Термоядерные реакторы

Развитие ядерной физики привело к пониманию физической природы источников энергии Солнца и звезд. За последние 20—25 лет сложилось представление о звездах как о гигантских самоподдерживающихся термоядерных реакторах. [c.335]

Совершенствование вычислительной техники и развитие теории численных методов способствуют расширению круга задач, решение которых становится возможным на основе математического эксперимента. Особое значение математический эксперимент приобретает в случаях, когда решение задачи другими способами невозможно или чрезвычайно затруднено. Так, например, точное определение -за короткий промежуток времени траекторий движения космических объектов и выбор оптимальной траектории спуска их на Землю или другие планеты не могут быть выполнены иначе, как на основе математического эксперимента при исследовании явлений и процессов в плазме, термоядерных реакторах и т. д., протекающих при высоких температуре и давлении, когда зачастую физический эксперимент технически трудно осуществим или даже невозможен, математический эксперимент позволяет определить необходимые параметры системы. Предварительный численный эксперимент может избавить исследователя от риска, связанного [c.52]

Электронные нейтрино Ve рождаются при Р" -распаде. Ядра с таким способом распада образуются в термоядерных реакциях (см. гл. XI, 1). Поэтому мощным источником нейтрино должно являться Солнце, представляющее собой естественный термоядерный реактор. [c.490]

Поэтому создание термоядерного реактора упирается в технологическую проблему создания долгоживущей высокотемпературной плазмы. [c.589]

Трудности создания термоядерного реактора при этом, однако, не исчезают, а переносятся с проблемы удержания горячей плазмы на проблему мгновенного (т. е. за время, меньшее R/v) ее нагревания до температуры Г 10 кэВ. При твердотельной плотности п = 4,5 10 см (плотность замороженной равнокомпонентной d—t-смеси) необходимая для нагревания плазмы энергия [c.593]

Только после решения этих и ряда других физико-технических проблем станет возможным сравнение технических и экономических показателей ядерных и термоядерных реакторов. [c.596]

Для поддержания работы термоядерного реактора, наоборот, необходима значительная доля выделяющейся в реакции энергии, а возникающие нейтроны не нужны. [c.597]

Подобные колебания происходят с суточным и годовым циклом в грунте Земли и других планет. Радиолокационные измерения параметров этих колебаний на Луне позволили оценить теплофизические свойства грунта вблизи ее поверхности. Мощное импульсное тепловое воздействие на стенки и, следовательно, возникновение температурных волн характерно для проблемы лазерных термоядерных реакторов. [c.29]

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]

I — термоядерный реактор 2 — тепловой преобразователь 3 — система инжекции 4 — магнитная система [c.285]

КПД термоядерного реактора может быть определен в виде отношения [c.286]

В качестве примера рассмотрим лазерный термоядерный синтез, при котором термоядерные микровзрывы вызываются лазерным излучением. Для обеспечения положительного выхода энергии в рассматриваемой системе лазер -термоядерный реактор — тепловой преобразователь должны быть выполнены определенные условия. [c.286]

Энергия лазерного излуче- ния, кДж Масса мишени, мг Коэф- фици- ент уси- ления X Энергия термоядерного реактора Eff, МДж Полное число нейтро- нов [c.287]

При разработке энергетических термоядерных установок первостепенное значение приобретают инженерные проблемы. Последние обзоры [1, 2] в числе важнейших выделяют вопросы создания конструкционных материалов для различных узлов термоядерных реакторов (ТЯР). Использование температуроустойчивых покрытий, обладающих широким диапазоном физико-химических и конструктивно-технологических свойств [3], позволяет решить ряд задач создания ТЯР. [c.195]

Это будет рубеж перехода от этапа физических исследований к этапу технологическому. Первые промышленные термоядерные реакторы могут появиться к концу этого столетия [31]. [c.166]

