Енергія керованого термоядерного синтезу
Керований термоядерний синтез (УТС) – синтез більш важких ядер з легших з метою отримання енергії, який носить керований характер, на відміну від вибухового термоядерного синтезу.
Основний реакцією для УТС є (D + T = 4He + n). В результаті зіткнення ядер дейтерію і тритію утворюються ядро гелію і нейтрон, а також виділяється 17,6 МеВ енергії (тобто 2.8 – 10-12 Дж на один акт поділу).
Оптимальна температура для цієї реакції Т = 2 – 108 К. Дана термоядерна реакція для свого здійснення потребує значно менших температур і густин плазми, ніж традиційне для зірок злиття двох ядер дейтерію в гелій, та й енергії при такому акті виділяється в 5 разів більше, ніж в сонячному.
Проблема керованого термоядерного синтезу: створення високих температур для злиття ядер 2H – дейтерію і 3H – тритію.
Для здійснення термоядерного синтезу плазма повинна бути дуже щільною і утримуватися протягом тривалого часу. Відповідно до критерію Лоусона твір щільності реагують ядер на час життя плазми N – t = 0,5 – 1015 см-3 – с.
Розглядаються дві принципові схеми для здійснення УТС:
Нагрівання і утримання плазми магнітним полем при відносно низькому тиску і високій температурі. Для цього застосовуються реактори у вигляді токамаків, стелараторів, які відрізняються конфігурацією магнітного поля.
Короткочасний нагрів невеликих мішеней, що містять дейтерій і тритій, надпотужними лазерними імпульсами або пучками часток.
На жаль, проблеми УТС поки не вирішені.
Іншою проблемою створення УТС є дефіцит термоядерного палива: дейтерію і тритію.
Дейтерій ще можна рентабельно добувати з води, а тритій доводиться синтезувати з рідкісного ізотопу літію з великими енерговитратами. Тритій може замінити 3Hе, який за рахунок сонячного світла скупчився за мільярди років на Місяці (500 млн. Тонн). За оцінками фахівців, щоб забезпечити на 1 рік все людство енергією, необхідно 2-3 польоту космічних кораблів по 10 тонн вантажопідйомністю. Такий проект можливо реалізувати через 20-30 років. Фахівці стверджують, що термоядерна електростанція з тепловою потужністю 1 ГВт в плані радіаційної небезпеки еквівалентна уранового реактора ділення потужністю 1 КВт (типовий університетський дослідний реактор). І ця обставина багато в чому є вирішальним чинником, що викликає пильну увагу урядів багатьох країн до термоядерної енергетиці. Майже повна відсутність радіоактивних відходів і мінімальність радіоактивної небезпеки навіть у разі катастрофічного руйнування термоядерного реактора в поєднанні з величезними запасами палива для таких електростанцій робить термоядерну енергетику вкрай перспективною в плані подолання майбутнього енергетичної кризи.
Related posts:
- Що таке термоядерна реакція Поряд з реакцією ділення важких ядер енергетично вигідним виявляється і зворотний в деякому розумінні процес – синтез легких ядер, тобто злиття ядер легких елементів (розташованих на початку періодичної таблиці) з утворенням більш важкого ядра. Щоб почалося злиття ядер, їх потрібно зблизити впритул – щоб вступили в дію ядерні сили. Для такого зближення потрібно подолати кулонівське […]...
- Термоядерна реакція Загальновідомо, що при розподілі важких ядер атомів під час ядерних реакцій виділяється велика кількість енергії. Проте вдалося встановити, що при злитті легких ядер виділяється ще більша кількість енергії. Такі реакції назвали термоядерними. Природа термоядерних реакцій Термоядерні реакції – це реакції злиття легких ядер, що протікають при високих температурах з виділенням великої кількості енергії. Синтез гелію […]...
- Токамак Наша планета купається в потоках світла і тепла, і все це – завдяки ядерним реакціям синтезу, що йде на Сонці. А чи можемо ми тут, на Землі, отримувати енергію ядерного синтезу і застосовувати її – без всякої загрози – для потреб людства? На Сонці чотири ядра водню (чотири протона) зливаються в ядро гелію. Його маса […]...
