Термоядерная плазма

Для прямого фотолиза воды предлагается использовать ультрафиолетовое излучение, возникающее в термоядерном реакторе. Подобный вид радиации, как правило, отсутствует при термоядерной реакции в смеси дейтерий — тритий, однако ее можно вызвать искусственно путем инжекции в термоядерную плазму какого-либо тяжелого элемента. Это направление исследовалось не столь интенсивно, как термохимический метод. Создается впечатление, что предстоит еще решить множество фундаментальных и чисто технических проблем. Например, как добиться того, чтобы при обратной реакции не уменьшалось количество получаемых газов — водорода и кислорода [c.123]

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]

Термоядерная плазма и диамагнетизм [c.106]

Допустим теперь, что мы нашли способ нагрева плазмы до таких фантастических температур, но как удержать и стабилизировать термоядерную плазму хотя бы на время, необходимое для извлечения полезной энергии Звезды удерживают свою плазму силой своего собственного веса, и, в частности, такая сравнительно легкая звезда, как Солнце, имеет массу, в 332 000 раз превышающую массу Земли, а значит, и ее гравитационные силы намного больше земных. Очевидно, что в земных лабораториях невозможно получить подобные гравитационные силы для удержания термоядерной плазмы. К счастью, природа любезно предоставила другой, не менее эффективный способ хранения — диамагнетизм. Как известно, диамагнитное вещество выталкивается из более сильных областей магнитного поля по направлению к более слабым. Многие вещества, в том числе и такие, как стекло и вода, обладают некоторой степенью диамагнетизма даже в обычных условиях (правда, довольно незначительной). Наиболее ярко диамагнетизм проявляется, как ни странно, либо при самых низких, либо при самых высоких температурах. На самом деле этот факт вовсе не парадоксален, если обратиться к первопричине сильного диамагнетизма. Дело в том, что он является результатом крайне высокой электропроводности, приводящей к наличию сильных электрических токов, которые и создают магнитные поля, по своему действию противоположные внешнему магнитному полю. Правда, электропроводность металлов при температурах, близких к [c.107]

Тепловыделяющие элементы 80 Теплоноситель 71, 80, 83 Термоэлектрические генераторы 126 Термоэлементы 126 Термоядерная плазма 106, 108 Термоядерное топливо 95, 99, 103 Термоядерные реакторы 91, 100, 107, 114 Трансурановые элементы 116, 127 Тритий 22. 94. 100 Тяжелая вода 68, 84, 103 [c.139]

При исследовании плазмы приходится сопоставлять ее температуру либо с энергией ионизации атомов, либо с энергией теплового движения частиц плазмы. К тому же характерные температуры термоядерной плазмы велики по сравнению с теми, к которым мы привыкли. Поэтому более наглядным и удобным для сопоставления с привычным оказывается значение температуры в единицах энергии (1 эВ соответствует 11 600 К). Этим часто пользуются, поскольку типичная энергия теплового движения частиц Е однозначно связана с температурой среды Г (E—kT, где k — постоянная Больцмана). [c.153]

Для поддержания требуемой температуры плазма должна подогреваться. Подогрев термоядерной плазмы возможен за счет энергии, выделяемой в самих реакциях синтеза ядер. Той ее части, которая превращается в кинетическую энергию ядер топлива, может оказаться достаточно для инициирования последующих реакций и, значит, поддержания цепной реакции синтеза. В плазме практически полностью остается энергия заряженных частиц, образующихся в реакциях кинетическая энергия нейтронов превращается в тепловую вне объема, занимаемого плазмой. [c.154]

Сейчас полностью ясна последовательность физических процессов, приводящих к образованию и инерционному удержанию термоядерной плазмы при симметричном облучении сферической мишени лазерными пучками. Независимо от структуры мишени это следующая последовательность [c.157]

Амбиполярные ловушки — открытые системы с улучшенными характеристиками продольного удержания плазмы — представляют собой длинный цилиндр с продольным магнитным полем и двумя относительно небольшими ловушками по торцам (рис. 9.53). Термоядерная плазма создается [c.539]

Резонансное поглощение лазерного излучения при наклонном падении на слой неоднородной плазмы. Продольные плазменные колебания. Еще одним (а для горячей термоядерной плазмы - наиболее важным) механизмом поглощения энергии световой волны, проявляющимся при наклонном падении света на неоднородную плазму, является так называемый механизм резонансного поглощения [5]. Такое поглощение происходит благодаря линейной трансформации поперечных электромагнитных волн в продольные плазменные. При наклонном падении в р-геометрии (т.е. при поляризации волны в плоскости падения) всегда имеется продольная (вдоль градиента концентрации) компонента электрического поля световой волны (рис. 2.7). На определенной глубине, где концентрация плазмы близка к критической для падающего электромагнитного поля, происходит резонансное преобразование энергии лазерного излучения в энергию сильно затухающих собственных плазменных колебаний. [c.84]

