Энергия инерциального ядерного синтеза. Недосеев С.Л. - 2 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

1. ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ С ИНЕРЦИОННЫМ УДЕРЖАНИЕМ
(ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ)
Привлекательность использования управляемой реакций синтеза легких ядер для
целей экологически чистой, безопасной и экономически выгодной энергетики будущего
привлекла внимание физиков–ядерщиков около 50 лет назад.
Аргументы в пользу управляемого термоядерного синтеза (УТС):
-наивысшая калорийность DT-смеси как топлива (~3,4 10
14
Дж/кг)
-практическая неисчерпаемость запасов дейтерия в природе,
-весьма умеренные уровни радиоактивных отходов по сравнению с
энергетическими циклами на основе реакций деления урана или плутония.
Известно, что для протекания энергетически выгодной реакции синтеза в объёме
термоядерного топлива необходимо:
- нагреть плазму до термоядерных температур (~10 кэВ для DT -смеси) ;
- удержать её достаточно долго, так чтобы выделившаяся энергия синтеза
превзошла бы энергию, затраченную на нагрев и удержание.
Численный критерий, соответствующий этим условиям, известен как критерий Лоусона:
N τ ≥ 10
14
cм
–3
с,
где N – концентрация частиц в плазме, τ - время удержания при температуре ≥10 кэВ.
В отличие от звезд, где реагирующее вещество удерживается, сжимается и
нагревается силами гравитации, на Земле эти задачи можно решать двумя способами:
- с помощью удержания плазмы в стационарном состоянии в сильном магнитном
поле (токамак, стелларатор, адиабатическая ловушка и др.);
- с использованием силы инерции, которая препятствует быстрому разлету
плазмы и позволяет прореагировать достаточному количеству вещества в
импульсном режиме
В этом учебном пособии мы сосредоточим внимание на втором способе, который
называют Инерциальным Термоядерным Синтезом (ИТС), и рассмотрим возможности
его использования для целей энергетики. Реализуемость принципа инерциального
удержания была доказана экспериментально при создании термоядерного оружия 1951–
1953 гг. Однако для целей энергетики требуется уменьшить массу топлива до таких
масштабов, чтобы термоядерную энергию, выделяющуюся в виде повторяющихся 
            1. ЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ С ИНЕРЦИОННЫМ УДЕРЖАНИЕМ
          (ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ)


      Привлекательность использования управляемой реакций синтеза легких ядер для
целей экологически чистой, безопасной и экономически выгодной энергетики будущего
привлекла внимание физиков–ядерщиков около 50 лет назад.

Аргументы в пользу управляемого термоядерного синтеза (УТС):

      -наивысшая калорийность DT-смеси как топлива (~3,4 1014 Дж/кг)

      -практическая неисчерпаемость запасов дейтерия в природе,

      -весьма   умеренные     уровни    радиоактивных    отходов       по   сравнению   с
энергетическими циклами на основе реакций деления урана или плутония.

      Известно, что для протекания энергетически выгодной реакции синтеза в объёме
термоядерного топлива необходимо:
      -   нагреть плазму до термоядерных температур (~10 кэВ для DT -смеси) ;
      -   удержать её достаточно долго, так чтобы выделившаяся энергия синтеза
          превзошла бы энергию, затраченную на нагрев и удержание.
Численный критерий, соответствующий этим условиям, известен как критерий Лоусона:
                   N τ ≥ 1014 cм –3с,
где N – концентрация частиц в плазме, τ - время удержания при температуре ≥10 кэВ.
      В отличие от звезд, где реагирующее вещество удерживается, сжимается и
нагревается силами гравитации, на Земле эти задачи можно решать двумя способами:
      -   с помощью удержания плазмы в стационарном состоянии в сильном магнитном
          поле (токамак, стелларатор, адиабатическая ловушка и др.);
      -   с использованием силы инерции, которая препятствует быстрому разлету
          плазмы и позволяет прореагировать достаточному количеству вещества в
          импульсном режиме
      В этом учебном пособии мы сосредоточим внимание на втором способе, который
называют Инерциальным Термоядерным Синтезом (ИТС), и рассмотрим возможности
его использования для целей энергетики. Реализуемость принципа инерциального
удержания была доказана экспериментально при создании термоядерного оружия 1951–
1953 гг. Однако для целей энергетики требуется уменьшить массу топлива до таких
масштабов, чтобы термоядерную энергию, выделяющуюся в виде повторяющихся

Страницы