Cumva capul programului termonuclear englez, câștigătorul premiului Nobel, John Cockcroft, a fost întrebat când un reactor termonuclear ar da un curent industrial.
Cockcroft a răspuns: "În 20 de ani." Aceeași întrebare i-a fost cerută în 7 ani. Răspunsul a fost același: "În 20 de ani". Jurnaliștii nu și-au amintit cuvintele lui Cockcroft cu șapte ani în urmă, dar englezul nemulțumit a lovit: "Vedeți, nu mă schimb punctul meu de vedere".
Astăzi, toți sunt conștienți că sursele de energie dezvoltate, din nefericire, ar putea fi epuizate în curând. Cele mai alimentate centrale atomice ar putea, bineînțeles, să furnizeze omenirea cu electricitate de sute de ani. Cu toate acestea, o mare cantitate de „centenari“ othodov- radioactive rămase după munca lor, precum și pericolul consecințelor în cazul unui accident limitează considerabil posibilitatea trecerii universal la energia nucleară. Prin urmare, căutarea surselor alternative de energie este deosebit de intensă. Continuând 50 de ani de cercetare în domeniul fuziunii termonucleare controlate, pare să fi mutat în stadiul de produs punct de vedere tehnic. Și astfel, în următorii 50 de ani de pe Pământ ar trebui să vină mai întâi de plante de putere termonucleară, conceput pentru a rezolva problema de sursă sigură și, practic, inepuizabila de energie. reacție de fuziune nucleară se numește termonucleare, deoarece este inițiată de energia mișcării termice, permițând nucleelor atomice depăși repulsia Coulomb și se apropie de o asemenea măsură încât să înceapă să acționeze în forțe nucleare de atracție.
Prin urmare, pentru a începe o reacție termonucleare este necesar pur și simplu să se încălzească componentele și păstrați-le împreună, nu permite să se împrăștie din cauza presiunii enorme și viteza mișcării termice. La 100 de milioane de grade necesare pentru a porni reacția, se evaporă orice material, astfel încât plasma în vidul păstrat în interiorul reactorului cu un câmp magnetic de intensitate foarte mare. La astfel de temperaturi, electronii sunt detașați de nuclee și substanța trece în starea plasmei. Domeniul de particule încărcate nu zboară în afara „pinch plasma“, dar format în timpul reacției de sinteză a neutronilor de câmpul magnetic nu este întârziată și transferă energia către pereții instalației, care sunt răcite, de exemplu, litiu lichid. Aburul produs în generatorul de abur poate fi direcționat către turbină, ca și în centralele electrice convenționale.
1954 - Primul tokamak a fost construit la Institutul de Energie Atomică. Această cameră toroidală cu bobină magnetică a devenit prototipul reactoarelor moderne controlate termonucleare.
2030-2035 - este planificată finalizarea construcției primului reactor termonuclear demonstrativ capabil să producă energie electrică.
Ciclul de combustibil al reactoarelor de fuziune dezvoltate în exact aceeași secvență de reacții nucleare care au loc în timpul exploziei unei bombe cu hidrogen. bombă de fuziune explozivă este litiu deuteriura-6 - izotop greu Compus cu hidrogen (deuteriu) și izotop litiul cu numărul de masă 6. litiu-6 - solid și permite să stocheze deuteriu „concentrată“, la temperaturi de peste zero. Al doilea compus componente, litiu-6, - materie primă pentru obținerea izotopul hidrogenului mai deficitar - tritiu. Când iradiat cu neutroni se dezintegrează la dorit pentru reacția termonucleară de tritiu și heliu nefolosit. Neutronilor de fuziune bombă necesare pentru o reacție de fuziune „oferă“ explozie atomică „capsulă“, iar aceeași spargere creează condițiile necesare pentru începerea reacției de fuziune, - temperatura de pana la 100 de milioane de grade, iar presiunea în milioane de atmosfere.
Astfel, reactorul termonuclear va arde deuteriu și litiu și, ca urmare a reacțiilor, se va forma un heliu de gaz inert.