Отсюда следует, что высокие степени выгорания DT-горючего могут быть достигнуты только в плазме с очень высоким значением параметра pR. Так для выгорания трети массы топлива требуются значения параметра pR 3,25 г-см 2, для выгорания половины массы топлива pR = 6,5 г см 2. Таким образом, высокие коэффициенты усиления однородной термоядерной плазмы достигаются при значениях оптической толщины плазмы pR 3-5 в несколько десятков раз пре- [c.40]

Изложенные выше соображения позволяют представить себе наиболее выгодную для достижения высоких коэффициентов усиления конфигурацию плазмы сферической мишени инерциального синтеза. В момент максимального сжатия термоядерная плазма должна состоять из двух частей с различными параметрами. Центральная часть (область первоначального инициирования) должна быть нагрета до температур зажигания термоядерной реакции 5-10 кэВ и иметь параметр pR = 0,3 г-см 2, соответствующий пробегу а-частиц. Окружающая плазма должна иметь параметр pR = 3-5 г-см , соответствующий высокой степени выгорания, и как можно более низкую температуру. При такой конфигурации плазмы горение мишени происходит следующим образом. В центральной части мишени происходит зажигание реакции. Выделяющаяся термоядерная энергия идет частично на нагрев области первоначального инициирования за счет торможения в ней а-частиц, а частично идет на нагрев окружающих плотных слоев термоядерного [c.40]

Суи ествует высокотемпературная плазма. В недрах Солнца сжатая плазма имеет температуру свыше 10 ООО ООО К. Прн этой температуре атомные ядра сталкиваются с такой силон, что соединяются между собой. Происходят термоядерные реакции, приводящие к превращению водорода в гелий и выделению громадного количества энергии. Именно эта энергия, излучаемая Солнцем, н была до сего времени источником жизни. [c.290]

Поэтому вряд ли можно рассчитывать на широкое применение МГДУ, за исключением покрытия пиковых нагрузок в особых случаях, а в будущем — для использования энергии термоядерной плазмы. [c.168]

При нагревании мишеней до температур в несколько миллионов градусов дейтерий полностью ионизуется, превращаясь в термоядерную плазму. Для того чтобы управлять самоподдерживающейся реакцией синтеза, необходимо научиться ограиичивать и направлять процессы, происходящие в этой плазме. Каким же образом можно удерживать в повиновении термоядерную плазму в течение достаточно долгого времени, необходимого для извлечения из нее некоторого количества полезной энергии Над этой проблемой вот уже 30 лет работают ученые многих стран, и временами казалось, что задача вот-вот будет решена, однако возникали новые преграды, и окончательное решение вновь отодвигалось на неопределенный срок. Современное состояние данной проблемы можно охарактеризовать с некоторой долей оптимизма, но если даже управляемая реакция синтеза будет осуществлена в лабораторных условиях на рубеже 70—80-х годов, пройдет не менее еще одного десятилетия (а то и больше), прежде чем станет возможным ее использование в практических целях. А пока продолжается поиск наилучшего способа нагрева плазмы до необходимых температур, а также методов удержания термоядерной плазмы. [c.106]

Каким же образом можно использовать диамагнетизм термоядерной плазмы для ее удержа- р с. 35. Принцип действия магния В принципе для это- нитной бутылки. Высокотемпера- [c.108]

Применение лазеров для получения термоядерной плазмы, предложенное советскими учеными, основано на уникальном свойстве лазерного излучения — возможности концентрации энергии в малых объемах за короткие промежутки времени. Решающее значение для развития исследований в этом направлении имела идея американских физиков о сжатии твердой мишени при сферически-симметричном ее облучении. Теоретически доказана принципиальная возможность увеличения плотности дейте-рий-тритиевого льда от 0,2 до 2-10 г/см , т. е. в 10 тыс. раз. Для этого предлагалось использовать профилированный импульс лазерного излучения с таким изменением мощности во времени, при котором происходит сначала сжатие, а затем нагрев вещества. По сравнению с простым разогревом топливной мишени применение предварительного сверхсильного сжатия по- [c.156]

Эфф. частоты ЦИ умеренно-релятивистских электронов замагпиченной термоядерной плазмы лежат [c.109]

Па рис. 5 представлен спектр рентг. излучения периферийной области термоядерной плазмы токамака Т—10 кэВ, см ) с примесью [c.110]

ОТКРЫТЫЕ ЛОВУШКИ — разновидность магнитных ловуихек для удержания термоядерной плазмы в определённом объёме пространства, ограниченном в направлении вдоль поля. В отличие от замкнутых ловушек (токамаков, стеллараторов), имеющих форму тороида, для О. л. характерна линейная геометрия, причём силовые линии маги, поля пересекают торцевые поверхности плазмы (с последним обстоятельством и связано происхождение термина О. л. — они открыты с торцов). [c.489]

