Термоядерный синтез Ядерные реакции в звездах Токамак Реакторная технология Холодный термоядерный синтез Атомные реакторы на быстрых нейтронах Топливо для реакторов на тепловых нейтронах

Одним из направлений ядерной энергетики является ядерный синтез, подобный происходящему на Солнце в азотно-углеродном цикле. Ядерный синтез предпочтителен по двум причинам: легкие изотопы более распространены, а продукты ядерного синтеза нерадиоактивны. Непреодолимым препятствием для мирного осуществления ядерного синтеза гелия по реакции

Термоядерный синтез

Из четырех основных источников ядерной энергии в настоящее время удалось довести до промышленной реализации только два: энергия радиоактивного распада утилизируется в источниках тока, а цепная реакция деления - в атомных реакторах. Третий (наиболее мощный) источник ядерной энергии - аннигиляция элементарных частиц пока не вышел из области фантастики. Четвертый же источник - управляемый термоядерный синтез, УТС, находится на повестке дня. Этот источник по своему потенциалу хотя и меньше третьего, но существенно превышает второй. Надежды на УТЯС связаны с двумя обстоятельствами: согласно современным представлениям звезды (в том числе наше Солнце) существует за счет стационарной термоядерной реакции, и неконтролируемый термоядерный процесс удалось довольно просто реализовать во взрыве водородной бомбы. Кажется, нет никаких принципиальных препятствий для поддержания управляемой реакции ядерного синтеза и на Земле. Однако, интенсивные попытки реализовать в лабораторных условиях УТЯС окончились полным провалом. Более того, оптимистические заявки некоторых ученых и инженеров, что термоядерный синтез будет поставлен на службу энергетики в 21-м веке, кажутся ничем не обоснованными.

Тем не менее, сейчас ядерный синтез рассматривается как важное технологическое решение, направленное на замену ископаемого топлива в производстве энергии. Всемирная потребность в энергии требующая незамедлительного увеличения производства электроэнергии по крайней мере в два раза, исчерпаемость сырья и возрастающее беспокойство по поводу глобального потепления климата стимулирует поиск новых, иногда довольно экзотических, решений.

В данной лекции мы рассмотрим особенности реакций термоядерного синтеза, существующие и проектируемые установки реализации управляемого синтеза и перспективы подобных установок для создания нового направления энергетики. Мы так же попытаемся ответить на вопрос, почему пятидесятилетние активные исследования плазмы не увенчались успехом и почему термояд не будет поставлен на службу человеку в течение ближайших десятилетий.

Термоядерные реакции - реакции слияния (синтеза) легких атомных ядер в более тяжелые, происходящие при очень высоких температурах (порядка десятков миллионов градусов и выше). Запасы дейтерия, который можно использовать в D - T реакции, практически неограниченны. В гидросфере Земли запасено 4*1013 т дейтерия, который может явиться основным термоядерным горючим.

Хиросима, Нагасаки - "первый взрыв". В августе 1945 г. на 2 японских города было сброшено по ядерной бомбе мощностью 20 кт каждая. Они унесли жизни более 200 тысяч человек. Ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму, называлась "Малыш", а на Нагасаки -"Толстяк". Вспышка от взрыва сожгла материалы, поддающиеся горению, в круге диаметром 4 км. На смену тепловой волне пришла ударная волна. Порыв ветра пронесся со скоростью 800 км/ч. За исключением пары стен, все остальное было превращено в порошок в круге диаметром 4 км. 6820 зданий разрушено и 55000 полностью сгорели. Такие разрушительные последствия были после взрыва атомной бомбы "Малыш".
Атомные реакторы