Добрый день.
Сегодня поговорим с Вами о термоядерной синтезе: пройдемся по основным понятиям,разберем, что такое управляемый и не управляемый термоядерный синтез, а так же кратко пробежимся по истории развития термоядерной энергетики.
1. Что такое термоядерный синтез и чем он интересен для человечества?
Термоядерный синтез - реакция слияния легких атомных ядер в более тяжелые ядра, происходящая при сверхвысокой температуре и сопровождающаяся выделением огромных количеств энергии. Так же это реакция, обратная делению атомов: в последней энергия выделяется за счет расщепления тяжелых ядер на более легкие. Реакции термоядерного синтеза бывают управляемые и неуправляемые.
Неуправляемая термоядерная реакция – слияние ядер под действием высоких температур с большим выделением энергии. Человечеству удалось довольно быстро реализовать в виде водородной бомбы.
Управляемая термоядерная реакция – попытка подчинить ядерный синтез и направить его в мирное русло. Пока что не реализованная.
Наибольший интерес для человечества представляет Управляемый термоядерный синтез(УТС), так как подчинение ядерной реакции слияния и постройка термоядерных электростанций сулит человечеству доступ к практически неисчерпаемым источника электроэнергии(ведь топливо можно получать прямо из морской воды).
2. История изучения ядерного синтеза
Предпосылкой изучения ядерных реакций синтеза легких элементов и возможно начала исследовательских работ по УТС можно считать открытия Резерфордом, Олифантом и Хартеком в 1934 г. элементарной реакции ядерного синтеза, в которой два атома тяжелого водорода D образуют атом гелия с попутным выделением энергии. С помощью ускорителя частиц разгоняли ионы дейтерия и направляли их на дейтериевую мишень. Далее в 1938 г. в журнале "Physical Review" появилась знаменита статья Г. Бете "Генерация энергии в звездах", в которой приведены реакции и сделаны расчеты по термоядерным реакциям, протекающим внутри звезд. Согласно этим расчетам для достижения заметной интенсивности протекания термоядерных реакций, например в дейтериевой плазме, необходимо нагреть ее до температуры сто миллионов градусов. Теперь оставалось найти технически приемлемый способ нагрева плазмы до столь высокой температуры и осуществит ее термоизоляцию от стенок реактора. Потребовалось еще около десяти лет, прежде чем были построены первые установки, претендующие на роль термоядерного реактора.
3. Основные перспективные направления по УТС
Существуют две принципиальные схемы осуществления управляемого термоядерного синтеза, разработки которых продолжаются в настоящее время:
Квазистационарные системы, в которых нагрев и удержание плазмы осуществляется магнитным полем при относительно низком давлении и высокой температуре. Самыми популярными реакторами такого типа являются токамаки,стеллараторы и магнитные ловушки.
Импульсные системы, В таких системах управляемый термоядерный синтез осуществляется путём кратковременного нагрева небольших мишеней, содержащих дейтерий и тритий , сверхмощными лазерными лучами или пучками высокоэнергичных частиц (ионов,электронов ). Такое облучение вызывает последовательность термоядерных микровзрывов.
В следующих статьях остановимся более подробно на каждом виде перспективных установок, претендующих на звание реактора для будущей термоядерной электростанции.
Понравилась статья? Ставьте лайк и подписывайтесь!😊