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 последнее время большое внимание уделяется использованию термоядерных реакторов. Композиционный материал, такой как металлический лист, покрытый керамикой, или слоистый — металл — керамика — металл, предполагается использовать в качестве изоляции, обладающей хорошей совместимостью с жидким литием [9, 15, 21]. Такая конструкция реакторов должна найти широкое применение в будущем, поэтому использование в них композиционных материалов представляет огромный интерес. [c.461]

Однако вряд ли от них потребуется такая самоотверженность, ибо второй путь — осуществление реакции синтеза — должен привести к созданию земного искусственного Солнца — термоядерного реактора, который навсегда снимет с повестки дня энергетическую проблему. Вопрос только, как зажечь плазму. Однако советские [c.42]

Наибольшее количество избыточной энергии на килограмм реагентов приходится Па реакцию синтеза дейтерий — тритий, представленную в (2.4). Но в природе обычно третий не встречается, и потому желательно получать требуемое количество трития в самом реакторе. В этом смысле термоядерный реактор является реактором- размножителем , и это его свойство является наиболее опасным для окружающей среды. Согласно оценке уровень радиоактивности в термоядерном реакторе мощностью 5 ГВт в любой момент времени будет составлять 7-10 Бк трития. Такая радиоактивность сопоставима с наиболее опасной радиоактивностью изотопа йода 1, который образовался бы в реакторе деления аналогичной мощности, но биологическое воздействие радиоактивности трития существенно отличается от воздействия радиоактивности изотопа йода Проблема обращения с тритием должна решаться весьма тщательно. Это, однако, не означает, что ее решение представляет такие же технические сложности, какие возникают при решении проблемы удержания высокотемпературной плазмы. [c.42]

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]

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]

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]

Сборник состоит из статей, посвященных проблеме выбора материалов для первой стенки термоядерного реактора и работоспособности последней. Рассмотрен широкий круг явлений радиационной физики, факторов материаловедения и вопросов создания принципиально новых материалов. [c.111]

В термоядерных реакторах вместо дорогостоящих урана и плутония в качестве топлива используются тяжелые изотопы водорода — дейтерий и тритий. Дейтерий сравнительно дешевым способом может быть получен из воды. Тритий получается искусственным путем. [c.319]

Таким образом, в термоядерном реакторе решается проблема топлива . [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]

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]

К настоящему времени Не сделан выбор в пользу определенной комбинации многослойных материалов (и технологий их получения) -ДЛЯ дивсрторных пластин термоядерного реактора (ТЯР), температ а которых может превышать 1500К. Многослойной в большинстве со-времеыных проектов ТЯР является и первая стснка, изготовленная иЗ стали и защищенная пластинками графита, молибдена, карбида титана и т. п. Правда, рассматривается возможность [1] эксплуатации и не защищенной ПС, поскольку элементы соединения могут стать дополнительными источниками облегченного разрушения конструкции за счет циклического теплового воздействия плазмы. Это замечание относится и к многослойным пластинам. [c.195]

Гораздо труднее получить управляемый цепной процесс синтеза. Трудности связаны с тем, что для получения в управляемом процессе синтеза достаточно большого энергетического выигрыша (например, 100 вт1см ) надо нагреть до очень высокой температуры ( 10 °) концентрированную i ( 10 ча-стиц1см ) плазму и затем поддерживать ее в таком состоянии в течение длительного времени внутри заданного объема термоядерного реактора. Необходимая длительность существования высокотемпературной плотной плазмы определяется вероятностью взаимодействия дейтонов при данной температуре и плотности. [c.481]

Необходимые концентрации энергии могут быть в принципе созданы с помощью лазеров (Н. Г. Басов, О. Н. Крохин, 1962) и импульсных пучков релятивистских электронов (Е. К. Завойский, 1968). В обоих этих методах уже сейчас уверенно регистрируются 14-мегавольтные термоядерные нейтроны (остающиеся 3,6 МэВ приходятся на ядро jHe ). Однако на пути создания термоядерного реактора высокой плотности все еще остаются значительные трудности. Перспективы создания лазерного термоядерного реактора зависят от того, в какой мере на опыте удастся осуществить предсказанное теоретически сильное (в 10 —10 раз) сжатие мишени под действием сферически симметричного лазерного импульса, специальным образом зависящего от времени. Действительно, в отсутствие сжатия необходимая для нагревания твердотельной плазмы энергия равняется десятку мегаджоулей. Наиболее мощные лазеры, например установка Шива в Ливерморской лаборатории США, обладают энергией в импульсе около 10 кДж. Лазеры с энергией в импульсе 10 —10 Дж появятся, видимо, не скоро. При тысячекратном сжатии мишени необходимая энергия согласно (11.40) уменьшается в миллион раз, так что появляется возможность уже с современными лазерами достичь условия (11.36) Лоусона. В лазерных системах достижение критерия Лоусона, однако, не будет означать, что мы находимся накануне их промышленного использования. Дело в том, что при нагревании плазмы лазерами используется не электрическая, а световая форма энергии, которая получается из электрической с к. п. д. порядка 1%. Поэтому для промышленного применения лазерных систем критерий Лоусона нужно превзойти по крайней мере в 100 раз. Создание демонстрационного лазерного термоядерного реактора специалисты прогнозируют к 2000 г. [c.594]

Серьезным недостатком ядерных энергетических установок крупного масштаба является образование большого количества радиоактивных отходов, надежное захоронение которых является сложной экологической проблемой. Радиоактивные отходы от термоядерных реакторов (при сравнимой полезной мощности) по оценкам специалистов могут быть примерно на три порядка ниже. Это различие сотрется при переходе к комбинированным ядерно-тер-моядерньш системам. [c.598]

В настоящее время лазеры из уникальных лабораторных приборов стали широко применяемыми установками, без которых нельзя представить себе современную науку и промышленность. Лазеры используют в электронной технике и технологии для сварки и пайки, создания прецизионных элементов микросхем, напыления пленок и др. Неограничены также возможности применения лазеров в радиотехнике. Простейшие расчеты показывают, что оптический диапазон частот в 50 000 раз шире радиодиапазона. Так, только в диапазоне видимого света (0,4—0,7 мкм) могут одновременно работать 80 миллионов телевизионных каналов со стандартной полосой пропускания 6,5 Мгц. Кроме того, лазеры широко используют в медицине, геологии, металлообработке и др. Но, пожалуй, наиболее важным является создание на их основе лазерных термоядерных реакторов. [c.57]

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]

В термоядерных энергетических установках основная часть энергии выделяется в виде теплоты при относительно низких температурах. Поэтому для преобразования теплоты термоядерных реакторов как квазистационарных, так и импульсных наиболее перспективными являются тепловые циклы и схемы с МГД-генератором в сочетании с паро- [c.287]

Всевозрастающий интерес ученых, инженеров и технологов к физике плазмы связан с необходимостью решения ряда важнейших фундаментальных и прикладных задач, в которых плазма должна выполнять сложную роль и высокотемпературного рабочего тела, и носителя электрических зарядов, и источника электромагнитных излучений в широком диапазоне длин воли, н электромагнитной силовой динамической системы, и активной среды с инверсной населенностью. К таким задачам относятся создание управляемых термоядерных реакторов, магиитогидродинамических преобразователей тепловой энергии в электрическую, электрореактивных плазменных ДЕ)И1 ателей для космических аппаратов, мощных лазеров на основе низкотемпературной плазмы сложного состава в качестве активной среды, гмазмохи-миЧеских реакторов, плазменно-технологических установок для плй вки резки, сварки и пайки металлов, нанесения различных покрытий и др. [c.384]

