Ядерные реакции в звездах Физические основы ядерного синтеза Термоядерный синтез в земных условиях Пирометр с лазерным целеуказателем купить, где купить пирометр www.ndtshop.ru. Токамак Реакторная технология Перспективы термоядерной энергетики Корпус ядерного реактора

Ядерная физика

Импульсные системы

Управляемый термоядерный синтез может быть достигнут не только на реакторах с магнитными ловушками, но и на установках инерционного удержания.

Инерциальное удержание

Необходимые критерии УТС можно получить, как показал А.Д.Сахаров в 1960 г., и без применения магнитных ловушек, позволяя нагретой D-T-плазме, в которой протекают реакции синтеза, свободно разлетаться во все стороны. Разлету плазмы препятствует инерция ее частиц, обладающих массой. Даже очень нагретая плазма, созданная быстрым внешним облучением, будет «инерциально» удерживаться в течение наносекунд (10-9 с). Столь короткое время, предоставленное для термоядерных реакций, должно быть скомпенсировано высокой плотностью плазмы, которая должна в 100 раз превосходить плотность твердого тела. Вместо очень разреженной, но долго удерживаемой магнитным полем плазмы предлагается противоположное ее состояние - очень плотная и короткоживущая. А результат тот же - превышение энергии, выделяемой в реакциях синтеза, над энергетическими затратами. «Инерциальный термояд» - это путь отдельных микровзрывов D-T-мишеней (шарика радиусом 1 мм), следующих с определенной частотой, наподобие вспышек бензина в цилиндрах ДВС. При этом методе осуществляется быстрое сжатие вещества до столь высоких плотностей, что термоядерная реакция успевает завершиться прежде, чем произойдет его испарение. Дело в том, что при мгновенном испарении поверхностных слоев мишени вылетающие частицы приобретают очень высокие скорости, и шарик оказывается под действием больших сжимающих сил. Они аналогичны движущим ракету реактивным силам, с той лишь разницей, что здесь эти силы направлены внутрь, к центру мишени. Этим методом можно создать давления порядка 1011 МПа и плотности, в 10000 раз превышающие плотность воды. При такой плотности почти вся термоядерная энергия высвободится в виде небольшого взрыва за время 10-12 с. Происходящие микровзрывы, каждый из которых эквивалентен 1-2 кг тротила, не вызовут повреждения реактора, а осуществление последовательности таких микровзрывов через короткие промежутки времени позволило бы реализовать практически непрерывное получение полезной энергии. Для инерциального удержания очень важно устройство топливной мишени. Мишень в виде концентрических сфер из тяжелого и легкого материалов позволит добиться максимально эффективного испарения частиц и, следовательно, наибольшего сжатия. Образование отложений, состоящих из карбоната кальция, является одной из причин весьма частых неполадок в работе энергооборудования, в том числе и оборудования ВПУ. В некоторых из них не удается быстро раскрыть механизм происходящих при этом процессов

Таким образом, идея метода заключается в том, что дейтерий-тритиевая смесь в конденсированном (замороженном) состоянии сверхбыстро нагревается до температуры порядка 108 К. Длительность сохранения объема топлива определяется временем разлета плазмы, которое имеет порядок d/u, где d - линейный размер объема, u - средняя скорость частиц нагретой плазмы. Это время можно принять за время удержания плазмы, которое входит в критерий Лоусона . Тогда можно оценить размер d: nd/u~L, откуда d~Lu/n. Используя для дейтерий-тритиевой плазмы значения L=10 c/см , u=10 см/с и n=5*10 см , получим значение d=2 мм, а время удержания t=2*10- 9 с.

Сжатие и нагрев до термоядерных температур можно производить сверхмощными лазерными импульсами, со всех сторон равномерно и одновременно облучающими топливный шарик, потоком ускоренных до релятивистских скоростей электронов, бомбардировкой ускоренных до высоких энергий ионов (как легких, так и тяжелых), направленным взрывом химических веществ.

Это направление получило название лазерного термояда

Пучковый термоядерный синтез

Рентгеновский термоядерный синтез Один из вариантов пучкового термояда базируется на использовании пучка рентгеновского излучения. При сдавливании электрическим разрядом (Z-пинч) вольфрамовых проволок, окружающих дейтериевую мишень, проволоки испаряются, создавая мощный рентгеновский импульс, который сжимает и нагревает мишень.

С середины 90-х гг. в Российском федеральном ядерном центре ВНИИТФ (г. Снежинск, ранее Челябинск-70) разрабатывается метод получения ТЯ-энергии путем взрывов атомных зарядов, инициирующих D-D-реакцию

Холодный термоядерный синтез Особняком стоит метод УТС, в котором не нужны горячая плазма, микро- и макровзрывы, вообще какой-либо разогрев. Это направление, получившее название холодного термояда, или, более правильно, мюонного катализа, было предложено А.Д.Сахаровым и Я.Б.Зельдовичем в 1957 г.

Включившиеся в исследования высококвалифицированные ученые из ведущих физических центров ряда стран мира пришли к однозначному выводу о беспочвенности надежд на возможность создания подобного источника энергии.

Безопасность установок УТС Достоверная оценка безопасности термоядерного реактора получена пока только в рамках проекта ИТЭР. В этом реакторе практически вся радиоактивность сосредоточена в твердых отходах (конструкционных материалах, бридере (бланкете) топлива и бериллии, если он есть в реакторе).


Топливо для реакторов на быстрых нейтронах