TOKAMAK este un dispozitiv pentru efectuarea unei reacții termonucleare de fuziune într-o plasmă fierbinte într-un mod cvasi-staționar, plasmă fiind creată într-o cameră toroidală și stabilizând câmpul magnetic. Scopul instalării este de a transforma energia nucleară internă în energie termică și apoi în cea electrică. Cuvântul în sine, „Tokamak“ este o abreviere a numelui „camera magnetice toroidale“, dar creatorii instalației a fost înlocuit la sfârșitul „g“ la „k“ pentru a evita producerea de asocieri cu ceva magic.
Energia atomică (atât în reactor, cât și în bomba) este obținută prin împărțirea nucleelor elementelor grele în cele mai ușoare. Energia pe nucleon este maximă pentru fier (așa-numitul "maxim de fier") și de atunci maxim în mijloc, energia va fi eliberată nu numai în decăderea elementelor grele, ci și în combinația elementelor ușoare. Acest proces se numește fuziune termonucleară, apare într-o bombă cu hidrogen și un reactor termonuclear. Reacțiile termonucleare, reacțiile de sinteză, multe sunt cunoscute. Sursa de energie poate fi cea pentru care există un combustibil ieftin și sunt posibile două moduri fundamental diferite de declanșare a reacției de sinteză.
Prima cale este "explozivă": o parte a energiei este consumată pentru a aduce o cantitate foarte mică de substanță în starea inițială necesară, apare o reacție de sinteză, energia eliberată este transformată într-o formă convenabilă. De fapt, este o bomba cu hidrogen, cântărind doar un miligram. Ca sursă a energiei inițiale de a folosi o bombă atomică, ea nu poate fi "mică". Prin urmare, sa presupus că tableta milimetru de gheață-deuteriu tritiu (sau sfere de sticlă cu un amestec comprimat de deuteriu și tritiu) vor fi iradiate de toate impulsurile de laturile laser. în acest caz, densitatea de energie de suprafață trebuie să fie astfel încât plasma este transformat în stratul superior al tabletei apărut încălzit la o temperatură la care presiunea din straturile interioare și straturile interioare ale autoîncălzire tabletelor vor fi suficiente pentru reacția de sinteză. Când acest impuls trebuie să fie scurt, astfel încât o substanță pentru a transforma o nanosecundă la o temperatură de plasmă în zece milioane de grade, nu de timp pentru a acoperi în afară și apăsat pe partea interioară a tabletei. Această parte interioară este comprimată la o densitate de o sută de ori mai mare decât densitatea solidelor și se încălzește până la o sută de milioane de grade.
A doua cale. Materiile prime pot fi încălzite relativ lent - se transformă într-o plasmă, iar apoi poate fi administrat în nici un fel de energie până când ajunge la începutul condițiilor de reacție. Pentru reacția termonucleară curgere într-un amestec de deuteriu și tritiu și se obține o ieșire energie pozitivă (atunci când energia degajată în urma reacției de fuziune este mai mare decât energia cheltuită pentru punerea în aplicare a reacției) necesitatea de a crea plasmă cu o densitate de cel puțin 14 octombrie particule / cm3 (10 - 5 atm.), Și încălziți-l la aproximativ 10 grade, în timp ce plasma devine complet ionizată.
O astfel de încălzire este necesară, astfel încât nucleii să se poată apropia, în ciuda repulsiei lui Coulomb. Se poate demonstra că pentru a obține energie este necesar să se mențină această stare timp de cel puțin o secundă (așa-numitul "criteriu Lawson"). O formulare mai precisă a criteriului lui Lawson - produsul concentrației și timpul pentru menținerea acestei stări - ar trebui să fie de ordinul a 10 15 s cm -3. Principala problemă este stabilitatea plasmei: pentru o secundă va avea timp să se extindă de mai multe ori, să atingă pereții camerei și să se răcească.
Începerea lucrărilor privind fuziunea termonucleară controlată ar trebui să fie trimis înapoi la anii 1950, când Tamm și Andrei Saharov a ajuns la concluzia că pentru a realiza CF (fuziune termonucleară controlată), este posibilă prin intermediul confinare magnetică a plasmei fierbinte. În faza inițială de lucru în țara noastră au fost efectuate în Institutul Kurchatov sub conducerea LA Artsimovich. Problemele principale pot fi împărțite în două grupe - problemele de instabilitate în plasmă și tehnologice (vid pur, rezistența la radiații etc.) Primele Tokamak au fost create în 1954-1960, în lume, acum a construit mai mult de 100 de tokamak. În anii 1960, sa arătat că doar prin încălzire datorită transmisiei actuale ("încălzirea ohmică") nu poate aduce plasma la temperaturi termonucleare. Cel mai crește natural tehnica de injectare externă de energie cu plasmă părea particule rapid neutre (atomi), dar numai în 1970 a fost făcut necesară la nivel tehnic și experimente reale furnizate folosind injectoare. În prezent, cele mai promițătoare sunt încălzirea particulelor neutre prin injectare și radiații electromagnetice ale gamei de microunde. În 1988, la Institutul Kurchatov a fost construit un tokamak pre-reactor T-15 cu înfășurări superconductoare. Din 1956, când în timpul vizitei lui NS Hrușciov la Marea Britanie IV Kurchatov a raportat despre desfășurarea acestor lucrări în URSS. Lucrul în acest domeniu este realizat în comun de mai multe țări. În 1988, Uniunea Sovietică, Statele Unite ale Americii, Uniunea Europeană și Japonia au început proiectarea primului reactor Tokamak experimental (planta va fi construit în Franța).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: