СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

Термоядерный синтез

 

 

В связи с тем, что между атомными ядрами на малых расстояниях действуют ядерные силы притяжения, при сближении двух ядер возможно их слияние, т. е. синтез более тяжелого ядра. Чтобы ядра могли преодолеть электростатическое отталкивание и сблизиться, они должны обладать достаточной кинетической энергией. Соответственно проще всего осуществляется синтез легких ядер с малым электрическим зарядом.

В природе реакции синтеза происходят в очень горячем веществе, например в недрах звезд, где при температуре порядка 14 млн. градусов (центр Солнца) энергия теплового движения некоторых частиц достаточна для преодоления отталкивания. Ядерный синтез, происходящий в разогретом веществе, называют термоядерным.

Особенность термоядерных реакций как источника энергии – очень большое ее выделение на единицу массы реагирующих веществ – в 10 млн. раз больше, чем в химических реакциях. Вступление в синтез 1 г изотопов водорода эквивалентно сгоранию 10 т бензина. В принципе уже сегодня энергию термоядерного синтеза можно получить на Земле. Нагреть вещество до звездных температур можно, используя энергию атомного взрыва. Так устроена водородная бомба, где взрыв ядерного запала приводит к мгновенному нагреву смеси дейтерия с тритием и к последующему термоядерному взрыву. Однако это неуправляемый процесс.

Для осуществления управляемого ядерного синтеза требуется несколько условий. Во-первых, нужно нагреть термоядерное горючее до температуры, когда реакции синтеза могут происходить с заметной вероятностью. Во-вторых, необходимо, чтобы при синтезе выделялось больше энергии, чем ее затрачивается на нагрев вещества (или, еще лучше, чтобы рождающиеся быстрые частицы сами поддерживали требуемую температуру). Это возможно при условии хорошей изоляции.

Легче всего осуществить синтез между тяжелыми изотопами водорода – дейтерием и тритием (рис. 4.3). Дейтерий имеется на Земле в огромных количествах в морской воде (1 атом на 6000 атомов водорода); тритий можно получить искусственно, облучая литий нейтронами.

 

 

Рис. 4.3. Термоядерный синтез

 

Для осуществления термоядерной реакции наиболее выгодна температура около 100 млн. градусов. Что касается времени удержания энергии, т. е. качества изоляции, то в данном случае условие следующее: плазма с плотностью 1014 ионов в 1 см3 должна заметно остывать не быстрее чем за 1 секунду.

Удержание плазмы от попадания на теплоизолирующие стенки осуществляется при помощи магнитных полей, направляющих поток частиц по спирали, замкнутой в кольцо. Ввиду того, что плазма состоит из ионов и электронов, магнитное поле имеет на нее прямое влияние.

Для нагрева можно использовать ток, протекающий по плазменному «шнуру». Есть и другие способы нагрева – с помощью высокочастотных электромагнитных волн, пучков быстрых частиц, световыми пучками, генерируемыми лазерами. Чем больше мощность нагревающего устройства, тем быстрее можно нагреть плазму до требуемой температуры. Последние разработки позволяют это делать за столь малое время, что вещество успевает вступить в реакцию синтеза раньше, чем разлететься из-за теплового движения. В таких условиях дополнительная термоизоляция оказывается ненужной. Единственное, что удерживает частицы от разлетания, это их собственная инерция. Данное направление – инерционный термоядерный синтез в последнее время усиленно развивается.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Концепции современного естествознания

 



Смотрите также:

  

Солнце загорается на земле

Всегда возникает вопрос — оправдано ли то, что мы занимаемся этой проблемой? Ведь технически процесс термоядерного синтеза сложен и дорог.

 

САХАРОВ. Магнитный термоядерный реактор. Магнитная кумуляция....

Первоначально. я предложил назвать нашу тему ТТР (тороидальный термоядерный реактор), но.синтеза, экономические и технические возможности такого комбинированного.

 

Артур Кларк. Прогнозы и предсказания писателей фантастов. Чтение...

Прогнозы - штука трудная, все сложности учесть невозможно. С холодным термоядерным синтезом Кларк промахнулся, но здесь ошиблись многие ученые.

 

Уолт Ростоу. Франсуа Перру. Теория постиндустриального развития...

...вычислительной техники и приборостроения, мощная индустрия информатики, освоение космоса, реальная возможность овладеть энергией термоядерного синтеза...

 

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ. Этапы современной научно...

80-е гг. – сверхбольшие и объемные интегральные схемы, сверхпрочная керамика, компьютеры пятого поколения, генная инженерия, термоядерный синтез.

 

Термометры для плазмы

...способ контроля параметров плазмы на термоядерных установках следующих поколений вплоть до реактора управляемого термоядерного синтеза.

 

Солнце как важнейший источник энергии

Синтез ядер, ведущий к образованию гелия, происходит при температуре в миллионы градусов (поэтому эти процессы называют термоядерными реакциями) и при очень высоком давлении.

 

Бронников. Сверхсознание. Возможности человеческого мозга

Это и есть технология плазменного оружия. Атомный реактор это механизм сохранения формы, там возникает управляемый термоядерный синтез.

 

Альтернатива. Свободная энергия

Установки для генерации мощности при электролизе тяжелой или обычной воды широко известны, как системы "холодного термоядерного синтеза".

 

Иисус - человек с видеомагнитофоном?

А для реакции термоядерного синтеза необходим только начальный нагрев изотопов, то есть «подогрев управляемым огнем».