- Енергія зв’язку нуклонів у ядрі Енергією зв’язку називається енергія, яку необхідно затратити для того, щоб розщепити ядро. Її звичайно виражають у мегаелектронвольтах (Мев) (1 Мев= 1,6 – 10-13Дж). Стійкість атомного ядра характеризується енергією зв’язку (Езв). Під енергією зв’язку ядра розуміється енергія, необхідна для повного розщеплення ядра на окремі нуклони. Базуючись на законі збереження енергії можна сказати, що енергія зв’язку дорівнює […]...
- Енергія зв’язку і дефект мас Нуклони всередині ядра утримуються ядерними силами. Їх утримує певна енергія. Виміряти цю енергію безпосередньо досить складно, однак можна зробити це побічно. Логічно припустити, що енергія, яка потрібна для розриву зв’язку нуклонів в ядрі, буде дорівнює чи більше тієї енергії, яка утримує нуклони разом. Енергія зв’язку та енергія ядра Цю прикладену енергію вже легше виміряти. Зрозуміло, […]...
- Що таке енергія атома? Вчені століттями вважали атом неподільною часткою. Потім виявили, що його можна “розібрати” на складові частини, але це стосувалося тільки ядра і електронів, само атомне ядро все ще продовжували вважати неподільним. І тільки наприкінці XIX століття було встановлено, що ядра атомів теж можуть розпадатися на частини, випускаючи промені і тепло. Це явище було названо радіоактивністю. А […]...
- Енергія: потенційна і кінетична енергія Слово “енергія” в перекладі з грецької мови означає “дія”. Енергійною ми називаємо людину, яка активно рухається, роблячи при цьому безліч різноманітних дій. Енергія у фізиці І якщо в житті енергію людини ми можемо оцінювати в основному за наслідками її діяльності, то у фізиці енергію можна вимірювати і вивчати безліччю різних способів. Ваш бадьорий друг чи […]...
- Енергія заряджених тіл. Енергія електричного поля Для того щоб зарядити конденсатор, т. є. Створити деяку різницю потенціалів між двома тілами – обкладинками конденсатора, потрібно затратити деяку роботу. Це пов’язано з тим, що процес зарядки тіла, як ми говорили в § 5, означає завжди розділення зарядів, т. Е. Створення на одному тілі надлишку зарядів одного знака, а на іншому тілі – іншого […]...
- Ядерна енергія Ядерне поділ – це процес, в якому атомне ядро (наприклад, урану) розвалюється на менші частини (більш легкі ядра), причому часто з утворенням вільних нейтронів і виділенням великої кількості енергії. Коли вилітають нейтрони розбивають інші ядра урану, процес триває – виникає ланцюгова реакція. У ядерному реакторі для отримання енергії процесом поділу управляють, так що рівень виділення […]...
- Для чого потрібна атомна енергія? Атоми, з яких складається матерія, містять в собі величезну кількість енергії, званої атомної, або ядерної. Центр атома називається атомним ядром. У радіоактивних елементів (торій, радій, уран, технецій, полоній і т. д.) Ядра можуть розщеплюватися, вивільняючи при цьому значна кількість енергії, в тому числі у вигляді тепла. При розщепленні ядра з нього вилітають нейтрони та інші […]...
- Внутрішня енергія: доповідь Внутрішня енергія – найважливіша умова існування і характеристика всіх тіл живої та неживої природи. Для того щоб визначити її значення в організації життя на нашій планеті, згадаємо основні фізичні поняття термодинаміки. Макроскопічні тіла складаються з рухомих і взаємодіючих частинок: молекул, атомів, іонів. У свою чергу, атоми і ядра атомів теж складаються з рухомих і взаємодіючих […]...
- Механічна енергія Енергія є мірою руху і взаємодії будь-яких об’єктів в природі. Є різні форми енергії: механічна, теплова, електромагнітна, ядерна… Досвід показує, що енергія не з’являється нізвідки і не зникає безслідно, вона лише переходить з однієї форми в іншу. Це сама загальне формулювання закону збереження енергії. Кожен вид енергії являє собою деяке математичне вираження. Закон збереження енергії […]...
