Pemasangan termonuklear. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

Perpustakaan teknikal percuma

SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Pemasangan termonuklear. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Komen artikel

Para saintis telah menangani masalah menggunakan tindak balas termonuklear untuk tujuan tenaga selama bertahun-tahun. Pemasangan termonuklear yang unik telah dicipta - peranti teknikal paling kompleks yang direka untuk mengkaji kemungkinan mendapatkan tenaga yang sangat besar, yang dikeluarkan setakat ini hanya semasa letupan bom hidrogen. Para saintis ingin belajar bagaimana untuk mengawal perjalanan tindak balas termonuklear - tindak balas menggabungkan nukleus hidrogen berat (deuterium dan tritium) dengan pembentukan nukleus helium pada suhu tinggi - untuk menggunakan tenaga yang dikeluarkan semasa ini untuk tujuan damai, untuk faedah orang ramai.

loji termonuklear

Terdapat sangat sedikit deuterium dalam satu liter air paip. Tetapi jika deuterium ini dikumpul dan digunakan sebagai bahan api dalam pemasangan termonuklear, maka anda boleh mendapatkan tenaga sebanyak daripada membakar hampir 300 kilogram minyak. Dan untuk menyediakan tenaga yang kini diperoleh dengan membakar bahan api konvensional yang dihasilkan dalam setahun, adalah perlu untuk mengekstrak deuterium daripada air yang terkandung dalam kiub dengan sisi hanya 160 meter. Sungai Volga sahaja membawa kira-kira 60000 meter padu air ke Laut Caspian setiap tahun.

Untuk tindak balas termonuklear berlaku, beberapa syarat mesti dipenuhi. Oleh itu, suhu dalam zon di mana nukleus hidrogen berat bergabung hendaklah kira-kira 100 juta darjah. Pada suhu yang begitu besar, kita tidak lagi bercakap tentang gas, tetapi tentang plasma. Plasma adalah keadaan jirim apabila, pada suhu gas yang tinggi, atom neutral kehilangan elektronnya dan bertukar menjadi ion positif. Dalam erti kata lain, plasma ialah campuran ion positif dan elektron yang bergerak bebas. Syarat kedua ialah keperluan untuk mengekalkan ketumpatan plasma dalam zon tindak balas sekurang-kurangnya 100 bilion zarah per sentimeter padu. Dan, akhirnya, perkara utama dan paling sukar ialah mengekalkan perjalanan tindak balas termonuklear sekurang-kurangnya satu saat.

Ruang kerja pemasangan termonuklear adalah toroidal, serupa dengan bagel berongga besar. Ia dipenuhi dengan campuran deuterium dan tritium. Di dalam ruang itu sendiri, gegelung plasma dicipta - konduktor di mana arus elektrik kira-kira 20 juta amperes dilalui.

Arus elektrik melaksanakan tiga fungsi penting. Pertama, ia mencipta plasma. Kedua, ia memanaskannya sehingga seratus juta darjah. Dan, akhirnya, arus mencipta medan magnet di sekelilingnya, iaitu, ia mengelilingi plasma dengan garis daya magnet. Pada prinsipnya, garisan daya di sekeliling plasma harus memastikan ia terampai dan menghalang plasma daripada menyentuh dinding ruang.Walau bagaimanapun, mengekalkan plasma terampai tidaklah begitu mudah.

Daya elektrik mengubah bentuk konduktor plasma, yang tidak mempunyai kekuatan konduktor logam. Ia membongkok, memukul dinding ruang dan memberikan tenaga habanya. Untuk mengelakkan ini, lebih banyak gegelung diletakkan di atas ruang toroid, yang mewujudkan medan magnet membujur dalam ruang, yang menolak konduktor plasma dari dinding. Hanya ini tidak mencukupi, kerana konduktor plasma pembawa arus cenderung untuk meregangkan, untuk meningkatkan diameternya.

Medan magnet, yang dicipta secara automatik, tanpa daya luar luar, juga dipanggil untuk mengekalkan konduktor plasma daripada mengembang. Konduktor plasma diletakkan bersama dengan ruang toroid ke dalam ruang lain yang lebih besar yang diperbuat daripada bahan bukan magnet, biasanya tembaga. Sebaik sahaja konduktor plasma membuat percubaan untuk menyimpang dari kedudukan keseimbangan, dalam sarung kuprum, mengikut undang-undang aruhan elektromagnet, arus aruhan timbul, yang bertentangan dengan arus dalam plasma. Akibatnya, daya lawan muncul, yang menolak plasma dari dinding ruang.

Untuk mengelakkan plasma daripada bersentuhan dengan dinding ruang oleh medan magnet telah dicadangkan pada tahun 1949 oleh A.D. Sakharov, dan tidak lama kemudian J. Spitzer Amerika.

Dalam fizik, adalah kebiasaan untuk memberikan nama kepada setiap jenis persediaan eksperimen baharu. Struktur dengan sistem penggulungan sedemikian dipanggil tokamak - singkatan untuk "ruang toroidal dan gegelung magnetik".

Pada tahun 1970-an, kemudahan termonuklear yang dipanggil "Tokamak-10" telah dibina di USSR. Ia dibangunkan di Institut Tenaga Atom. I.V. Kurchatov. Pada pemasangan ini, suhu konduktor plasma adalah 10 juta darjah, ketumpatan plasma tidak lebih rendah daripada 100 ribu bilion zarah per sentimeter padu, dan masa pengekalan plasma hampir 0,5 saat. Pemasangan terbesar hari ini di negara kita, Tokamak-15, juga dibina di Pusat Penyelidikan Moscow Institut Kurchatov.

loji termonuklear
Tokamak (ruang toroidal dengan gegelung magnet)

Semua pemasangan termonuklear yang dicipta setakat ini hanya menggunakan tenaga untuk pemanasan plasma dan penciptaan medan magnet. Sebaliknya, loji termonuklear masa depan seharusnya mengeluarkan tenaga yang begitu banyak sehingga sebahagian kecil daripadanya boleh digunakan untuk mengekalkan tindak balas termonuklear, iaitu, untuk memanaskan plasma, mencipta medan magnet dan menggerakkan banyak peranti dan peranti tambahan, dan berikan bahagian utama untuk kegunaan dalam rangkaian elektrik

Pada tahun 1997, di UK, pada tokamak JET, input dan tenaga yang diterima bertepatan. Walaupun ini, sudah tentu, tidak mencukupi untuk mengekalkan diri proses: sehingga 80 peratus daripada tenaga yang diterima hilang. Agar reaktor berfungsi, adalah perlu untuk menghasilkan lima kali lebih banyak tenaga daripada yang dibelanjakan untuk memanaskan plasma dan mencipta medan magnet.

Pada tahun 1986, negara-negara Kesatuan Eropah, bersama-sama dengan USSR, Amerika Syarikat dan Jepun, memutuskan untuk bersama-sama membangun dan membina menjelang 2010 tokamak yang cukup besar yang mampu menghasilkan tenaga bukan sahaja untuk mengekalkan gabungan termonuklear dalam plasma, tetapi juga untuk mendapatkan berguna. kuasa elektrik. Reaktor ini dinamakan ITER, singkatan untuk International Thermonuclear Experimental Reactor. Menjelang tahun 1998, mereka berjaya menyelesaikan pengiraan reka bentuk, tetapi disebabkan kegagalan Amerika, perubahan terpaksa dibuat pada reka bentuk reaktor untuk mengurangkan kosnya.

Anda boleh membiarkan zarah bergerak secara semula jadi dan memberikan kamera bentuk yang mengikut laluannya. Kamera kemudian mempunyai penampilan yang agak pelik. Ia mengulangi bentuk filamen plasma yang muncul dalam medan magnet gegelung luaran konfigurasi kompleks. Medan magnet dicipta oleh gegelung luaran dengan konfigurasi yang jauh lebih kompleks daripada dalam tokamak. Peranti jenis ini dipanggil stellarator. Torsatron "Hurricane-3M" telah dibina di negara kita. Bintang eksperimen ini direka bentuk untuk mengandungi plasma yang dipanaskan hingga sepuluh juta darjah.

loji termonuklear
Skim tindak balas deuterium-tritium

Pada masa ini, tokamak mempunyai pesaing serius lain yang menggunakan gabungan termonuklear inersia. Dalam kes ini, beberapa miligram campuran deuterium-tritium disertakan dalam kapsul berdiameter 1-2 mm. Sinaran berdenyut beberapa puluh laser berkuasa tertumpu pada kapsul. Akibatnya, kapsul serta-merta menyejat. Ia adalah perlu untuk meletakkan 2 MJ tenaga ke dalam sinaran dalam 5-10 nanosaat. Kemudian tekanan ringan akan memampatkan campuran sehingga satu tahap tindak balas pelakuran termonuklear boleh berlaku. Tenaga yang dikeluarkan semasa letupan, kuasa yang setara dengan letupan seratus kilogram TNT, akan ditukar kepada bentuk yang lebih mudah untuk digunakan - sebagai contoh, menjadi elektrik. Kemudahan eksperimen jenis ini (NIF) sedang dibina di AS dan akan mula beroperasi pada tahun 2010.

Walau bagaimanapun, pembinaan stellarator dan kemudahan gabungan inersia juga menghadapi masalah teknikal yang serius. Mungkin, penggunaan praktikal tenaga termonuklear bukanlah persoalan dalam masa terdekat.

Pengarang: Musskiy S.A.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita:

▪ Basikal

▪ Mesin pengiraan

▪ Kapal udara

Lihat artikel lain bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Dengan tetikus bersedia 11.09.2004

Mereka yang banyak bekerja dengan tetikus komputer sering mengadu kebas pada jari dan sakit di pergelangan tangan kanan.

Untuk menyelamatkan saintis komputer daripada ketidakselesaan, pakar dari Fakulti Kejuruteraan Mekanikal di Universiti Iowa (AS) menawarkan tetikus yang menyerupai pistol dalam bentuk. Apabila bekerja, ia disimpan pada berat badan.

Berita menarik lain:

▪ Platform Pembangunan Infrastruktur WiMAX

▪ Bahan api daripada sisa

▪ Sains Baharu - Seismologi Forensik

▪ Bahasa Inggeris menjadi lebih mudah

▪ Testosteron dan sukan

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Motor elektrik. Pemilihan artikel

▪ pasal Penanam pisau. Lukisan, penerangan

▪ artikel Mengapa tiada musim di Mercury? Jawapan terperinci

▪ pasal Blackberry semak. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi

▪ Pasal Gula terbalik. Resipi dan petua mudah

▪ pasal Ramalan. Fokus Rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web