Санкт-петербургский Государственный Морской Технический Университет По теме Термоядерный реактор.Выполнил Студент Группа Проверил Исаков Н.Я. Санкт-Петербург 2000 г. План 1.Введение. 2.Плазма и топливный цикл термоядерного реактора. 3. Физические основы реактора-токамака. 3.1 Условия термоядерного горения . 3.2 Нагрев плазмы. 3.3 Магнитное удержание. 3.4 Удаление продуктов реакции из плазмы. 3.5 Переход к непрерывному режиму. 4. Инженерные аспекты термоядерного реактора. 4.1 Магнитная система. 4.2 Криогенная система. 4.3 Вакуумная система. 4.4 Система энергопитания. 4.5 Бланкет реактора. 4.6 Тритиевый контур. 4.7 Защита реактора. 4.8 Системы дополнительного нагрева плазмы и подпитки ее топливом. 4.9 Система управления. 5. Термоядерные реакторы-токамаки и их характеристики. 6. Термоядерный синтез завтра . 7. Вывод. 1. Введение Сегодня человечество удовлетворяет свои потребности в энергии, главным образом сжигая нефть, газ и уголь.
Однако запасы нефти и газа ограничены с учтом роста потребления энергии они могут быть в значительной мере исчерпаны за какие-нибудь 30-50 лет. Кроме того, нефть и газ это не только топливо, но и ценное сырь для получения ряда химических продуктов, производства белка и других важных веществ.
Как же развиваться энергетике Путь оптимального е развития был намечен нашей страной, построившей более 40 лет назад первую АЭС. Именно ускоренное развитие атомной энергетики и является перспективой на будущее.
АЭС сегодняшнего дня используют реакцию деления тяжлых ядер. Но имеются ещ огромные потенциальные резервы развития в лгких ядрах, которые могут быть реализованы в реакциях синтеза.
Водородная бомба это демонстрация возможности освобождения такой энергии в форме взрыва чудовищной силы. Но в скором времени физики осуществят управляемый термоядерный синтез УТС. Не исключено, что необходимые темпы роста производства энергии в перспективе будет трудно поддерживать, даже сжигая во все больших масштабах дешвый уран и вырабатываемый в реакторах на быстрых нейтронах плутоний. Кроме того, с развитием ядерной энергетики придтся иметь дело с большими массами радиоактивных отходов и ужесточения требования к радиационной безопасности.
Сегодня неясно, как это скажется на экономике ядерной энергетики. УТС же, использующий в качестве на начальном этапе дейтерий и литий, а затем только дейтерий. Может стать поистине не иссекаемым источником энергии, позволяющим резко снизить радиационную опасность. Последние 40 лет работы по УТС ведутся широким фронтом в различных направлениях. В итоге одним из наиболее перспективных путей решения этой проблемы признана разработка систем с магнитным удержанием плазмы, среди которых токамаки занимают передовые позиции.
Термин токамак был предложен И.Н. Головиным и Н.Я. Явлинским, которые, начав в 50-х годах исследования по управляемым термоядерным реакциям, избрали для этой цели вакуумную камеру в форме бублика и внутри е с помощью мощного газового разряда создали нагретый до очень большой температуры газ высокотемпературную плазму. Для стабилизации плазмы использовалось сильное продольное магнитное поле. От первых слогов названий основных компонентов установки ТОроидальная КАмера с МАГнитным полем и было образованно слово токамак при этом звонкая согласная Г была заменена на глухую К 2.
число актов взаимодействия в единице объма за единичный промежуток вре... градусов. Действительно, при синтезе 1 г. раз больше энергии, чем при сгорании 1 г. Образующиеся при их облучении нейтронами или служат топливом для реакт...
Физические основы реактора-токамака 3.1
Условия термоядерного горения. градусов. Нагрев плазмы до такой температуры представляет собой хотя и... градусов. градусов. Если частота возбуждаемых в плазме колебаний близка к циклот... Курчатова и в последствии подтверждена на других установках.
Из теоретических расчтов следует, что значение не может быть велико, т... при этом плазма становится неустойчивой. Однако в магнитных полях большой напряжнности сверхпроводимость исчеза... К примеру, на токамаке Т-11 с круглым поперечным сечением плазмы получ... 3.4 .
Удаление продуктов реакции из плазмы. В отличие от существующих токама... Ионы гелия и протоны диффундируют вместе с дейтронами и тритонами попе... Следовательно, заряженные частицы, попавшие из центральной области пла... Первые эксперименты на токамаке с полоидальным дивертором были проведе... Продемонстрирована возможность работы токамака при наличии плотной хол...
Недавно в ряде стран получены первые результаты по безындукционному во... С этой целью в плазму вводят электромагнитные волны определенной часто... Эксперименты на установках Т-7, PLT и JFT-II Япония свидетельствуют о ... Исследования в этом направлении позволят в ближайшем будущем определит... 4.
4.2 . 4.1 Магнитная система содержит катушки тороидального магнитного поля, ... Инженерные аспекты термоядерного реактора. Термоядерный реактор-токамак состоит из следующих основных частей магн...
Криопанели инжекторов охлаждаются жидким гелием и предназначены для по... Его пары охлаждают специальные экраны, расположенные внутри криостата ... 4.3 . Этот контур служит для охлаждения перегородок, разделяющих части с гел... В криогенной системе предусмотрены два контура охлаждения, в одном из ...
Вакуумная система. 4.4 . обеспечивает откачку гелия, водорода и примесей из полости дивертора и... Длительность паузы для подготовки рабочей камеры к следующему импульсу...
Система энергопитания существенно зависит от режима работы реактора.
Она заметно проще для токамака, работающего в непрерывном режиме. При работе в импульсном режиме целесообразно использовать комбинированную систему питания - сеть и мотор-генератор. Мощность генератора определяется импульсными нагрузками и достигает 106 кВт. 4.5
Бланкет реактора. Бланкет это, по существу, то новое, что отличает термоядерный реактор ... 4.6 . Опыта по конструированию и эксплуатации бланкета пока нет, поэтому пот... расположен за первой стенкой рабочей камеры и предназначен для захвата...
Тритиевый контур состоит из нескольких независимых узлов, обеспечивающих регенерацию откачиваемого из рабочей камеры газа, его хранение и подачу для подпитки плазмы, извлечение трития из бланкета и возврат его в систему питания, а также очистку от него отработанных газов и воздуха. 4.7
Защита реактора. делится на радиационную и биологическую. Радиационная защита ослабляет... Радиационная защита находится между бланкетом и катушками тороидальног... В зависимости от состава толщина защиты составляет 80- 130см. Она предохраняет окружающее пространство от излучения.
Пока же термоядерный реактор-токамак проектируется с учетом дистанцион... 5. . Как и в любом реакторе, из-за довольно высокого уровня радиоактивности... В частности, он будет состоять из соединяемых между собой одинаковых с...
В итоге критерий Лоусона лишь в 4-5 раз ниже уровня зажигания. Т - 15 реактор сегодняшнего дня со сверхпроводящим соленоидом, дающим ... В ОТР ставится целью само поддержание реакции на таком уровне, чтобы о... Это условие серьзный этап отработки всех элементов системы на пути соз... Е оптимальная толщина 2 мм.
Список литературы 1. Ядерная энергетика Б.Б. Кадомцев, В.И. Пистунович 1994 г. Москва 2. На пути к термоядерному реактору И.В. Ефремов 1993 г. Москва.