- Енергія палива Всім відомо, що в нашому житті величезну роль відіграє використання палива. Паливо застосовують практично в будь-якій галузі сучасної промисловості. Особливо часто застосовується паливо, отримане з нафти: бензин, гас, соляр та інші. Також застосовують горючі гази (метан та інші). Звідки береться енергія у палива Відомо, що молекули складаються з атомів. Для того, щоб розділити яку або […]...
- Склад і характеристики води Вода (H2O) – хімічна сполука водню (11,11%) з киснем (88,89%). При утворенні води з одним атомом кисню з’єднується два атоми водню (Уніфіковані…, 1986). Насправді вода являє собою суміш сполук водню (H2O), дейтерію (D2O) і тритію (T2O) з киснем. З’єднання дейтерію з воднем називають важкою водою, а тритію – надважкої. Тритій є радіоактивним ізотопом. Кількість важкої […]...
- Енергія зарядженого конденсатора – формула Конденсатор характеризується здатністю накопичувати певну кількість енергії, яку з часом може повторно використовувати. Для визначення енергії, яку може накопичувати конденсатор, слід скористатися формулою: Wp – енергія електричного поля зарядженого конденсатора q – модуль заряду будь-якого з провідників конденсатора U – різниця потенціалів між провідниками С – електроємність конденсатора Можна зробити висновок, що енергія безпосередньо залежить […]...
- Енергія зарядженого конденсатора Заряджений конденсатор володіє енергією. У цьому можна переконатися на досвіді. Якщо зарядити конденсатор і замкнути його на лампочку, то (за умови, що ємність конденсатора досить велика) лампочка засвітиться на короткий проміжок. Отже, в зарядженому конденсаторі запасена енергія, яка і виділяється при його розрядки. Неважко зрозуміти, що цією енергією є потенційна енергія взаємодії обкладок конденсатора – […]...
- Робота сили пружності і потенційна енергія Так як вже було сказано, що потенційна енергія визначає взаємне положення частин тіл в просторі, то можна зробити висновок: якщо під час розтягування пружини відбувається зміна взаємного положення її частин, то відбувається зміна потенційної енергії. Тому має місце говорити про потенційної енергії пружно деформованого тіла. Ця величина залежить від роду речовини, з якого виготовлена пружина, […]...
- Інгібітори синтезу білка у бактерій Мішенню для цих препаратів є білкосинтезуючі системи прокаріот, які мають відмінності від рибосом еукаріот, що забезпечує селективність дії цих препаратів. Синтез білка – багатоступінчастий процес, де задіяно безліч ферментів і структурних субодиниць. Відомі кілька точекмішеней, на які здатні впливати препарати цієї групи в процесі біосинтезу білка. Аміноглікозиди, тетрациклін та оксазолідінони зв’язуються з 30S-субодиницею, блокуючи процес […]...
- Внутрішня енергія тіл Згідно MKT всі речовини складаються з частинок, які знаходяться в безперервному тепловому русі і взаємодіють один з одним. Тому, навіть якщо тіло нерухомо і має нульову потенційну енергію, воно має енергією (внутрішньою енергією), що представляє собою сумарну енергію руху і взаємодії мікрочастинок, що складають тіло. До складу внутрішньої енергії входять: Кінетична енергія поступального, обертального і […]...
- Внутрішня енергія тіла Молекули, з яких складається тіло, постійно здійснюють безладне тепловий рух. Вони рухаються відносно один одного, обертаються, здійснюють коливальні рухи (подібно пружинам). Існує кінетична енергія такого руху, а також потенційна енергія коливань молекул. Крім того, існує потенційна енергія взаємодії молекул між собою (за рахунок сил тяжіння і відштовхування). Сума всіх цих енергій і становить внутрішню енергію […]...
- Хімія органічного синтезу України Промисловість органічного синтезу виробляє більшу частину продукції хімічної промисловості. Вироблено: в 1998 р в 1990 р? синтетичних смол – 103 тис. Т 827 тис. Т? хімічних волокон – 24,5 тис. Т 179,2 тис. Т Лакофарбова промисловість виробляє лаки, фарби, емалі, оліфу, розріджувачі. Сировиною можуть служити матеріали та відходи лісової, деревообробної, нафтопереробної, олійно-жирової, металургійної промисловості. Великі […]...
