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

Управление протеканием ядерной реакции осуществляется с помощью регулирующих стержней (кадмий, карбид бора и др.). Для увеличения коэффициента размножения нейтронов активную зону окружают отражатели нейтронов. Так как ядерный реактор является мощным источником нейтронов и ? - излучения, в нем предусмотрена радиационная защита. Для отвода тепла применяется вода, жидкий натрий и др.: трубки с теплоносителем. Для замедления нейтронов в ядерных реакторах используется специальный замедлитель (тяжелая вода или графит).
Магнитное удержание плазмы

Во время реакции синтеза плотность горячего реагента должна оставаться на уровне, который обеспечивал бы достаточно высокий выход полезной энергии на единицу объема при давлении, которое в состоянии выдержать камера с плазмой. Например, для смеси дейтерий - тритий при температуре 108 К выход определяется выражением

Если принять Е равным 100 Вт/см (что примерно соответствует энергии, выделяемой топливными элементами в ядерных реакторах деления), то плотность n должна составлять 1015 ядер/см3, а соответствующее давление nT - 3 МПа. Время удержания при этом, согласно критерию Лоусона, должно быть не менее 0,1 с. Для дейтерий-дейтериевой плазмы при температуре 109 К Ядерные реакции это превращения атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами (в том числе и с g-квантами) или друг с другом. Наиболее распространенным видом ядерной реакции является реакция, записываемая символически следующим образом

В этом случае при Е = 100 Вт/см , n = 3*10 ядер/см и давлении примерно 100 МПа требуемое время удержания составит более 1 с. Заметим, что указанные плотности составляют лишь 0,0001 от плотности атмосферного воздуха, так что камера реактора должна откачиваться до высокого вакуума.

Приведенные выше оценки времени удержания, температуры и плотности являются типичными минимальными параметрами, необходимыми для работы термоядерного реактора, причем легче они достигаются в случае дейтерий-тритиевой смеси. Что касается термоядерных реакций, протекающих при взрыве водородной бомбы и в недрах звезд, то следует иметь в виду, что в силу совершенно иных условий в первом случае они протекают очень быстро, а во втором - крайне медленно по сравнению с процессами в термоядерном реакторе.

Термоядерные реакции протекают при высоких температурах

В состоянии плазмы находится подавляющая часть вещества Вселенной - звёзды, звёздные атмосферы, туманности галактические и межзвёздная среда. В магнитном поле с индукцией В на частицы плазмы действует Лоренца сила; в результате этого заряженные частицы плазмы вращаются с циклотронными частотами по ларморовским спиралям (кружкам). При описании плазмы с помощью уравнений магнитной гидродинамики она рассматривается как сплошная среда, в которой могут протекать токи

Спектр излучения низкотемпературной (например, газоразрядной) плазмы состоит из отдельных спектральных линий Чтобы удержать плазму, например, при температуре 108 К, ее нужно надежно термоизолировать. В принципе изолировать плазму от стенок камеры можно, поместив ее в сильное магнитное поле. Это обеспечивается силами, которые возникают при взаимодействии токов с магнитным полем в плазме. Системы с замкнутой магнитной конфигурацией Пинч-эффект появляется в токовом канале, например в цилиндре, заполненном проводящей средой. Электрическое поле приложено к противоположным концам цилиндра и действует по его оси. В системах открытой конфигурации проблема удержания плазмы в продольном направлении решается путем создания магнитного поля, силовые линии которого вблизи торцов камеры имеют вид сужающегося пучка

Установки с магнитным удержанием Одной из первых и самых простых попыток реализовать идею магнитного удержания является Z-пинч - плазменный шнур между двумя электродами, ток в котором создает азимутальное магнитное поле, призванное сжимать и удерживать плазму. Для удержания плазмы при помощи тороидального магнитного поля необходимо создать условия, при которых плазма не смещалась бы к стенкам тора

Делящийся материал - основной компонент ядерного оружия, любой ядерный заряд содержит хотя бы несколько килограммов такого материала. Деление примерно 10 кг урана-235 привело к полному разрушению Хиросимы, а другой японский город - Нагасаки - был испепелен в результате деления 7 кг плутония-239. Уран-235 хотя и встречается в природе, но его концентрация в природном уране слишком низка (примерно 0,7 процента), чтобы из добытого в урановых рудниках сырья можно было бы сразу изготовлять ядерное оружие
Атомные реакторы