Az energia óceánja, publikációk, a világ minden tájáról
Valahogy megkérdezték az angol termonukleáris program vezetőjét, a Nobel-díjas John Cockcroftot, amikor egy termonukleáris reaktor ipari áramot adna. Cockcroft válaszolt: "20 év alatt." Ugyanezt a kérdést feltették neki 7 év alatt. A válasz ugyanaz volt: "20 év alatt". Az újságírók hét évvel ezelőtt emlékeztettek Cockcroft szavaira, de a feloldhatatlan angol rájött: "Látjátok, nem változtattam meg álláspontomat."
Ma mindenki tisztában van azzal, hogy a fejlett energiaforrások sajnos hamarosan kimerülnek. A leginkább tüzelésű atomerőművek természetesen évszázadok óta képesek az emberiség áramellátására. Azonban egy hatalmas mennyiségű radioaktív othodov- „elérjük” után megmaradt a munkájukat, és a veszély a következmények baleset esetén jelentősen csökkenteni lehet a univerzális átmenet atomenergia. Ezért az alternatív energiaforrások keresése különösen intenzív. Folytatva 50 éves kutatás területén a szabályozott termonukleáris fúzió, úgy tűnik, hogy beköltözött a műszakilag megvalósítható előállításakor. És így a következő 50 évben a Földön jöjjön első termonukleáris erőmű célja, hogy megoldja a problémát, a biztonságos és gyakorlatilag kimeríthetetlen energiaforrás. nukleáris fúziós reakció az úgynevezett termonukleáris mert kezdeményezi az energia termikus mozgás, amely lehetővé teszi az atommagok leküzdeni a Coulomb-taszítás és közelebb olyan mértékben, hogy azok kezdenek viselkedni nukleáris erők vonzereje.
Ezért a termonukleáris reakció megkezdéséhez csak a szükséges összetevőket fel kell melegíteni, és össze kell tartani őket, nem szabad elszabadulni a termikus mozgás óriási nyomása és sebessége miatt. 100 millió fokban, amely a reakció kezdetéhez szükséges, minden anyag elpárolog, így a plazmát a reaktor belsejében vákuumban tartják nagyon nagy mágneses mezővel. Ilyen hőmérsékleteken az elektronok leválnak a magokról és az anyag átjut a plazma állapotába. Field a töltött részecskék nem repül kívül „plazma csipetnyi”, de közben képződött a szintézis reakcióban neutronok által a mágneses mező nem késleltetett és átviszik energiájukat a falak, a telepítési, amelyek lehűtjük, így például, folyékony lítium. A gőzfejlesztőben előállított gőz a turbina felé irányítható, mint a hagyományos erőműveknél.
1954 - Az első tokamak az Atomenergia Intézetben épült. Ez a toroid kamra mágneses tekerccsel a modern, szabályozott termonukleáris reaktorok prototípusává vált.
2030-2035 - tervezik az első demonstrációs termonukleáris reaktor megépítését, amely képes villamos energiát előállítani.
A kifejlesztett termonukleáris reaktorok üzemanyagciklusa pontosan megismétli a hidrogénbombák robbanásakor bekövetkező nukleáris reakciók sorrendjét. Robbanásveszélyes fúziós bomba lítium deuterid-6 - vegyület nehéz izotóp hidrogén (deutérium) és lítium-izotóp tömeges száma 6. A lítium-6 - szilárd, és ez lehetővé teszi, hogy tárolja „koncentrált” deutérium feletti hőmérsékleten nulla. A vegyület második komponense, a lítium-6, a nyersanyag a leghiányabb hidrogénizotóp, trícium előállításához. Amikor neutronokkal besugározva lebomlana a kívánt a termonukleáris reakciót a trícium és a hélium nem használt. A bomba fúziós neutron szükséges a fúziós reakció „rendelkezik” atomrobbanás „kapszula”, és az ugyanabban a sorozatban megteremti a szükséges feltételeket az elején a fúziós reakció, - a hőmérséklet legfeljebb 100 millió fok, és a nyomás millió atmoszféra.
Így a termonukleáris reaktor deutériumot és lítiumot éget el, és a reakció eredményeként inert gáz hélium alakul ki.