- Коли механічна енергія зберігається? При падінні каменю його потенційна енергія зменшується. Але при цьому швидкість каменю збільшується, а значить, збільшується і кінетична енергія каменю. При русі ж каменя, кинутого вгору, його потенційна енергія збільшується, але зменшується кінетична енергія. Таким чином, кінетична енергія може перетворюватися в потенційну, і назад. Досліди і розрахунки показують, що якщо між тілами системи діють тільки […]...
- Геотермальна енергія Енергетика Землі заснована на використанні природного теплоти Землі. На 1 км глибини у верхній частині Землі відсоток температури становить 20-30 ° С. Кількість теплоти, що міститься в земній корі до глибини 10 км, складає ~ 12,6? 1026 Дж, що еквівалентно змістом 4,6? 1016 тонн вугілля, що в 70 тисяч разів перевищує теплосодержание всіх світових запасів […]...
- Вітрова енергія Вітру, використовується протягом сотень років, для отримання механічної, теплової та електричної енергії. Вітрова енергія, на сьогоднішній день є стійким і невичерпним джерелом. Вітром називається рух повітря з області з високим тиском в область з низьким тиском. Насправді, вітер існує тому, що сонячна енергія нерівномірно розподілена по поверхні Землі. Гаряче повітря прагне вгору, а холодний заповнює […]...
- Енергія Землі При всій різноманітності температурного режиму в різних кліматичних зонах і в різних ландшафтах на Землі основні джерела надходження енергії та її втрат залишаються завжди тими ж самими. Проте їх ефективність може змінюватися в залежності від різних подій планетного масштабу, що веде до тих чи інших змін клімату. Найбільш потужний і постійне джерело енергії, що надходить […]...
- Внутрішня енергія – коротко Теплові явища можна описувати за допомогою величин (макроскопічних параметрів), вимірюваних такими приладами, як манометр і термометр. Ці прилади не реагують на вплив окремих молекул. Теорія теплових процесів, в якій не враховується молекулярну будову тіл, називається термодинамікою. У термодинаміки розглядаються процеси з погляду перетворення теплоти в інші види енергії. Пригадайте з курсу фізики основної школи, що […]...
- Енергія зарядженого конденсатора: формули Енергія зарядженого конденсатора, енергія електричного поля, об’ємна густина енергії електричного поля. Енергія зарядженого конденсатора виражається формулами: Які виводяться з урахуванням виразів для зв’язку роботи і напруги і для ємності плоского конденсатора . Енергія електричного поля Об’ємна густина енергії електричного поля (енергія поля в одиниці об’єму) напруженістю E виражається формулою: Де Ɛ – діелектрична проникність середовища; […]...
- Механічна енергія і сила тертя Тіло, отримавши поштовх, рухається вгору, проти сили тяжіння. При цьому його кінетична енергія зменшується. Досягнувши верхньої точки траєкторії, тіло на мить зупиняється і починає зворотний шлях вниз. Але ось інший приклад. Тіло лежить на горизонтальній негладкою поверхні. Отримавши поштовх, воно починає рухатися. Через дії сили тертя кінетична енергія тіла зменшується. Пройшовши деяку відстань, тіло зупиняється, […]...
- Енергія Сонця Джерелом метеорологічних, гідрологічних, хімічних, біологічних та інших процесів, що протікають на земній кулі, є сонячна енергія. Вся інша надходить енергія (випромінювання зірок і планет, космічні промені, внутрішня теплота Землі та ін) мізерно мала в порівнянні з енергією Сонця. Сонце – основне джерело життя на нашій планеті і творець енергетичних запасів, які все більшою мірою використовуються […]...
- Енергія і робота в класичній механіці Слово енергія ми чуємо дуже часто. Життєва енергія, внутрішня енергія, електроенергія, атомна енергія.. Але спробуйте дати точну відповідь на питання, що таке енергія? Тут задумається практично кожен. Так само і з роботою. Всі ходять на роботу, у всіх повно роботи. Але що таке робота? А відповідь прямо тут, в нашій статті! Підемо за принципом “чим […]...
- Механічна енергія – коротко Розглянемо ситуацію, коли на покоїться тіло діє деяка сила (рис. 44). Швидкість, яку придбає тіло через час t, і переміщення, вчинене за цей час, можна розрахувати за відомим вам формулами: v = at і s = at2 / 2. В результаті роботи, скоєної силою при розгоні тіла, воно набуло деяку швидкість, і тепер саме може […]...