O cantitate foarte mică de litiu și deuteriu este necesară pentru funcționare. De exemplu, un reactor cu o putere electrică de 1 GW arde aproximativ 100 kg de deuteriu și 300 kg de litiu pe an. Presupunând că toate centralele termonucleare produc 10 trilioane. kWh de energie electrică pe an, care este la fel de mult ca și astăzi toate centralele electrice ale pământului, consumul de deuteriu și litiu va ajunge la numai 1.500 și 4.500 de tone pe an. Cu o asemenea rată, cantitatea de deuteriu în apă (0,015%) este suficientă pentru a furniza omenirii energie cu milioane de ani. Dar, deoarece litiul este necesar pentru producția de litiu, resursele energetice ale acestui tip de reactor sunt limitate de rezervele de litiu. Rezervele exploatate de minereu de litiu sunt de 10 milioane de tone, iar aceste rezerve ar trebui să fie suficiente pentru multe sute de ani. În plus, litiul este conținut în apa de mare la o concentrație mai mică de 0,000000002% și o cantitate care depășește de mii de ori rezervele explorate.
În amestecul natural de izotopi, numai 7,5% din litiu-6 este prezent, așa că gazdele atenți îl separă deja de izotopul principal al litiului 7 și îl stochează ca rezerve strategice. Este adevărat că tritiuul poate fi de asemenea obținut din litiu-7, dar această metodă nu este încă planificată pentru aplicații industriale. În lumina viitoarei crize energetice, cerințele producătorilor de baterii nu sunt deosebit de relevante și nu aruncă bateriile vechi în halda, ci să re-utilizeze metalele valoroase și rare care se află în ele. Deși este posibil ca depozitele de deșeuri să fie chiar depozitele de minerale care vor trebui "dezvoltate" pentru descendenții noștri.
În plus față de fuziunea tritiului și a deuteriului, este posibilă o fuziune pur solară, când sunt conectați doi atomi de deuteriu. Dacă această reacție este stăpânită, problemele energetice vor fi rezolvate imediat și pentru totdeauna. Totuși, pentru a uni două nuclee de deuteriu este o chestiune foarte dificilă. În oricare dintre variantele cunoscute de fuziune termonucleară controlată, reacțiile termonucleare nu pot intra într-un regim de creștere a energiei necontrolate fără disfuncții plasmatice ulterioare și terminarea reacțiilor. Astfel, siguranța internă este inerentă în reactoarele termonucleare.
Combustibilul inițial consumat de un reactor termonuclear (deuteriu și litiu), ca produsul final al reacțiilor (heliu), nu este radioactiv. Produsele de reacție intermediară sunt radioactive. Într-un reactor care utilizează reacția de fuziune a deuteriului și tritiului, există două surse principale de radioactivitate. Primul este tritiul, care participă la ciclul de combustibil al reactorului. Tritiumul este radioactiv și transformat în heliu-3 cu emisie beta cu un timp de înjumătățire de 12,3 ani. A doua sursă de radioactivitate este activarea cu neutroni a materialelor structurale ale peretelui interior și a agentului de răcire. Ca urmare a iradierii prin neutroni, se formează și se acumulează în ele produse radioactive de reacții nucleare.
Experții spun că o centrală electrică de fuziune cu o capacitate termică de 1 GW în termeni de putere reactor echivalent uraniu de fisiune radiatii pericol de 1 kW (universitate tipic reactor de cercetare). Această circumstanță este, în multe privințe, un factor decisiv care atrage atenția guvernelor multor țări asupra energiei termonucleare. Absența aproape completă a deșeurilor radioactive și de pericol radioactiv minim, chiar și în cazul unui eșec catastrofal al reactorului de fuziune cuplat cu rezerve uriașe de combustibil pentru aceste plante face energia termonucleare este foarte promițătoare în ceea ce privește depășirea crizei energetice care vine.
TOKAMAK este una dintre variantele unui dispozitiv capabil să formeze o plasmă fierbinte de lungă durată cu densitate ridicată. La atingerea anumitor parametri de plasmă, reacția termonucleară pentru sinteza nucleelor de heliu din materia primă inițială - începe să izotopi de hidrogen (deuteriu și tritiu). În acest caz, în reactorul tokamak trebuie să se producă mult mai multă energie decât se cheltuiește la formarea de plasmă.
Schema unui reactor termonuclear magnetic a fost inițial propusă în 1950 de Andrei Dmitrievich Saharov și Igor Evgenievich Tamm. Tokamakul este în esență o gogoașă goală (torus), pe care se înfășoară un conductor care formează un câmp magnetic. Câmpul magnetic principal din camera de captare care conține plasma fierbinte este creat de bobine magnetice toroidale. Un rol esențial în plasarea în plasmă îl joacă curentul de plasmă, care curge de-a lungul coloanei cu plasmă circulară și creează un câmp magnetic semideidal. Curentul din plasmă este menținut de un câmp electric vortex creat de înfășurarea primară a inductorului. În acest caz, turnul cu plasmă joacă rolul unei înfășurări secundare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: