Особенности термоядерных реакторов

ОСОБЕННОСТИ ТЕРМОЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ [c.158]

Несмотря на то что при разработке термоядерных реакторов будет широко использоваться опыт работы материалов в ядерных реакторах, проблема материалов в этом случае стоит еще более остро, чем для быстрых реакторов. Это обусловлено прежде всего особенностями процесса передачи энергии ядерных реакций. Известно, что около 88% всей энергии деления выделяется в топливе в виде кинетической энергии осколков деления и энергии -излучения и только примерно 12% выносится у-излучением ( 9,4%) и нейтронами ( 2,5%) за пределы топлива и поглощается конструкционными материалами. Это дает конструктору ядерного реактора определенные возможности для подбора материалов в соответствии с их назначением. Например, ядерное топливо, подвергающееся наиболее мощному радиационному воздействию, обычно стремятся сделать максимально стойким к этому воздействию, в меньшей степени заботясь о его конструкционных свойствах, так как роль несущего элемента обеспечивает оболочка, в которую оно заключено. [c.10]

Применение законов сохранения энергии и числа частиц позволяет выяснить нек-рые общие требования, предъявляемые к термоядерному реактору, не зависящие в первом приближении от к.-л. особенностей технол. или конструктивного характера. На рис, 1 изображена принципиальная [c.231]

Когда национальная программа развития энергетики была представлена в конгрессе, ожидалось, что ее рассмотрение займет несколько месяцев, а ряд наиболее сложных позиций програм.мы будет существенно пересмотрен. Среди главных направлений программы были экономия энергии и увеличение роли угля использование тепловых или обычных ядерных реакторов в качестве последнего средства приостановка сооружения реакторов-размножителей при одновременном развитии исследовательской работы в этом направлении и в направлении термоядерного синтеза развитие исследований по возобновляемым источникам энергии, в особенности по солнечной и геотермальной энергии, которые будут являться основой энергетической политики в весьма отдаленной перспективе. В области энергопотребления был принят принцип применения политики цен для экономии энергии при разрешении повышения цен на нефть и нефтепродукты до мирового уровня. Подобная политика усиленно обосновывалась и в одной из работ 1979 г. [108]. [c.285]

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]

Второе слагаемое отражает особенности преобразования энергии в установках термоядерного синтеза. КПД электростанции т) очень чувствителен к величине этого члена, представляющего относительные затраты энергии на инициирование микровзрыва. Для удержания КПД установки Г) на приемлемом уровне необходимо, чтобы величина этих потерь не превышала нескольких процентов. Данное требование налагает ограничения на минимально допустимые значения КПД драйвера щ и на коэффициент усиления в реакторе. [c.95]

Выбор единичной мощности энергоблока ИТС. Термоядерная мощность реактора равна EfU — произведению энергии E , выделившейся при микровзрыве, и частоты повторения импульсов и. Частота г/ слабо связана с энергией Ef и зависит от конструктивных особенностей реактора (защиты первой стенки, способа очистки камеры реактора и др. факторов). Характерные значения г/ оцениваются в современных проектах в интервале от одного до нескольких герц. Термоядерная энергия Ef является критическим параметром при конструировании реактора. Чем выше Ef, тем труднее создать работоспособную долгоживущую камеру реактора ИТС. Поэтому естественно стремление иметь в проекте реактора умеренные значения Ef. Однако в энергоустановках ИТС возникают ограничения на минимальное значение Ef. [c.104]

Особенности реакторов ИТС на основе тяжелоионного драйвера. Главной целью настоящего раздела является определение основных параметров энергетической установки на базе инерциального термоядерного DT-синтеза с концепцией драйвера и мишени, предложенной в [8, 26]. Оценки основных параметров такой установки, увязанные в единую, согласованную систему, позволяют получить целостное представление об энергетической концепции, которую можно развить на этой основе, а также обнаружить ее сильные и слабые стороны. [c.105]

Сверхбыстродействующие системы УТС с инерционным удержанием. Трудности, связанные с магн. удержанием плазмы, можно в принципе обойти, если сжигать ядерное горючее за чрезвычайно малые времена, когда нагретое в-во не успевает разлететься из зоны реакции. Согласно критерию Лоусона, полезная энергия при таком способе сжигания может быть получена лишь при очень высокой плотности рабочего в-ва. Чтобы избежать ситуации термоядерного взрыва большой мощности, нужно использовать очень малые порции горючего, исходное термоядерное топливо должно иметь вид небольших крупинок (диам. 5 мм), приготовленных из смеси дейтерия и трития, впрыскиваемых в реактор перед каждым его рабочим тактом. Главная проблема здесь заключается в быстром подведении необходимой энергии для разогрева крупинки горючего. К 1982 решение этой проблемы возлагается на применение лазерного излучения или интенсивных сфокусированных пучков быстрых заряж. ч-ц. Исследования в области УТС с применением лазерного нагрева были начаты в 1964 использование релятивистских электронных пучков и в особенности ионных пучков находится на ещё более ранней стадии изучения. [c.786]

Другая важная особенность термоядерного реактора связана с тем, что выделяющаяся в нем энергия, независимо от ее происхождения (источников), рано или поздно превращается в тепловую в первой стенке и различных зонах бланкета. Кроме энергии, выделяемой в реакциях, происходящих непосредственно в бланкете, сюда передается энергия термоядерных нейтронов практически сразу после их обрйзования и с некоторым запаздыванием— энергия плазмы (за счет различных механизмов потерь энергии из плазмы). Это означает, что именно через бланкет должен циркулировать теплоноситель для отвода теплоты и последующего ее использования. [c.159]

Особенность проектируемых реакторов — работа в импульсном режиме. Цикл начинается с тщательного вакуумирования тороидальной камеры и заполнения ее газовой топливной смесью, которая затем ионизуется электрическим разрядом специальными системами. Полученная плазма разогревается сначала собственным током в течение нескольких секунд, а затем дополнительно инжекторами, после чего начинается самоподдер-живающаяся термоядерная реакция, которая длится несколько минут (или несколько десятков минут). Заряженные частицы удерживаются в плазме около 1 с, поэтому вскоре начинается их взаимодействие с первой стенкой (за исключением частиц, выведенных в дивертор). В результате материал стенки частично распыляется и попадает в плазму, которая быстро остывает горение топлива прекращается. После этого содержимое вакуумной камеры откачивается и цикл повторяется заново. Пауза между рабочими частями последовательных циклов длится десятки секунд. [c.159]

В рамках как магнитного, так и инерционного удержания плазмы существуют несколько направлений и, следовательно, несколько типов сиотем, которзе могут быть положены в основу концепции термоядерного реактора.Кавдая из них имеет свои особенности и различный уровень проработки. [c.10]

Теперь мы можем в достаточно общем виде проанализировать работу термоядерного реактора вне зависимости от его конкретных конструктивных особенностей. Для этого запищем уравнение энергетического баланса реакторе. [c.19]

Сегодня у специалистов мало сомнений, что однократное зажигание термоядерного топлива с массой 1 мг в лабораторных условиях может быть достигнуто в ближайшее десятилетие с помощью мощных лазеров или мощного импульсного электрического разряда (Z-пинча). Достижение условий поджига обогатит ИТС бесценными экспериментальными данными по устойчивости обжатия топливных капсул, симметрии облучения, профилю энерговложения, необходимых для достижения температур и плотностей плазмы при зажигании. Кроме того, будут получены новые уникальные результаты по фундаментальной физике высокой плотности энергии в веществе. Однако этого недостаточно. Параллельно с движением к этой важной, но не единственной, цели международное научно-техническое сообщество ИТС под эгидой МАГАТЭ [3] в настоящее время сосредотачивается на проблемах, непосредственно связанных с построением основ энергетики ИТС обеспечение частотного режима работы драйвера с высоким КПД разработка согласованной системы драйвер — мишенный узел — реакторная камера обеспечение эффективной утилизации энергии микровзрывов в камере реактора при импульсной нагрузке с частотой следования импульсов 1-10 Гц обеспечение воспроизводства термоядерного топлива обеспечение экологически и экономически конкурентоспособных показателей теплового цикла. При этом следует принять во внимание, что ИТС имеет ряд важных отличительных особенностей. Так по срав- [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...