- Енергія електричного поля Припустимо, що є певний обсяг простору, яке “наповнене” електричним полем, тобто є джерело поля і завдяки дальнодействием ми говоримо, що це простір наповнений полем. Зрозуміло, що в вигляді речовини немає ніяких силових ліній поля, це уявні в розумі уявлення, але в цій області простору будь-якої заряд буде реагувати проявом кулонівської сили. Чи можна якось характеризувати […]...
- Внутрішня енергія При вивченні фізики розглядаються механічні, теплові, світлові, електричні та інші явища. З деякими механічними явищами ми вже познайомилися. Відомо також, що існує два види механічної енергії: кінетична і потенційна. Всяке рухоме тіло має кінетичної енергією. Так, наприклад, кінетичної енергією володіє летить птах, рухомі літак, м’яч, поточна вода і т. Д. Кінетична енергія тіла залежить від […]...
- Енергія – цікаві факти Енергія оточує людину повсюдно, сучасна цивілізація не зможе існувати без штучних її джерел. Вона видобувається різними способами – гідроелектростанціями, ядерними і тепловими об’єктами. Також сьогодні активно розвиваються більш екологічні напрямки, будуються вітрові та сонячні енергостанції. Сонячна енергія та компактні екрани поглинання, батареї накопичення, дозволяють кожній людині мати власну невелику станцію, що забезпечує будинок природною енергією, […]...
- Енергія в електростатиці В рамках електростатики дати відповідь на питання, де саме зосереджена енергія будь-якого конденсатора, неможливо. Заряди і поля, що сформували їх, не можуть існувати відокремлено. Отже, їх розділити не реально. Однак змінні електростатичного поля способи існувати незалежно від збуджуючих їх позитивних зарядів, які в результаті і переносять енергію. Ці факти змушують вчених визнати, що носієм енергетичного […]...
- Альфа-розпад (тип радіоактивного розпаду) Відомо досить багато різних способів радіоактивних розпадів ядер. Іноді навіть однакові ядра можуть розпадатися по-різному. Але більшість ядер розпадається по одному з наступних каналів: α-розпад, β-розпад, γ-розпад і спонтанне ділення. Альфа-розпад протікає з випусканням α-частинок, так історично називають ядра 42He: AZX → A-4Z-2X ‘+ 42He. Відомо більше 300 α-радіоактивних ядер, в основному отриманих штучно. Всі […]...
- Енергія простого гармонійного руху На сторінці “Простий гармонійний рух” розглядалося коливальний рух вантажу, підвішеного на пружною пружині. У той момент, коли зовнішня сила розтягує пружину з вантажем, вона отримує пружну потенційну енергію, яка перетворюється потім в кінетичну після того, як пружина починає стискатися. Згідно закону збереження енергії, який говорить, що енергія нікуди не дівається безслідно, а переходить з однієї […]...
- Чому ядро атома не розпадається? У фізиці існує чотири типи фундаментальних взаємодій між частинками і тілами, які вони складають. Це сильна, слабка, електромагнітне і гравітаційне взаємодії. Саме завдяки сильному взаємодії, яке проявляється в масштабах атомних ядер і відповідає за притягання між нуклонами, атом і є таким “міцним горішком”. Не так давно люди зрозуміли, що при розщепленні ядер атомів вивільняється величезна […]...
- Потенційна енергія поля Деяку силу можна назвати консервативною тільки в тому випадку, коли вона не залежить від траєкторії, по якій рухається тіло. Робота всіх консервативних сил дорівнює різниці потенційних енергій розглянутого тіла A = W1 – W2 Сила взаємодії між зарядами також є консервативною, а так як це сила призводить до того, що заряди починають рухатися, то вона […]...
- Робота. Кінетична енергія Продовжимо нашу розмову про результат дії сили. По-перше, сила є причина прискорення (тобто зміни швидкості) тіла, по-друге, якщо сила діє на систему протягом деякого проміжку часу, то результатом цієї дії є зміна імпульсу системи. Зараз ми розглянемо результат дії сили на деякій просторовому інтервалі шляху. Обговоримо тепер загальну ситуацію – тіло рухається по довільній траєкторії, […]...