Ядерный термоядерный реактор. Эксплуатация термоядерного реактора

Реакции ядерного синтеза - это реакции, которые происходят внутри звезд, таких как наша. солнце, в котором два меньших атомных ядра соединяются, чтобы дать начало большему, большему атомному ядру. стабильный. Ниже у нас есть механизм этого типа реакции, которая происходит на Солнце между атомами водорода, в результате чего образуется гелий:

Возможная реакция синтеза водорода на Солнце

Но наиболее важным аспектом этого типа ядерной реакции является количество выделяемой энергии. Чтобы получить представление, сплав только 2. 10^-9% дейтерия (водород с нейтроном и протоном в ядре)это обеспечило бы количество энергии, которого было бы достаточно, чтобы поддерживать весь мировой спрос на энергию в течение года!

Вот почему мечта многих ученых - использовать энергию, выделяющуюся в реакциях синтеза. В настоящее время на атомных электростанциях используются реакторы деления ядер, которые представляют собой анти-термоядерный процесс и производят меньшее количество энергии.

Неконтролируемый синтез уже применялся в

водородная бомба или же термоядерныйв 1952 году запущен Соединенными Штатами на атолле в Тихом океане. Эта бомба получила название «Майк», и ее мощность в 700 раз превышала мощность бомбы в Хиросиме.

Помимо большого количества выделяемой энергии, другие преимущества использования ядерного синтеза для производства энергии заключаются в том, что материалы, используемые в этих реакциях, легко получить., поскольку дейтерий содержится в молекулах воды, тритий (изотоп водорода, имеющий протон и два нейтрона в ядре) могут быть получены из лития, а литий - металл, встречающийся в природе.

Другой фактор заключается в том, что, в отличие от ядерного деления, продукты термоядерного синтеза не радиоактивны и поэтому считаются «чистым» видом энергии, не вызывающим изменений в окружающей среде.

Но чтобы его можно было использовать для выработки энергии, это должна быть контролируемая реакция, и для этого еще есть препятствия:

• Чтобы синтез был эффективным, необходимы высокие температуры, как это происходит на Солнце, где есть области с температурами порядка 100 миллионов градусов Цельсия! Это большое количество энергии необходимо для преодоления силы отталкивания, возникающей из-за положительных зарядов ядер, которые объединятся.

  Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)

В настоящее время это достигается за счет энергии, выделяющейся в управляемой реакции деления атомной бомбы, которая служит спусковым крючком для реакции ядерного синтеза.

• Возникает еще одна проблема: как управлять материалами при температуре в тысячи градусов Цельсия? Из каких материалов можно построить реактор, который выдержит такие высокие температуры?

• Также существует потребность в быстром потоке энергии, выделяющейся в реакции синтеза.

Исследования в этой области привели к созданию реактора под названием Токамак, который сегодня используется только для исследований. Самый известный из них - в Принстоне, США, он работает при температуре 100 миллионов градусов по Цельсию. Ниже представлен токамак КОМПАС на выставке IPP, представленной в Праге, Чешская Республика, во время Недели Наука и технологии, организованный Академией наук Чешской Республики 2 ноября, 2012:

Токамак КОМПАС на выставке IPP представлен в Праге^[2]

В этих реакторах создается чрезвычайно сильное магнитное поле. Газы дейтерия и трития вводятся и нагреваются до тысяч градусов Цельсия для реакции. Поскольку происходит прохождение электрического тока и генерация сильных магнитных полей, образуется плазма, которая находится в трубке внутри реактора, не контактируя с его стенками.

На марке, напечатанной в СССР, изображено устройство термоядерного синтеза токамак, датируемое примерно 1987 годом.^[3]

Однако на сегодняшний день способы получения полезной энергии из такого реактора еще не обнаружены. энергия, затрачиваемая на активацию магнитного поля, в котором удерживается плазма, все еще больше, чем энергия, полученная в результате термоядерного синтеза внутри реактора.

_{* Изображение предоставлено:}

_{[1] Автор: Майк Гарретт/Wikimedia Commons
[2] Наталия Час/ Shutterstock.com
[3] Джим Прюитт/Shutterstock.com}

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Хотели бы вы использовать этот текст в учебе или учебе? Посмотрите:

FOGAÇA, Дженнифер Роча Варгас. «Ядерный термоядерный реактор»; Бразильская школа. Доступно в: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reator-fusao-nuclear.htm. Доступ 27 июня 2021 г.