A működéshez nagyon kis mennyiségű lítium és deutérium szükséges. Például egy 1 GW elektromos teljesítményű reaktor évente körülbelül 100 kg deutériumot és 300 kg lítiumot éget. Feltéve, hogy minden termonukleáris erőmű 10 milliárdot termel. kWh villamos energia évente, vagyis ma minden erőmű a földön, a deutérium és a lítium fogyasztása évi 1500 és 4500 tonna lesz. Ilyen ütemben a víz deutériumának mennyisége (0,015%) elegendő ahhoz, hogy több millió évig energiaellátást biztosítson az emberiségnek. De mivel lítium szükséges a lítium termeléshez, az ilyen típusú reaktor energiaforrásait lítiumtartalékok korlátozzák. A lítium feltérképezett érc tartalma 10 millió tonna, és ezek a tartalékok elegendőek sok száz évig. Emellett a lítium a tengervízben 0,0000002% -nál kevesebb koncentrációban van jelen, és ez a mennyiség több mint ezer alkalommal mérséklődött.
Az izotóp természetes keveréket a lítium-6 számlák csak 7,5%, így buzgó haza ma el van választva a fő izotóp lítium-7 és raktározott stratégiai tartalékok. Igaz, hogy a tritium a lítium-7-ből is beszerezhető, de ez a módszer még nem tervezett ipari alkalmazásra. Tekintettel a közelgő energiaválság különösen fontosak, és érthető, hogy a követelményeknek gyártói akkumulátorok Ne dobja végi kor az akkumulátort a szemetet, de hogy az újrafelhasználás bennük értékes és ritka fémek. Bár lehetséges, hogy ez volt a városi szeméttelepre, és lesz a legnagyobb ásványianyag volna, hogy, hogy „dolgozzon” utódaink.
A trícium és a deutérium fúzióján kívül tisztán napfúzió is lehetséges, amikor két deutérium atom kapcsolódik. Ha ezt a reakciót elsajátítják, az energia problémákat azonnal és örökké megoldani fogják. Azonban a két nukleáris deutérium egyesítése nagyon nehéz feladat. Az ellenőrzött termonukleáris fúzió bármely ismert változatában a termonukleáris reakciók nem léphetnek be kontrollteljesítmény-felépülésbe, anélkül, hogy később a plazma megzavarása és a reakciók befejezése lenne. Így a belső biztonság a termonukleáris reaktorokban rejlik.
A termonukleáris reaktor (deutérium és lítium) által fogyasztott kezdeti üzemanyag, mint a reakció végterméke (hélium), nem radioaktív. A köztes reakciótermékek radioaktívak. A deutérium és trícium fúziós reakcióját alkalmazó reaktorban két fő radioaktív forrás van. Az első a trícium, amely részt vesz a reaktor üzemanyagciklusában. A trícium radioaktív és hélium-3-ká alakul át béta emisszióval, 12,3 év felezési idővel. A második radioaktív forrás a belső fal és a hűtőfolyadék szerkezeti anyagainak neutronaktiválása. A neutron besugárzás eredményeképpen a nukleáris reakciók radioaktív termékei alakulhatnak ki és felhalmozódhatnak bennük.
A szakértők azt mondják, hogy a fúziós erőmű egy hőkapacitása 1 GW sugárzás terén veszély egyenértékű urán hasadási reaktor teljesítménye 1 kW (tipikus egyetemi kutatási reaktor). És ez a körülmény sok szempontból döntő tényező, amely sok ország kormányainak figyelmét a termonukleáris energia felé tartja. A szinte teljes hiánya, a radioaktív hulladékok és a minimális radioaktív veszély esetén is katasztrofális hiba a fúziós reaktor párosulva óriási tartalékok az üzemanyag az említett növények nem termonukleáris energia nagyon ígéretes szempontjából leküzdésében az elkövetkező energiaválság.
A TOKAMAK egy olyan berendezés egyik változata, amely hosszú élettartamú nagy sűrűségű forró plazmát képezhet. Bizonyos plazma paraméterek elérésekor a kezdeti nyersanyagból származó héliummagok szintéziséhez szükséges termonukleáris reakció kezdődik - hidrogén izotópok (deutérium és trícium). Ebben az esetben sokkal több energiát kell generálni a tokamak reaktorban, mint amit a plazma képződésére fordítanak.
A mágneses termonukleáris reaktor tervét először 1950-ben javasolta Andrei Dmitrievich Szaharov és Igor Evgenievich Tamm. A tokamak lényegében egy üreges fánk (torus), amelyen egy mágneses mezőt létrehozó vezető kenhető. A forró plazmát tartalmazó csapda kamrájában lévő fő mágneses mező toroid mágneses tekercsek által jön létre. A plazmaméret lényeges szerepet játszik a plazmaáram, amely a körkörös plazma oszlopon áramlik és poloid mágneses mezőt hoz létre. A plazmában lévő áramot az induktor primer tekercselésével létrehozott örvényáramkör biztosítja. Ebben az esetben a plazma fordulat másodlagos tekercs szerepét játssza.