История научных исследований в области управляемого термоядерного синтеза
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
Санкт-Петербургский
государственный политехнический университет
Р Е Ф Е Р А Т
Дисциплина: История и философия науки
Тема:
История научных исследований в области управляемого термоядерного синтеза
Выполнил аспирант
кафедры физики плазмы
Физико-техническогофакультета П.А.Молчанов
Научный руководитель
проф., д. ф.-м. наук В.А.Рожанский
“____” ___________2008 г.
Санкт-Петербург
2008
Содержание
Введение2
1.Токамаки - лидер в решении проблемы управляемого синтеза….4
2.Стеллараторы29
3.Инерциальный термояд49
Заключение69
Список литературы72
Введение
Говорят, говорят, скоро будет термояд,
Будет мирный, будет смирный, управляемый.
Нам об этом термояде говорили в детстве дяди.
Говорят, говорят, скоро будет термояд!
А теперь мы сами дяди, сами то же говорим
И мечтой о термояде все горим, горим, горим...
(Из поздравления И.Е.Тамму в день его 75-летия, народное творчество) [5]
Да и как не гореть, если точно известно, что в каждом полулитре любой окружающей нас воды заключена потенциальная энергия термоядерного синтеза, эквивалентная энергии сгорания бочки бензина!
Речь идет о двух почти равновероятных реакциях: D + D>He3 + n и D + + D>T + p c выделением в каждом акте синтеза 3.25 либо 4 МэВ энергии (1МэВ = 1.6 1013 Дж). Здесь: р - протон, D - дейтон, ядро тяжелого изотопа водорода (дейтерия) с одним нейтроном (n) в ядре, а T - тритон, ядро сверхтяжелого (трития) - с двумя. Образовавшийся тритон вступит в реакцию D + T>He4 (3.6 МэВ) + n (14 МэВ).
В итоге: 5D>He3 + He4 + р + 2n + (24.85 МэВ).
Дейтерий составляет одну семитысячную добавку к природному водороду, а потому является практически безграничным источником энергии. Наиболее энергоемкие продукты реакции синтеза быстрые нейтроны могут быть использованы в традиционном энергетическом пароводяном цикле (чистый синтез) или, что значительно эффективней, в цикле деления урана либо тория, для создания глубоко подкритического, а потому безопасного реактора деления на быстрых нейтронах (гибридный вариант). В таком случае речь пойдет уже о десяти и более бочках бензина… Правда, при этом мы основательно забираемся в область реакторов деления с их традиционными проблемами. Хотя и чистый синтез до конца не чист, коль скоро в нем фигурируют нейтроны и тритий, но, по оценкам специалистов, уровень экологических проблем может быть снижен для него в десятки раз по сравнению с энергетикой деления. Его главное преимущество отсутствие жидких и газообразных радиоактивных отходов. Наведенная активность конструкций может быть существенно уменьшена (если возникнет такая необходимость) применением ванадиевых сплавов. Дабы не терять столь важные преимущества, ограничимся далее темой чистого синтеза, реакциями D+D и D+T.
Огромная притягательная сила проблемы управляемого термоядерного синтеза (УТС) для ученых связана с возможностью использования неограниченных термоядерных ресурсов энергии на земле энергии, выделяющейся при слиянии легких атомных ядер и образовании более тяжелых. В качестве топлива здесь в первую очередь будут служить тяжелые изотопы водорода дейтерий и тритий. Запасы же дейтерия таковы, что их хватит для нужд человечества на миллионы лет даже при очень высоком росте потребления энергии. Но на пути к контролируемому использованию этой энергии природа поставила перед людьми исключительно большие трудности. Дело в том, что реакция синтеза может произойти, если два ядра сближаются на расстоянии порядка их собственного размера 10-13 см. Чтобы это сближение произошло, положительно заряженные ядра должны преодолеть взаимное электростатическое отталкивание, т. е. обладать большой энергией. Осуществить это можно, нагрев вещество до очень высокой температуры, когда кинетическая энергия ядер оказывается достаточно большой для преодоления электростатического отталкивания при их столкновениях. В природе такие условия существуют в недрах звезд, и человечество давно использует энергию такого термоядерного реактора в виде потока световой энергии Солнца. Изучив природу этого источника энергии, люди сравнительно быстро осуществили этот процесс на Земле, создав мощнейшее оружие - термоядерную бомбу. Но для осуществления управляемого термоядерного синтеза потребовалось провести огромный объем исследований. Работы по УТС были начаты 57 лет назад, когда возникли первые идеи об удержании плазмы. 5 мая 1951 г., Постановлением Совета Министров СССР была принята, по-видимому, первая в мире правительственная программа "О проведении научно-исследовательских и экспериментальных работ по выяснению возможности осуществления магнитного термоядерного реактора" [4]. В CCCР была предложена идея магнитного удержания и термоизоляции горячей плазмы, которая легла в основу развития так называемых стационарных систем, в которых реакция синтеза дейтерия и трития должна протекать в форме ме