Бастапқы қуат көздері туралы мәлімет

Термоядролық энергия
Алғы сөз: Біз әдеттегідей туралы айтамыз термоядерном синтезі ретінде перспективалық энергия көзі. Бірақ мұнда сұрақ: тым пе ол ұзақ қалады тек «болашағы бар ма ? Өйткені, қарама-қайшылықты жағдай: энергияны бөлу ядролардың уран бұрыннан жұмыс істейтін атом электр станциялары, ал басқарылатын синтез ядролардың бермейді оң энергияның балансы. Дегенмен, соңғы процесі ашты » төрт жыл бұрын бірінші: 1934 жылы зертхана Э. Резерфорд атты синтез дейтерий ядролардың алумен трития. Ал бірнеше жылдан соң теоретиктер тапты қолайлы ядролық процестерді түсіндіретін механизм «жану» жұлдыздар, ол ұзақ болды неразрешимой. мұсаханов. Демек, рөлі термоядролық реакция ретінде ықтимал көзі үлкен мөлшерде энергия, осознана болды. Қандай қиындықтар тұрды және тұр жолында меңгеру осы көзі?

Пайда жаңа энергия
Басты себеп тұрақтылығын жұлдызды термоядролық реакциялар — еңгезердей мөлшері реакторлар, иә «және» времена цикл реакциялардың есептеледі миллиондаған жыл. Сол біздің шектелген ауқымы сотворить сияқты?

1945 жылы сонау Сахалинде оқушыда кешкі орта мектебінің директоры Олег Лаврентьева блеснула дерзновенная идеясы, ол сулила құру жасанды жер күн. Қалай жазған өзі Олег Александрович, ол «белгілеп берді принципі жылу оқшаулау электр өрісі толығымен ионизированного мақсатында газды өнеркәсіптік кәдеге жарату термоядролық реакциялар және ұзақ ойлау атына ұсынысты тікелей атына И. В. Сталин. Хат қалған жоқ, бірақ қайта ұсыныс ВКП(б) жұмыс істеп кетпеген лезде. 1954 жылы бұл идея, оказавшаяся өте жемісті, іске аспады атом энергиясы Институтында (ИЭА) . Пайда бірінші зерттеу токомак термоядролық қондырғысы. Кейіннен А. Д. Сахаров, академик, засвидетельствовал: «мынаны Растаймын маусым немесе шілде 1950 ж. мен рецензировал жұмыс О. А. Лаврентьева… жұмысымен Танысу Лаврентьева итермеледі ықпал ететін жеделдету менің бірлескен И. Е. Таммом бойынша магниттік термоизоляции жоғары температуралық плазма»

Бірақ шындық өте қиын. Белгілі болғандай тороидальном өріс бөлшектер әрбір айналымы болады смещаться саласындағы аса күшті шиеленіс (ішкі периметрі тороида) облысы әлсіз шиеленіс (сыртқы периметрі) және барлық плазма «вывалится» сыртқы қабырғасына үлгермей, денені дұрыстап қыздырып алу дейінгі температура термоядролық

Рас, шығу тез тапты: плазманы ұстау үшін тепе-теңдік күш сызықтары оның магнит өрісінің керек завить спираль бойынша. Жиырма жыл өткен соң бұл жұмыс тарихи рөл атқарғанын болды оной келген теориясы негіздерін токамак

1969 жылы халықаралық конференцияда Дубне болғандай, плазмасындағы токамак Т-3 қол жеткізілді фантастикалық үшін температура7-10 млн. градус. Басталды дүниежүзілік «жүгіну токамаки»

Қазір токамаках басқа, Ресей, жұмыс істейді АҚШ, Ұлыбритания, Франция, ГФР, Италия, Жапония, Қытай, Австралия, Ливия, Венгрия және басқа елдерде

Бұл тұйықталған магниттік жүйелерінде ережелер классикалық теориясы жұптық соқтығысу плазма бөлшектерінің, ол кезде оны күшейтуі ғалымдар, орындалады. Ал 1965 жылы танымал кеңестік физика Р. З. Садеев, а. А. Галеев және Л. М. Коврижных құрдық жаңа теориясын, кейіннен марапатталды Ленин сыйлығының

