ТОЭ
Математика
Безопасность
Графика
АЭС
Контрольная
Расчеты
Дизайн

Токамак

Задачи
Черчение
Билеты
Аварии
Курсовая
Начертательная
Типовая

Импульсные системы

Управляемый термоядерный синтез может быть достигнут не только на реакторах с магнитными ловушками, но и на установках инерционного удержания.

Инерциальное удержание

Необходимые критерии УТС можно получить, как показал А.Д.Сахаров в 1960 г., и без применения магнитных ловушек, позволяя нагретой D-T-плазме, в которой протекают реакции синтеза, свободно разлетаться во все стороны. Разлету плазмы препятствует инерция ее частиц, обладающих массой. Даже очень нагретая плазма, созданная быстрым внешним облучением, будет «инерциально» удерживаться в течение наносекунд (10-9 с). Столь короткое время, предоставленное для термоядерных реакций, должно быть скомпенсировано высокой плотностью плазмы, которая должна в 100 раз превосходить плотность твердого тела. Вместо очень разреженной, но долго удерживаемой магнитным полем плазмы предлагается противоположное ее состояние - очень плотная и короткоживущая. А результат тот же - превышение энергии, выделяемой в реакциях синтеза, над энергетическими затратами. «Инерциальный термояд» - это путь отдельных микровзрывов D-T-мишеней (шарика радиусом 1 мм), следующих с определенной частотой, наподобие вспышек бензина в цилиндрах ДВС. При этом методе осуществляется быстрое сжатие вещества до столь высоких плотностей, что термоядерная реакция успевает завершиться прежде, чем произойдет его испарение. Дело в том, что при мгновенном испарении поверхностных слоев мишени вылетающие частицы приобретают очень высокие скорости, и шарик оказывается под действием больших сжимающих сил. Они аналогичны движущим ракету реактивным силам, с той лишь разницей, что здесь эти силы направлены внутрь, к центру мишени. Этим методом можно создать давления порядка 1011 МПа и плотности, в 10000 раз превышающие плотность воды. При такой плотности почти вся термоядерная энергия высвободится в виде небольшого взрыва за время 10-12 с. Происходящие микровзрывы, каждый из которых эквивалентен 1-2 кг тротила, не вызовут повреждения реактора, а осуществление последовательности таких микровзрывов через короткие промежутки времени позволило бы реализовать практически непрерывное получение полезной энергии. Для инерциального удержания очень важно устройство топливной мишени. Мишень в виде концентрических сфер из тяжелого и легкого материалов позволит добиться максимально эффективного испарения частиц и, следовательно, наибольшего сжатия. Графитовые тепловые реакторы Современные ядерные реакторы

Таким образом, идея метода заключается в том, что дейтерий-тритиевая смесь в конденсированном (замороженном) состоянии сверхбыстро нагревается до температуры порядка 108 К. Длительность сохранения объема топлива определяется временем разлета плазмы, которое имеет порядок d/u, где d - линейный размер объема, u - средняя скорость частиц нагретой плазмы. Это время можно принять за время удержания плазмы, которое входит в критерий Лоусона . Тогда можно оценить размер d: nd/u~L, откуда d~Lu/n. Используя для дейтерий-тритиевой плазмы значения L=10 c/см , u=10 см/с и n=5*10 см , получим значение d=2 мм, а время удержания t=2*10- 9 с.

Сжатие и нагрев до термоядерных температур можно производить сверхмощными лазерными импульсами, со всех сторон равномерно и одновременно облучающими топливный шарик, потоком ускоренных до релятивистских скоростей электронов, бомбардировкой ускоренных до высоких энергий ионов (как легких, так и тяжелых), направленным взрывом химических веществ.

Казахстанский Токамак КТМ является экспериментальной термоядерной установкой для отработки задач материаловедения на предмет радиационной стойкости

Дизайн магнитной конфигурации и методика работы обеспечат генерацию плазменный поток в диверторе 1-20 MW/m2.

Во время замедления (в конструкционных материалах токамака, во вспомогательных системах, окружающих токамак, в бетоне стен и др.) энергия нейтронов уменьшается.

 


Задачи