Первый термоядерный реактор появится в Китае

Первый китайский термоядерный реактор появится весной 2006 года и будет запущен в августе, сообщает газета "Жэнминь Жибао". Устройство системы "токамак" установят в Институте физики плазмы, расположенном в городе Хефей - столице западной провинции Анхуй. Китайские физики заявляют, что их исследования должны помочь конструкторам международного термоядерного реактора ITER.



В отличие от прежних устройств, которые для поддержания термоядерного синтеза подпитываются энергией извне, реактор EAST сможет генерировать избыточную электроэнергию. Установки, где реакция между легкими ядрами протекает, но еще не может служить источником дешевого электричества, уже существуют в России, США, Японии, Франции и Великобритании. Первый токамак в Китае, HT-7, был построен при содействиии России в 1994 году. Новый реактор сконструируют на его основе.

По словам китайских чиновников, строительство обойдется в 37 миллионов долларов, что примерно в 20 раз меньше, чем ожидаемые расходы на ITER. При это мощность устройства составит 500 мегаватт, то есть всего половину от средней производительности энергоблока обычной атомной станции. В Китае особо отмечают, что ITER будет запущен только в следующем десятилетии, так что EAST, скорее всего, станет первой термоядерной электростанцией в мире.

Топливом для EAST служат тяжелые изотопы водорода - дейтерий и тритий. Реакция между ними является, в частности, главным источником энергии Солнца. На Земле радиоактивный тритий получают искусственно, тогда как дейтерий содержится в обычной воде, но его извлечение оттуда довольно трудоемко. Тем не менее, за несколько лет работы реактор израсходует не более килограмма каждого из изотопов.

Кулоновский барьер

Атомные ядра имеют положительный электрический заряд. На больших расстояниях их заряды могут быть экранированы электронами. Однако, для того чтобы произошло слияние ядер, они должны сблизиться на расстояние, на котором действует сильное взаимодействие. Это расстояние порядка размера самих ядер и во много раз меньше размера атома. На таких расстояниях электронные оболочки атомов (даже если бы они сохранились) уже не могут экранировать заряды ядер, поэтому они испытывают сильное электростатическое отталкивание. Сила этого отталкивания, в соответствии с законом Кулона обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами. На расстояниях порядка размера ядер величина сильного взаимодействия, которое стремится их связать, начинает быстро возрастать и становится больше величины кулоновского отталкивания.

Таким образом, чтобы вступить в реакцию, ядра должны преодолеть потенциальный барьер. Например, для реакции дейтерий-тритий, величина этого барьера составляет примерно 0,1 МэВ. Для сравнения, энергия ионизации водорода 13 эВ. Поэтому, вещество, участвующее в термоядерной реакции будет представлять собой практически полностью ионизированную плазму.

Если перевести 0,1 МэВ в температуру, то получится примерно 1 ГК. Однако, есть два эффекта, которые снижают температуру, необходимую для термоядерной реакции. Во-первых, температура характеризует лишь среднюю кинетическую энергию, есть частицы, как с меньшей энергией, так и с большей. На самом деле, в термоядерной реакции участвует небольшое количество ядер, имеющих энергию намного больше средней (т. н. «хвост максвелловского распределения»). Во-вторых, благодаря квантовым эффектам, ядра не обязательно должны иметь энергию, превышающую кулоновский барьер. Если их энергия немного меньше барьера, они могут с большой вероятностью туннелировать сквозь него. Этот же факт туннелирования используется в мюонном катализе реакций ядерного синтеза.

Управляемый термоядерный синтез — синтез более тяжелых атомных ядер из более легких с целью получения энергии, который носит управляемый характер в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерном оружии). Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжелых ядер получаются более легкие ядра. Основные ядерные реакции, которые планируется использовать в целях осуществления управляемого термоядерного синтеза:

2H + 3H = 4He + n

и

2H + 2H = 4He.

В настоящее время управляемый термоядерный синтез еще не осуществлен в промышленных масштабах. Строительство международного исследовательского реактора ITER находится в начальной стадии.

Конструкция реактора

Рассматриваются две принципиальные схемы осуществления управляемого термоядерного синтеза.

Нагрев и удержание плазмы магнитным полем при относительно низком давлении и высокой температуре. Для этого применяются реакторы в виде токамаков, стеллараторов и торсатронов, которые отличаются конфигурацией магнитого поля. Реактор ITER имеет конфигурацию токамака.
Кратковременный нагрев небольших мишеней, содержащих дейтерий и тритий, сверхмощными импульсами (лазерными или ионными).
Исследования первого вида термоядерных реакторов существенно более развиты, чем второго.

Хм...Прикольно.Над этой темой работали и Сша и Россия,а преуспели опять китайцы.Вроде у нас даже рассматривался вариант "холодного"термояда.

Да на самом деле большую ценность приносит холодный синтез, так как не возникает проблем с плазмой, которые присутствуют при горячем синтезе.

Способы удержания плазмы существуют разные, но самым перспективным на данный моментя является имитация магнитного поля удерживающего плазму в "бублике" тоесть в центре находится реактор, а вокруг редактора отсек с отходами (плазмой).


В отличие от "горячей", "холодная" подразумевает принципиально иную реакцию и использование совершенно иного исходного материала. Расщепление требует применения элементов, подобных урану, которые являются труднодоступными.

Так что еще не понятно что перспиктивнее

Забыли еще про инерционный термодерный синтез. Хотя все же видимо первым будет "горячий" темрояд.
А вообще мне кажется, что это будет лет через 20. Как сказал один ученный: "Термоядерный ядерный синтез будет произведен тогда, когда человечество будет нуждаться в нем"

Да уж, китайцы наступают

Рекламное место свободно!
По вопросам размещения свяжитесь с администрацией форума.