General, Research, Technology

Що таке Токамак? Просто про термоядерний реактор

Чи можете ви уявити собі світ, в якому непотрібні ніякі додаткові джерела енергії? Світ, в якому не треба буде замислюватися про те, як економити енергію. Вона буде якщо й не безкоштовною, то дуже дешевою. А тепер уявіть Сонце, яке щосекунди виробляє стільки енергії, скільки людство не витратило за всю свою історію і не витратить ще довго. Як же ми можемо реалізувати отримання енергії Сонця на нашій планеті? Виявляється, вже понад 60 років існують технології, які здатні забезпечити нас майже невичерпними джерелами енергії за мінімальні гроші і з використанням майже безкоштовного палива. Резонне питання: чому ми не користуємося такою можливістю?

Усередині цієї камери температура піднімається до декількох мільйонів градусів Цельсія.

зміст

  • 1 Що таке токамак
  • 2 Хто винайшов токамак
  • 3 Як працює токамак
  • 4 Найбільший термоядерний реактор
  • 5 Чи безпечна реакція термоядерного синтезу
  • 6 Чому енергію не отримують з термоядерного синтезу

Що таке токамак

Саме слово "токамак" нічого не означає - цепросто скорочення, яке потім стало повноцінним словом. Його використовують не тільки в Росії, але і за кордоном, так як саме в нашій країні цю штуку придумали і саме у нас вони довгий час активно розвивалися.

Токамак - тороідальная каміра з магнітнимі доатушкамі. Тільки і всього.

Суть токамака зводиться до того, щоб створитимагнітне поле, в якому буде протікати реакція термоядерного синтезу. Так як температура такої реакції не просто висока, а буквально позамежна (кілька мільйонів градусів Цельсія), її не можна проводити просто всередині якоїсь камери - вона розплавиться задовго до досягнення робочої температури.

Така температура досягається через те, щовсередині токамака речовина знаходиться в четвертому агрегатному стані, що досягається при таких високих температурах. Такий стан називається плазма.

Хто винайшов токамак

Першим, хто запропонував використовувати термоядернийсинтез, в тому числі і для промислових цілей, був радянський фізик О.А. Лаврентьєв. Зробив він це у своїй роботі 1950 року. Саме з його роботи почалося вивчення способів використання термоядерного синтезу.

О.А. Лаврентьєв також є батьком водневої бомби.

Через рік інші фізики - А.Д. Сахаров і І.Є. Тамм - розвинули ідею і сказали, що термоядерна реакція повинна підтримуватися всередині замкнутої камери тороидальной форми.

Тор (тоїд) є тривимірною формою, що виробляється поворотом кільця навколо центру обертання.Грубі приклади Тора може бути пончик, Бублик або велосипед камери вивезені з колеса.

Терміном на позначення токаак запропонував учень Академіка Курчатова-. Н.Однак у своїй версії вона повинна була бути «Токамаг» (тороїдальний магнітний палати), але згодом почав використовувати більш симпатичну слово «Токаак».

Д. Сахаров і. Е. Тамм

Перший діючий токамак був побудований в 1954році, але до 1968 року вони існували тільки в СРСР, так як мало хто вірив в існування всередині камери такої високої температури. Тільки після того, як в токамаке Т-3 в Інституті атомної енергії ім І.В. Курчатов побували англійські вчені і на своєму обладнанні підтвердили існування температури 11,6 мільйона градусів Цельсія, це призвело до вибухового зростання популярності і досліджень в цьому напрямку в світі.

Tokamak як і раніше вважається найбільш перспективним способом для генерації енергії для термоядерних Fusion і вивчення плазми як сукупного стану матерії.

На землі, плазма в природному середовищі зустрічається тільки в блискавки і північних вогнів, в просторі він складається збуквально все-зірки, туманності, міжзоряний простір.

Як працює токамак

Для створення магнітного поля всередині токамак, він складається з секцій, усередині яких котушки є переточеним.Тому що вони йдуть по всій довжині камери і створюютьЦе робоча зона.

Дизайн токаак.


Перед початком роботи, tokamak камера відкачується і замість заповненняВони є основою термоядерних реакцій.

Дейтерій є ізотопом водню, ядро якого складається з одного протону і однієї нейтронів. Тріцій є ізотопом водню, ядро якого складається з протонів і двох нейтронів.

Перевагою використання цих двох елементів є те, що вони дуже дешеві.Дейтерій дуже легко дістати з води, яка на нашій планеті більш ніж достатньо, а тритус синтезується навіть в дещо складніший спосіб, але це теж не велика проблема.

Коли камера повна, вона створює вихрові електричне поле, яке підтримуєПлазма всередині камери, і в той же час прогрівається, приносячи до тієї ж температури кілька мільйонів градусів.

Зараз тут працюють люди, і незабаром це буде 150 000 000 градусів.

Тому що поле і нагрівання створюються за рахунок збільшення струму в індуктивні, і він не можезбільшення на невизначений термін, час плазми у стабільному стані не перевищуєЦе головна причина того, що Ми ще не можемо використовувати tokamaki як джерело промислової енергіїЄ способи вирішення цієї проблеми, в тому числі з використанням мікрохвильового випромінювання, але поки що робота в цьому напрямі все ще ведеться.