Шарттары басқарылатын ядролық синтез
«Энергетикалық тиімді термоядролық реакцияларға қатысады, ең алдымен, сутегі изотоптары-дейтерий (Д) және тритий (Т) . Бұл ретте екі реакциялар Д+Д және d Д+Т амӛз соңғы жүз есе тиімдірек, және барлық қазіргі заманғы қондырғыларда жүзеге асыруға тырысады, оның. Біріккен кезде, дейтерий ядролардың және трития құрылады тұрақсыз ядро, ол тез ыдырайды альфа-бөлшекті (ядро гелий-4) энергиямен 3,5 МэВ және нейрон энергиясын бар 14,1 МэВ (яғни 20% және 80% жалпы энергия тиісінше) : Д+Т 4 ++ (3,5 МэВ) +n(14,1 МэВ)

Іс күрделене түседі, бұл «дайын» трития табиғатта жоқ деуге болады. Бірақ шығу табылды: бұл изотоп жүргізіледі өзінде реакторда бірі-литий

Осылайша, термоядролық реакциялар, соның ішінде токамаках болады, мәні бойынша, «өртелуі» литий, бір грамм, оның бұл жағдайда сәйкес келеді тонне шартты отын. Ал қол жетімді қорлар литий Жер бетінде үш тәртібін өнімдірек қорлар органикалық отын, әрі добывать литий салыстырмалы түрде қиын емес

Алу үшін пайдалы энергия реакциялар ядролық синтез керек дәйекті түрде қол жеткізуге екі шекті жағдай: «оталдыру» реакциялар, яғни оң энергия балансы жүйесінде және дербес, самоподдерживающегося синтез, қазірдің өзінде талап етпейтін сыртқы «қыздыру» . Сонымен қатар, қажет белгілі бір тығыздығы мен тіршілік плазма кезінде осы температурада. 1957 жылы ағылшын физигі Дж. Lawson қабылданбады тиісті өлшемі: шығарма тығыздығы плазма n саны бөлшектің кубическом метрдегі көлемі) болу уақыты t (өлшенетін секундпен) температура Т=10 8-ден кем болмауы тиіс 2*10 20 с/м 3 . Осы жағдайларда, энергия теңгеріміне термоядролық реакциялар оң болады, яғни жалпы шығу энергиясын артық энергия қыздыруға

Бірақ қол жеткізу бірінші шекті жағдай -оталдыру — әлі қамтамасыз етеді, екінші, яғни самоподдержания реакциялар. Барлық үміт тек зарядталған ядро гелий. Олар удержались аймағында реакциялар, олардың энергиясын жетер оны самоподдержание, магнит өрісі болуы тиіс белгілі бір шиеленісті, ал плазма — белгілі бір көлемі V. Көбейтіндісі осы екі шаманың BV деп аталады фактор ұстап, дәрежесін сипаттайды өзін-өзі қамтамасыз етуге реакциялар

Токамаки: бұл қол жеткізілді?
Кестеде берілді негізгі параметрлері токомаков: R және r — үлкен және кіші радиустары плазма, V — оның көлемі, B — магнит өрісінің кернеуі, BV — фактор плазманы ұстау және W — жалпы қуаты қосымша көздерін, оның қыздыру (ол болады үш жолмен: адиабатическим қысуды плазма, инжекцией жылдам («ыстық» ) бейтарап атомдар мен жоғары жиілікті толқынмен)