Будущие термоядерные реакторы мыслятся пока двух типов — стационарные и пульсирующие. В первом реакция между дейтерием и тритием будет протекать в форме медленного стабильного пламени , во втором — в форме повторяющихся взрывов умеренной мощности. Исследуется возможность осуществления коротких импульсных термоядерных нроцессов с помощью лучей лазера, ре.лятивистских электронных пучков и коммуляцнонного способа получения мощных мегагаусспых полей и давлений в миллионы бар. [c.165]

Дальнейшая программа работ предусматривает создание в начале 80-х годов демонстрационного термоядерного реактора-то-камака. Это должна быть установка с полномасштабной дейтерне-во-тритиевой плазмой, самоподдерживающейся реакцией и выде- [c.165]

Из непрерывно возобновляемых ресурсов энергии мы непооредственно используем лишь электромагнитное излучение Солнца — естественного термоядерного реактора . Благодаря доставляемому им теплу и лучистой энергии Земля покрыта пышной растительностью, за счет которой существуют животный мир и в конечном итоге — человек. И только ничтожная доля энергии рек, ветра и т 1пла недр Земли (выбросы горячих источников) служит нам в натуральном виде — без превращения в непосредственно используемые виды энергии, будем называть их полезными. [c.134]

В электроэнергетике капиталоемкость будет расти гораздо медленнее, чем в топливной промышленности, несмотря на значительное увеличение в структуре вводимых мош ностей доли атомных электростанций, стоимость которых выше стоимости станций на органическом топливе. Основными факторами, сдерживающ,ими удорожание электроэнергетического строительства в ближайшие двадцать лет, станут дальнейшее укрупнение единичной мош ности основного и вспомогательного оборудования и станций в целом, ввод более дешевых маневренных электростанций, внедрение новых технологических решений, дальнейшая индустриализация и повышение производительности труда в строительстве станций и сетей. Однако в конце XX в. еш,е ош,утимее будет влияние факторов, повышающ,их капиталоемкость электроэнергетики усложнение условий выбора плош адок для крупных электростанций, продвижение энергетического строительства в северные районы, ужесточение норм выброса вредных веп ,еств в атмосферу, увеличение затрат в природоохранные мероприятия в обеспечение надежности и безопасности АЭС и т. д. На ускорении роста удельных капиталовложений может сказаться распространение в начале следуюш,его столетия реакторов-размножителей, а также гибридных термоядерных реакторов, которые, как ожидается, будут дороже обычных атомных станций. [c.24]

Препятствия на пути промышленного освоения энергии термоядерного синтеза труднопреодолимы. Возможность осуществления процесса управляемого термоядерного синтеза будет выявлена в текущем десятилетии после решения ряда научных проблем. Число инженерных проблем, которые должны быть решены, прежде чем первая промышленная установка вступит в действие, также огромно. При современном уровне технологического развития пока невозможно оценить вероятную стоимость термоядерной электростанции и ее надежность, что в итоге определяет экономическую оправданность применения термоядерного реактора. Если программа исследований и разработок будет выполняться в соответствии с намеченными сроками и не возникнет непредвиденных проблем (включая организационные препятствия), то, вероятно, к концу этого столетия демонстрационная термоядерная установка войдет в строй. Значительного вклада от энергии термоядерного синтеза в национальное производство элек-90 [c.90]

В настоящее время все более ощущается нехватка энергии, происходит ее удорожание. Многие реализованные или предполагаемые к рализации проекты, разработанные с учетом дефицита энергии, предусматривают использование криогенных температур. К ним относятся использование сжиженного газа как средства распределения энергии сверхпроводящие генераторы, моторы и системы передачи электроэнергии новые способы получения энергии, такие как МГД-генерато-ры и термоядерные реакторы, применение жидкого водорода в качестве топлива для энергетических установок на транспорте. Данная статья посвящена одному из напр"авлений в этой области — ограниченному использованию криогенных жидкостей в ядерной энергетике. [c.88]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...