Контакт з токаак стін з плазмою нети, щоб вони не тане, але вони все ще відчуваютьЧерез це, стіни з берилію і нарізати невеликими квадратними пластинами. Для них легше приймати тепло.

Однак мікрохвильове випромінювання вже використовується всередині токаак, так як тільки електромагнітне поле недостатньо для нагрівання плазми до температури, необхідної для термоуясної реакції.

Нормальна фізика частинок ясно говорить нам, що ядра з однаковою заряду відштовхуються один від одногоАле коли вони досягають ультра-високих температур, вони починають вести себе по-різному, утворюючи гелій ядро плюс один вільний Нейтрон.Саме в цей момент виділяється величезна кількість енергії.За нормальних обставин він витрачається на взаємодію атомів один з одним.

Локхід Мартін запатентував компактний ядерний реактор

Найбільший термоуясний реактор

Звичайно, можна сказати, що найбільшийтермоядерний реактор - це Сонце, але все це умовно, є зірки і побільше. Найбільший термоядерний реактор на Землі - це "Міжнародний експериментальний термоядерний реактор" (ІТЕР або ITER). Він будується на півдні Франції з 2007 року і, як і великий адронний коллайдер, є міжнародним проектом.

Прийом першої плазми запланований на 2020, а перша електрика в мережі-за 2027, але терміни вже не виконані через те, що проект має багато учасників (кожен по-своєму сповільнюєпроекту) і тому, що ніхто не робив цього раніше.

Для того, щоб описати його можливості, досить сказати, що всередині нього будеЦе 10 000 000 градусів Цельсія.Це просто неможливо уявити собі такі цінності.

Хто будує токамак.

Коли ІТЕР буде добудований (про що ми обов'язковорозповімо в нашому новинному Telegram-каналі), він стане основною вивчення термоядерного синтезу для подальшого вивчення цієї реакції атомів, як потенційного джерела енергії майбутнього.

З цікавих цифр ІТЕР можна відзначити розміртокамака, який складе 28 метрів в діаметрі і 28 метрів у висоту. Проектна потужність становить 0,5 ГВт (в 2,5 більше найпотужнішого з того, що є зараз). Магнітне поле складе 10 Тесла (магнітне поле Землі складає 0,00005 Тесла).

Вартість проекту складає всього 15 000 000 000 доларів.$53 000 000 000, і близько $130 000 000 000, щоб підготуватися до ЧС-2022.

Є термоядерних Fusion реакція безпечної

Головною перевагою термоядерних реакцій Fusion, що проходить всередині токаак, є його безпека.Можна задатися питанням, як це можливо, коли такі високі температури досягають таких високих температур, але це дійсно так.

Все тому, що плазма щільність в мільйон разів менша за щільність атмосфери.Завдяки цьому особливість роботи, вибух через внутрішній тиск просто неможливий.І якщо температура почне падіння, плазма буде просто, як кажутьКрім того, паливо подається по всій реакції і зупинити його досить просто, щоб зупинити його постачання.Наприклад, атомна електростанція просто не може бути вимкнено, і я вже розповідав чому.

Єдина небезпека полягає в тому, що тритію ізотопів Hasa невеликою радіоактивність.Тим не менш, це не так високо, щоб турбуватися про це.Це значно нижче, ніж паливо для атомної електростанції.майже 5 000 000 000 років (тобто майже ніколи), і тритія-всього 12 років.І використовується мінімальна сума.

В цілому 80 грам дейтерію і тритія суміш в токамак видаютьстільки енергії, скільки 1 000 тонн вугілля при спалені.Ось це.

І ми можемо додати, що технологія термоядерних реакційних реакцій не може бути використана для військових цілей.Створення плазми за межами токамак ще не представляється можливим, і використання його як зброї слабо здійсненне, тому що він не вибухне.

Чому енергія не походить від термоядерних ф'южн

Незважаючи на всі обіцянки технологій і той факт, що він говорив про більш ніж 70 роківназад, поки не можна домогтися промислової експлуатації таких приладів.Наприклад, можливість довгострокової роботи і подальше підвищення температури плазми.

Тільки уявіть, як це маленьке сонце надасть нам енергію в майбутньому.

Коли ця проблема буде вирішена, ми отримаємо невеликий шматочок сонця на землі, і тоді ми можемосказати, що ми досягли досконалості в енергогенерацію.винаходити інші ще більш ефективних способів генерації енергії, але це термоядерних Fusion, який тепер можеНайголовніше, що ми отримуємо не тільки можливість не вимикати світлозаради порятунку.

І звільнення енергії вибивається: океани землі нагрівається, як якщо б кожна секунда в них падаєп'ять атомних бомб

Головна перевага переходу на таке джерело енергії полягає в тому, що коли вся енергія будевитягнуті з термоядерних Fusion, ми будемо знижувати вплив на нашу планету як можна більше.Нам не знадобиться викопне паливо, ми будемо робити без атомних електростанцій, і в той же час ми будемо переходити на електричний транспорт.Може бути, нам не доведеться їхати.