АТАУЫ

R, М

r, М

V, М 3

B, Тл

VB, М 3 Тл

W, МВТ

Т — 3 Ресей

Бір

0,15

0,5

3,5

1,8

жоқ

Т — 4 Ресей

0,9

0,17

0,5

4,5

2,3

жоқ

Т — 7, Ресей

1,2

0,35

Үш

2,5

7,5

Бір

Т — 10 Ресей

1,5

0,37

Төрт

4,5

Он тоғыз

Төрт

Т — 15 Ресей

2,4

0,7

Жиырма төрт

3,5

Сексен бес

Он төрт

ТСП Ресей

1,06

0,29

1,8

Екі

3,6

Екі

PLT АҚШ

1,3

0,4

Төрт

4,5

Он тоғыз

Төрт

Doublett АҚШ

2,75

0,9

Қырық төрт

2,6

Жүз жиырма

Сегіз

JT — 60 Жапония

Үш

0,95

Елу төрт

4,5

Екі жүз қырық

Қырық

TFTR АҚШ

2,65

1,1

Алпыс төрт

5,2

Үш жүз отыз

Отыз

JET ЕУРОАТОМ

2,95

1,7

Жүз жетпіс

3,4

Бес жүз сексен

Елу екі

Т — 4 — мәні бойынша үлкейтілген моделі Т-3

Т — 7 — бірегей орнату, әлемде алғаш рет жүзеге асырылды қатысты ірі магнитті жүйе-бабына сверхпроводящим соленоидом базасында ниобата қалайы, охлаждаемого сұйық гелием. Басты міндет-Т — 7 орындалды: дайындалды болашағы үшін келесі буын сверхпроводящих соленоидов термоядролық энергетика. Ескеру үшін барлық күрделілігі осы міндеттерді айта кетейік, әрекеті әріптестеріміздің ГФР соорудить плазмалық қондырғыға W — 7 сверхпроводящей жүйесімен не удалась

Т — 10 және PLT— келесі қадам әлемдік термоядролық зерттеулерде, олар шамамен бірдей мөлшері тең қуат бірдей фактор ұстап қалу. Алынған нәтижелер бір-біріне ұқсас: екі реакторларда қол жеткізілді ардақты температурасы термоядролық синтез, ал артта критерийі бойынша Лоусона — барлығы екі жүз рет. Керек емес керемет осы жатқандай легкомысленному «барлығы» : шын мәнінде, сол жылдары мұндай нәтиже жетістігі

JET (Joint Europeus Tor) — әлемдегі ең ірі токомак құрылған ұйым Еуроатом Ұлыбритания. Онда пайдаланылуы аралас қыздыру: 20 МВт — бейтарап инжекция, 32 МВт — ионды циклотронный резонанс. Нәтижесінде өлшемі Лоусона тек 4-5 есе төмен оталдыру

Т — 15 — реактор бүгінгі күн сверхпроводящим соленоидом беретін өріс кернеулігі 3,5 Тл. Өкінішке орай, соншалықты маңызды біздің жөніндегі жұмыстарды термояду реактор болып табылады ең «кіші» өзінің ұрпақ, анық отставая соңғы шетелдік. Мұндай артта қалушылық — расплата за негибкость біздің өнеркәсіп және жобалау ұйымдарының, сондықтан әрбір жаңа орнату становиться «долгостроем»

TFTR (Test Fusion Tokamak Reactor) — ірі токамак АҚШ принстон университетінде) қосымша қыздырып жылдам бейтарап бөлшектер. Қол жеткізілген жоғары нәтиже: критерий Лоусона кезінде нағыз термоядролық температурасы барлығы 5,5 есе төмен шектен оталдыру

Көрсетілгендей, қысқаша шолу, жоқ күмән, бұл арада күтуге болады «тұтату» термоядролық реакциялар жердегі жағдайларда газдар қоспасы дейтерий және трития

Ядролық синтез ертең
«Ертең», ең алдымен, құру келесі ұрпақ токамак, қол жеткізуге болады самоподдерживающегося синтез. Осы мақсатта АЭИ атындағы И. В. Курчатов және ҒЗИ-электрофизикалық аппаратураны атындағы Д. В. Ефремова әзірленеді Тәжірибелі термоядролық реактор (ОТР)

«ОТР қойылады мақсатында самоподдержание реакция деңгейде қатынасы үшін пайдалы шығу энергиясын затраченной (немесе Q) көп болды, немесе, кем дегенде, бірге тең: Q=1. Бұл шарт маңызды кезең пысықтау жүйесінің барлық элементтерінің құру жолында коммерциялық реактор Q=5. Қолда бар бағалаулар бойынша, тек бұл мағынада Q өзін-өзі өтеуіне қол жеткізіледі термоядролық энергия көзі, қашан өтеледі шығындар барлық қызмет көрсететін процестер қоса алғанда, әлеуметтік-тұрмыстық шығындар. Ал әзірге американдық TFTR қол жеткізілді мәні Q=0,2-0,4