Источники энергии на Земле. Недостатки и ограничения атомной энергетики, их "возобновляемых источников". Изучение принципов работы термоядерного реактора. Химическая реакция образования инертного газа гелия. Тороидальная камера с магнитными катушками.
Аннотация к работе
Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Миасский электротехнический факультетНа него бесплатно падает сверху, через него бесплатно прет снизу энергия, потребляемая в среднем одним человеком. Атомную энергию, что в реакторе, что в бомбе, человек получает, разделяя ядра тяжелых элементов на более легкие. Однако мир устроен так, что энергия, приходящаяся на нуклон, максимальна для железа (в учебниках это так и называется - железный максимум). Первый путь - «взрывной»: некоторая энергия тратится на приведение очень небольшого количества вещества в необходимое исходное состояние, происходит реакция синтеза, выделившаяся энергия преобразуется в удобную форму. Для протекания термоядерной реакции на смеси дейтерия с тритием и получения положительного выхода энергии (когда энергия, выделившаяся в результате реакции, будет больше энергии, затраченной на ее осуществление) необходимо создать плазму с плотностью 1014 частиц/см3 (10-5 атм.), нагреть примерно до 100 млн градусов (чтобы ядра могли сблизиться, несмотря на кулоновское отталкивание) и поддерживать это состояние не менее секунды (критерий Лоусона).27 июня 1954 года первая атомная электростанция с реактором АМ-1 (Атом Мирный) мощностью 5 МВТ дала промышленный ток в подмосковном поселке Обнинске, на территории так называемой «Лаборатории В» (ныне Государственный научный центр РФ «Физико-энергетический институт»). 1998 год - закончен инженерный проект токамак-реактора ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).Работы проводились совместными усилиями четырех сторон: Европы, России, США и Японии - с целью создания первого экспериментального реактора, рассчитанного на достижение долговременного термоядерного горения смеси дейтерия с тритием. В термоядерной бомбе нейтроны, необходимые для термоядерной реакции, «обеспечивает» взрыв атомного «капсуля», и тот же взрыв создает условия, необходимые для начала реакции термоядерного синтеза, - температуру до 100 миллионов градусов и давление в миллионы атмосфер. Таким образом, термоядерный реактор будет сжигать дейтерий и литий, а в результате реакций будет образовываться инертный газ гелий. Например, реактор с электрической мощностью 1 ГВТ сжигает около 100 кг дейтерия и 300 кг лития в год.При достижении определенных параметров плазмы в ней начинается термоядерная реакция синтеза ядер гелия из исходного сырья-изотопов водорода (дейтерия и трития). Ток в плазме поддерживается вихревым электрическим полем, создаваемым первичной обмоткой индуктора. В качестве дополнительного нагрева плазмы, на УНУ Глобус-М применяются два основных метода. Диагностический комплекс УНУ Глобус-М состоит из большого числа мониторных диагностик, работающих постоянно: датчики токов и напряжений в обмотках магнитной системы токамака, набор петель и зондов магнитной диагностики, СВЧ-интерферометр, детекторы оптического (коллимированные и обзорные датчики светимости линий водорода и дейтерия, датчики излучения легких примесей, обзорные спектрометры) и рентгеновского (мягкого и жесткого) излучения, болометры, зонды Ленгмюра и др. Поэтому неотъемлемой частью термоядерного реактора является устройство, очищающее плазму от «золы» DT-реакции - гелия и других примесей, которые попадают со стенки внутрь рабочей камеры, а также от водорода, образующегося в реакциях DD или D He.Желание осмыслить этот опыт, наметить новые шаги, поделиться перспективными идеями с международным сообществом обусловили решение объявить в России 2014 год годом управляемого термоядерного синтеза. В январе 2014 г. заместитель генерального директора Госкорпорации «Росатом» Вячеслав Першуков и заместитель генерального директора Организации ИТЭР Пол Томас объявили об открытии года УТС в России. Российская атомная отрасль всегда поддерживала оба направления - и ядерную, и термоядерную энергетику, подчеркнул в своем выступлении Вячеслав Першуков - первый заместитель директора Дирекции по научно-техническому комплексу Госкорпорации «Росатом», представитель России в Международном проекте ИТЭР. На территории России планировалось провести Совет ИТЭР, но по ряду причин, в большинстве своем не имеющих отношения к политике, местом его проведения стал французский Кадараш - место, где строится установка термоядерного реактора. Звенигород, 16-20 июня 2014 г.), в Москве прошла конференция по техническим и физическим аспектам термоядерного синтеза, собравшая в первую очередь, физиков, инженеров и рассматривавшая, в частности, прогноз использования термоядерной энергии для промышленного комплекса, и ряд других важных мероприятий.«На завтра» планируется, прежде всего создание следующего поколения токамаков, в которых можно достичь самоподдерживающегося синтеза. С этой целью в ИАЭ имени И.В.Курчатова и НИИ электрофизической аппаратуры имени Д.В.Ефремова разрабатывается Опытный термоядерный реактор (ОТР).