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.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Енергія керованого термоядерного синтезу