ПЕРЕСОЕДИНЁНИЕ магнитных полей в плазме — физ. процесс, связанный с высвобождением запасов магн. энергии, накапливаемой в разл. плазменных конфигурациях, и её преобразованием в кинетич. и тепловую энергию плазмы. Часть энергии, выделяемой при П., йожет передаваться небольшой группе частиц, ускоряемых при этом до очень высоких (иногда ультрарелятивистских) энергий. При П. обязательно изменяется топология магн. поля — возникают новые магн. структуры петли магн. линий, магн. острова, нейтральные точки и нейтральные линии магн. поля, течения плазмы. Процесс П. играет важную роль во мн. физ. явлениях, происходящих в космич. и термоядерной плазмах. [c.573]

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]

Промышленное производство технических сверхпроводящих материа-юв было освоено в мире к середине 70-х годов XX в. Активно разраба-гывались различные устройства, использующие явление сверхпроводимости, - от лабораторных магнитов для камерных научных исследований в физике, химии, биологаи до крупных, индустриального масштаба установок по магнитному удержанию горячей термоядерной плазмы или импульсные источники энергии большой мощности на базе индуктивных накопителей. [c.589]

Во-вторых, в МР-диапазоне лежит максимум интенсивности излучения горячей плазмы с температурой 50—-ЮОО эВ. Поэтому МР-излучение служит наиболее естественным источником информации о физических процессах, протекающих в таких объектах, как термоядерная плазма, Солнце, горячие звезды и т. п. В насгоя1цее время спектроскопия МР-диапазона с пространственным и временным разрешением —- самый надежный, но пока еще [c.3]

Сформировавшись как наука, голография постепенно начинает входить и в нашу повседневную жизнь. Сфера ее возможных практических приложений leoбычaйнo широка, и в этом нет ничего удивительного ведь по существу голография — чрезвычайно универсальный метод отображения и познания окружающего мира, который может равным образом использоваться фактически во всех областях человеческой деятельности, начиная от лингвистики и кончая исследованием процессов в термоядерной плазме. Главного приложения у этого метода также нет, как нет его, скажем, у линзы, которая применяется как в микроскопах, так и киноаппаратах, телескопах, биноклях и других устройствах. При таком изобилии возможностей весьма сложно дать достаточно полный обзор практических приложений голографии, более целесообразно ограничиться описанием методов, которые лежат в их основе. Методы голографии наряду со свойствами голограммы и ее закономерностями являются третьим основным компонентом этой новой науки. [c.102]

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]

Указанные условия увеличения эффективности преобразования энергии T]f противоположны условиям роста конечной плотности термоядерной плазмы. Это обстоятельство приводит к необходимости компромисса в выборе отношения масс оболочки-аблятора и термоядерного вещества, которое для реальных мишеней составляет 5-8. Имея в виду, что к моменту максимального сжатия испаряется 50-70% массы оболочки-аблятора, а отношение начальных плотностей DT-льда ( /9от =0,215 г-см ) и оболочки составляет 0,2-0,1, легко получить, что эффективность r]f преобразования кинетической энергии оболочки во внутреннюю энергию термоядерного вещества составляет 0,5-0,7. Таким образом, на основании изложенных данных можно сделать заключение, что эффективность преобразования энергии драйвера в энергию термоядерной плазмы при сжатии мишени под действием лазерного излучения должна находится в диапазоне 0,06-0, 17. [c.38]

Предотвращение потерь энергии, связанных с теплопроводностью, не означает, что энергоперенос на стенку будет прекращен. Остаются потери энергии, обусловленные излучением. Собственное тепловое излучение такой разреженной субстанции, как термоядерная плазма, будет невелико - на много порядков ниже, чем у черного тела при той же температуре. Главным механизмом, вызывающим интенсивное электромагнитное излучение горячей плазмы, является тодаожение [c.14]

Режим синхронизации мод можно дования термоядерной плазмы (см. щественная пространственная ориен- [c.740]

Теплоемкости определяются экспериментально (калориметрически), но они могут быть и вычислены теоретически, исходя из строения элементарных частиц и всего вещества в целом с достаточной степенью точности. При расчете теплоемкостей и энтальпий газов при высоких температурах, когда поглощение энергии газообразным веществом происходит вследствие возрастания энергии поступательного движения молекул, вращательного движения сложных молекул, колебательного движения атомов внутри молекул и расхода энергии на возбуждение электронных оболочек атомов, а в случае высокотемпературной плазмы (- 10 K) и на возбуждение ядерных структур (термоядерные реакции). Суммируя все расходы энергии, можно в общем виде представить уравнение теплоемкости газа следующим уравнением [c.255]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...