ما هو توكاماك? فقط عن مفاعل نووي

هل يمكنك تخيل العالم التي لا تحتاج إلى المزيد من الطاقة من المصادر ؟ عالم حيث أنك لن تحتاج إلى التفكير في كيفية توفير الطاقة. وسوف يكون إن لم يكن مجانا ، ثم رخيصة جدا. الآن تخيل الشمس في كل ثانية تنتج بقدر الطاقة الإنسانية قد قضى في تاريخها كله و لا قضاء وقت طويل. كيف يمكننا أن ندرك الطاقة من الشمس على كوكبنا ؟ اتضح أن أكثر من 60 عاما ، هناك التكنولوجيات التي يمكن أن توفر لنا مع تقريبا لا حدود لها مصادر الطاقة من أجل الحد الأدنى المال مع استخدام ما يقرب من الوقود مجانا. سؤال منطقي: لماذا لا نستخدم هذه الفرصة ؟

ما هو توكاماك

كلمة "توكاماك" لا يعني شيئا — هو مجرد قصيرة ، ثم أصبحت كاملة كلمة. وهو يستخدم ليس فقط في روسيا ولكن أيضا في الخارج ، لأن في بلدنا هذا الشيء جاء وأننا وقت طويل المتقدمة بنشاط.

جوهر توكاماك هو خلق مجال مغناطيسي التي سوف تتدفق رد فعل الانصهار. كما أن درجة الحرارة ردود الفعل هذه ليست فقط عالية ، ولكن حرفيا باهظة (عدة ملايين درجة مئوية), فإنه لا يمكن أن تتم ببساطة داخل الكاميرا — أنها سوف تذوب جيدا قبل الوصول إلى درجة حرارة التشغيل.

هذه درجة الحرارة ويرجع ذلك إلى حقيقة أن داخل توكاماك المادة في الحالة الرابعة من التجميع ، والذي يتحقق في هذه درجات حرارة عالية. هذه الحالة تسمى البلازما.

الذي اخترع توكاماك

أول من اقترح استخدام نووية تخليق للأغراض الصناعية ، كان الفيزيائي السوفييتي O. A. Lavrent'ev. فعل هذا في عمله في عام 1950. بدأ عمله دراسة طرق استخدام الانصهار.

O. A. Lavrent'ev هو أيضا والد القنبلة الهيدروجينية.

في السنة في وقت لاحق ، الفيزيائيين الآخرين — A. D. ساخاروف و I. E. تام — وضعت الفكرة وقال أن رد فعل الانصهار ينبغي الحفاظ عليها داخل مقصورة مغلقة من حلقية الشكل.

مصطلح تسمية توكاماك كان المقترحة من قبل الطالب الأكاديمي Kurchatova — I. N. جولوفان. ومع ذلك ، في روايته أنه كان من المفترض أن يكون "توكاماك" (حلقية الدائرة المغناطيسية), ولكن في وقت لاحق أنها بدأت في استخدام أكثر حسن الوقع فى الأذن كلمة "توكاماك".

A. D. ساخاروف و I. E. تام

أولا الحالي توكاماك بنيت في عام 1954 ، ولكن قبل عام 1968 ، أنها موجودة فقط في الاتحاد السوفياتي ، لأن عدد قليل جدا من الناس يعتقد في وجود داخل غرفة مثل هذه الحرارة العالية. مرة واحدة فقط في توكاماك T-3 في معهد الطاقة الذرية I. V. كورشاتوف زار العلماء البريطانيين و المعدات أكدت وجود درجة حرارة 11.6 مليون درجة مئوية ، وقد أدى هذا إلى النمو الهائل في شعبية و البحوث في هذا الاتجاه في العالم.

<ع>توكاماك ويعتبر الآن الواعدة طريقة إنتاج الطاقة من الاندماج النووي و دراسة البلازما الدولة من تجميع هذه المسألة.

كيف توكاماك

لخلق داخل توكاماك المجال المغناطيسي ، وهي مكونة من الأقسام التي هي الجرح لفائف. أنها تذهب في جميع أنحاء طول الكاميرا ، وخلق ما يشبه إغلاق النفق ، المجال المغناطيسي الناتج يسمى حلقية. هذا هو منطقة العمل من التثبيت.

تصميم توكاماك.

قبل العمل من دائرة توكاماك إجلاء بدلا وملء مع خليط من الديوتيريوم والتريتيوم. فهي أساس الاندماج النووي.

الاستفادة من استخدام هذين العنصرين هو أنها رخيصة جدا. الديوتيريوم جدا الحصول عليها بسهولة من المياه على كوكبنا هي أكثر من كافية ، التريتيوم يتم تصنيعه على الرغم الطريق قليلا أكثر تعقيدا ، ولكنها ليست مشكلة كبيرة.

عندما ملأت الغرفة ، فإنه يخلق دوامة المجال الكهربائي التي تدعم البلازما داخل الغرفة ، و في نفس الوقت يدفئ أنه يؤدي إلى نفس درجة الحرارة من عدة ملايين درجة.

الآن هناك عمل الناس, و قريبا سيكون هناك 150 مليون درجة مئوية.

كما الملعب والحرارة الناتجة عن زيادة الحالي في محث, وأنه لا يمكن زيادة إلى أجل غير مسمى عمر البلازما في حالة مستقرة لا تتجاوز بضع ثوان. هذا هو السبب الرئيسي في <قوية>لا نستطيع استخدام tokamaks كمصدر من مصادر الطاقة الصناعية. هناك طرق لحل هذه المشكلة ، بما في ذلك باستخدام أشعة الميكروويف ، ولكن في حين أن العمل في هذا الاتجاه لا يزال في التقدم.

