверхмощной электромагнитной системы из сверхпроводников, отработка всех конструктивных узлов и технологических систем на длительный (до десятка лет) ресурс работы и т. д. [c.15]

С конца 70-х годов интерес к скайшайн возрос в связи с увеличением числа и мощности энергетических реакторов, ускорителей, хранилищ ядерного топлива, установок для его переработки, широким использованием мощных источников излучения в промышленности, например при дефектоскопии, в медицине при лечении онкологических заболеваний, перспективами развития термоядерной энергетики. Заметим, что медицинские установки могут располагаться в густонаселенных районах. [c.324]

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]

Основная трудность этого направления термоядерной энергетики состоит в весьма малой эффективности преобразования электрической энергии, используемой для зарядки лазеров, в лазерный импульс. Достигнутый к. п. д. этого преобразования не превышает десятых долей процента. Отмеченная трудность, над преодолением которой работают ученые как в СССР, так и за рубел<ом [3], не меняет общей оценки этого направления, как одного из самых перспективных. [c.259]

ИТС является важным альтернативным направлением развития термоядерной энергетики исследования по ИТС проводят мн. научные центры в ФРГ, США, СССР, Япопии и Великобритании. [c.212]

В качестве первого шага на пути создания термоядерной энергетики представляется Т. р., работающий на DT смеси за счёт большей скорости протекания реакций, чем при др. реакциях синтеза. В перспективе рассматривается возможность создания малорадиоактивного Т. р. на смеси D с Не, в к-ром осн. энергию несут заряж. продукты реакции, а нейтроны возникают лишь в DD и в DT реакциях при вьп-орании рождающегося в DD реакциях трития. В результате биол. опасность Т. р. может быть, по-видимому, снижена на четыре-пять порядков величины по сравнению с ядерными реакторами деления, отпадает необходимость промышл. обработки радиоакт. материалов и их транспортировки, качественно упрощается захоронение радиоакт. отходов. Впрочем, перспективы создания в будущем экологически чистого Т. р. на смеси D с Не осложняются проблемой сырья естеств, концентрации изотопа Не на Земле составляют миллионные доли от изотопа Не. Поэтому возникает трудный вопрос получения исходного сырья, напр, путём доставки его с Луны. [c.107]

Развитие многих отраслей новой техники поставило перед учеными, работающими в области теплообмена, ряд новых задач. Так вдерная и ракетная техника, а затем и мощная электроника потребовали исследований теплообмена при огромных плотностях теплового потока - несколько мегаватт (десяти и даже сотен мегаватт на квадратный метр), космическая техника предусматривает исследования теплообмена в состоянии невесомости или в условиях очень сильных полей гравитации, криогенная техника - при гелиевых температурах, а плазменная техника предусматривает МГД-генераторн и, в перспективе, термоядерная энергетика - исследование теплообмена при сверхвысоких температурах. [c.3]

Однако ограниченный объем этой книги не позволил отметить такой важный научный аспект квантовой электт роники, как лазерный термоядерный синтез, в основе которого лежит идея Н. Г. Басова, высказанная еще в 1962 году, об использовании лазерного излучения для получения термоядерной плазмы. Устойчивость светового сжатия — кардинальная проблема в лазерном термоядерном синтезе. В 1975 году ученые ФИАНа и Института прикладной математики АН СССР предложили принципиально отличную от американской схему лазерного термоядерного синтеза. Советские установки Кальмар и Дельфин и американские Шива и Гелиос способствовали прогрессу в разработке сверхмощных лазерных комплексов для термоядерной энергетики будущего. [c.181]

На сегодняшний день по запаса1л материалов нет ограничений для широкого развития термоядерной энергетики. [c.120]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...