Презентація "Термоядерна реакція"

Термоядерна реакція

Термоядерна реакція - реакція злиття легких ядер при дуже високій температурі, що супроводжується виділенням енергіїЕнергетично дуже вигідна!!!style.colorfillcolorfill.type

- Міститься в морській воді -В природі багато. Аналіз сировини

інертний газ. Аналіз продуктів реакційstyle.colorfillcolorfill.type

=Синтез 4 г гелію. Згоряння2 вагонів кам’яного вугілля. Порівняння термоядерної енергії і енергії, що виділяється при реакції згоряння

Умови протікання термоядерної реакції Для того, щоб сталася реакція синтезу, вихідні ядра повинні потрапити в сферу дії ядерних сил(зблизитися на відстань 10-14 м), подолавши силу електростатичного відштовхування. Це можливо за великої кінетичної енергії ядер. Для цього речовина повинна мати температуру 10000000 К. Тому реакція названа «термоядерною» (від лат. therme-тепло).

Проект Токамак (ток-камера-магніт) При великих температурах (порядку сотень млн. градусів) утримати плазму всередині установки протягом 0,1 – 1 с. Проблема керованого термоядерного синтезу

ТОКАМАК— тороїдальна вакуумна камера для магнітного утримання плазми. Плазма утримується магнітним полем, всередині якого плазмовий «шнур» висить, не торкаючись стінок камери – «бублика». З вакуумної камери спочатку відкачують повітря, а потім заповнюють її сумішшю дейтерію і тритію. Потім, за допомогою індуктора, у камері створюють вихровий електричне поле. Токамак KSTAR, Південна Корея. Токамак TFTR в Принстонській лабораторії фізики плазми (1989 р.)

Принцип роботи. Токамак за своїм принципом є електрофізичною установкою, основним призначенням якого є формування плазми (тобто розігрів газу до 100 млн градусів), досягнення її високої густини та досягнення її тривалого збереження в чітко визначеному об'ємі. Це дозволить здійснити термоядерну реакцію синтезу ядер гелію з вихідної сировини, ізотопів водню (дейтерію і тритію). У ході реакції повинна виділитись енергія, що значно перевищує енергію, витрачену на формування плазми.

Некеровані термоядерні реакціїНа Сонці вже мільярди років відбувається некерований термоядерний синтез. За однією з гіпотез в надрах Сонця відбувається злиття 4 ядер водню в ядро гелію. При цьому виділяється колосальна кількість енергії Воднева бомба. Фотографія вибуху першої французької термоядерної бомби Канопус, яка була випробувана 24 серпня 1968 року у Французькій Полінезії.

Механізм дії водневої бомби. Спочатку вибухає заряд-ініціатор термоядерної реакції (невелика атомна бомба), що знаходиться всередині оболонки, в результаті чого виникає нейтронний спалах і створюється висока температура, необхідна для ініціації термоядерного синтезу. Нейтрони бомбардують вкладиш із з'єднання дейтерію з літієм-6. Літій-6 під дією нейтронів розщеплюється на гелій і тритій. Потім починається термоядерна реакція у суміші дейтерію з тритієм, температура всередині бомби стрімко наростає, залучаючи в синтез все більшу і більшу кількість водню.

Найпотужнішою з випробуваних бомб була воднева бомба потужністю 57 мегатонн (57 мільйонів тонн тротилового еквівалента), створена в СРСР. Вранці 30 жовтня 1961 року в 11:32 бомба, скинута з висоти 10 км, досягла висоти 4000 метрів над Новою Землею (СРСР) і була приведена в дію. Місце вибуху нагадувало пекло – землю вкрив товстий шар попелу від згорілих скель. У радіусі 50 кілометрів від епіцентру все горіло, хоча перед вибухом тут лежав сніг висотою в людський зріст, в 400 кілометрах в покинутому селищі були зруйновані дерев'яні будинки.. Потужність вибуху в 10 разів перевищила сумарну потужність всіх вибухових речовин, використаних у другій світовій війні.

Термоядерний реактор буде споживати дуже невелику кількість літію і дейтерію. Наприклад, реактор з електричною потужністю 1 ГВт буде спалювати близько 100 кг дейтерію і 300 кг літію в рік. Якщо припустити, що всі термоядерні електростанції будуть виробляти 5 ·1020 Дж в рік, тобто половину майбутніх потреб електроенергії, то загальне річне споживання дейтерію і літію складе всього 1500 і 4500 тонн. При такому споживанні дейтерію вистачить на те, щоб забезпечити людство енергією протягом багатьох мільйонів років. Термоядерний синтез - надія сучасної енергетики