ومع ذلك ، وحتى داخل توكاماك ، وذلك في أقرب وقت الحقل الكهرومغناطيسي لا يكفي تسخين البلازما إلى درجة الحرارة اللازمة لتنفيذ التفاعلات النووية الحرارية.

المعتادة فيزياء الجسيمات يقول لنا بوضوح أنه نوى مع نفسه تهمة صد بعضها البعض. ولكن عندما يصل إلى ultra-ارتفاع درجات الحرارة ، فإنها تبدأ في التصرف بشكل مختلف ، وتشكيل نواة الهليوم زائد واحد مجانا النيوترون. وكان في هذه النقطة و يطلق كمية هائلة من الطاقة. في الظروف العادية فإنه ينفق على التفاعلات بين الذرات فيما بينها.

كبيرة مفاعل الاندماج

وبطبيعة الحال ، يمكن القول أن أكبر مفاعل الاندماج — هو الشمس ، ولكن كل هذا غير مشروطة ، هناك نجوم أكثر. أكبر مفاعل الاندماج على الأرض — هذا هو "الدولية نووية تجريبية مفاعل" (ITER أو ITER). ويقع مقرها في جنوب فرنسا منذ عام 2007 ، مثل مصادم هادرون الكبير هو مشروع دولي.

من أجل وصف معالمه ، ويكفي أن نقول أنه سوف يتحقق في درجة حرارة 150 مليون درجة مئوية. انها أكثر من 10 مرات في غضون الشمسية الأساسية. تخيل هذه القيم هو ببساطة مستحيل.

من هو بناء المفاعل توكاماك.

عندما ITER سيتم الانتهاء (ونحن سوف اقول ), وسوف تكون الدراسة الرئيسية من الانصهار النووي الحراري في المستقبل دراسة رد فعل من الذرات المحتملة مصدر الطاقة في المستقبل.

الأرقام مثيرة للاهتمام من المفاعل يمكن ملاحظة حجم توكاماك ، الذي هو 28 متر في القطر و 28 متر في الارتفاع. تصميم سعة 0.5 GW (أكثر من 2.5 أقوى من ما هي الآن). المجال المغناطيسي هو 10 تسلا (المجال المغناطيسي للأرض هو من 0.00005 تسلا).

هو آمن تفاعل الاندماج

الميزة الرئيسية تفاعل الاندماج تجري داخل توكاماك ، سلامتها. كنت أتساءل كيف هذا ممكن مع تحقيق مثل ارتفاع درجات الحرارة ، ولكنه صحيح.

كل ذلك بسبب حقيقة أن كثافة البلازما مليون مرة في أقل من كثافة الغلاف الجوي. بسبب هذه الخصائص من الانفجار بسبب الضغط الداخلي هو ببساطة مستحيل. نعم ، إذا تبدأ درجات الحرارة في الانخفاض ، البلازما فقط كما يقول علماء الفيزياء "تنهار". بالإضافة الوقود الاحتياطي الفيدرالي خلال رد فعل لوقف ذلك ببساطة أن تتوقف عن التدفق. على سبيل المثال, محطة طاقة نووية قبالة المستحيل .

الخطر الوحيد هو أن النظيرين التريتيوم يحتوي على نسبة منخفضة من النشاط الإشعاعي. ومع ذلك, أنها ليست عالية جدا للقلق. هو أقل بكثير من الوقود في محطة الطاقة النووية. على سبيل المثال, نصف حياة ما يقرب من 5 مليار سنة (أي تقريبا أبدا) ، التريتيوم — العمر 12 عاما فقط. نعم ويستخدم الحد الأدنى.

يمكنك أيضا إضافة أن تكنولوجيا الاندماج النووي لا يمكن تطبيقها لأغراض عسكرية. إنشاء البلازما خارج توكاماك ليس من الممكن بعد ، و استخدامه كسلاح سيئة للتحقيق يرجع ذلك إلى حقيقة أنه لا تنفجر.

لماذا لا تحصل على الطاقة من الاندماج النووي

على الرغم من كل وعد التكنولوجيا و ما كنا نتحدث عنه منذ أكثر من 70 عاما ، في حين أنه من المستحيل تحقيق الصناعية تشغيل هذه الأجهزة. لا يزال لديهم شيء إلى العمل على. على سبيل المثال, إمكانية التشغيل المستمر و زيادة البلازما درجة الحرارة.

تخيل فقط كيف هذا القليل الشمس سوف توفر لنا الطاقة في المستقبل.

عندما سيتم حل هذه المشكلة ، نحصل على أرض الواقع ، ومن ثم نستطيع أن نقول أننا وصلنا إلى الكمال في إنتاج الطاقة. بالطبع يمكنك ابتكار أخرى أكثر كفاءة أساليب إنتاج الطاقة ، ولكن الانصهار يمكن الآن تغيير الكثير. والأهم من ذلك أننا سوف ليس فقط الحصول على القدرة على إيقاف ضوء لمصلحة الاقتصاد.

الميزة الرئيسية من التحول إلى مصدر الطاقة هذا هو أنه عندما كل الطاقة التي سيتم استخراج بالضبط من الانصهار ، سوف تقلل من تأثير على كوكبنا. وسوف لا تحتاج إلى الوقود الأحفوري ، يمكننا الاستغناء عن محطات الطاقة النووية ، وفي نفس الوقت نحن التغيير إلى السيارات الكهربائية ، و يمكن أن تمتد إلى حد كبير حياة كوكبنا. ربما أن تطير في أي مكان ليست ضرورية.

داخل غرفة ترتفع درجة الحرارة إلى عدة ملايين درجة مئوية.