Che cos'è il Tokamak? Solo su термоядерном reattore

Se si Può immaginare un mondo in cui non ha bisogno di ulteriori fonti di energia? Un mondo in cui non sarà necessario pensare a come risparmiare energia. Sarà, se non gratuito, ma molto a buon mercato. Ora immaginate il Sole, che ogni secondo produce tanta energia quanta l'umanità non ha destinato per tutta la sua storia e non finisce ancora a lungo. Come possiamo realizzare il recupero di energia del Sole sul nostro pianeta? Si scopre, da oltre 60 anni ci sono tecnologie che sono in grado di fornire quasi inesauribili fonti di energia per un minimo di soldi e con l'uso di quasi gratuito di carburante. Domanda: perché non usiamo questa opportunità?

Che cosa è il tokamak

La parola ”tokamak” non indica un — è solo la riduzione, che poi è diventato a pieno titolo la parola. Viene utilizzato non solo in Russia ma anche all'estero, così come è nel nostro paese questa cosa inventata da noi hanno lungo periodo di tempo, si sono sviluppate.

L'Essenza del tokamak si riduce a ciò che è necessario per creare un campo magnetico in cui perderà la reazione di fusione termonucleare. Così come la temperatura di tale reazione non è solo alta, ma letteralmente proibitivo (un paio di milioni di gradi Celsius), non può condurre solo all'interno di una sorta di macchina fotografica — lei si scioglie molto prima di raggiungere la temperatura di esercizio.

Questa temperatura viene raggiunta a causa del fatto che all'interno del tokamak sostanza si trova nel quarto uno stato di aggregazione, che si ottiene con queste alte temperature. Questa condizione si chiama plasma.

Chi ha inventato il tokamak

Il Primo che ha proposto di utilizzare la fusione nucleare, anche per scopi industriali, è stato il fisico sovietico O. A. Лаврентьев. Lo ha fatto nel suo lavoro del 1950. E ' con il suo lavoro ha cominciato a studiare modi per utilizzare fusione.

oa Лаврентьев è anche il padre della bomba all'idrogeno.

Un anno Dopo, altri di fisica — A. D. Zuccheri e I. E. Tamm — hanno sviluppato l'idea e ha detto che tipo di reazione di fusione deve essere mantenuta all'interno del circuito chiuso di telecamere a forma di ciambella.

Il Termine per la designazione tokamak è stato proposto un discepolo accademico Kurchatov — E. N. Головиным. È vero, nella sua variante doveva essere ”Токамаг” (toroidale deposito magnetica), ma poi ha cominciato a usare più eufonico la parola ”Tokamak”.

A. D. Zuccheri e I. E. Tamm

Il Primo sostituto tokamak è stato costruito nel 1954, ma fino al 1968 esistevano solo in URSS, così come pochi credevano nell'esistenza all'interno della camera di così alta temperatura. Solo dopo che, nel токамаке T-3 presso l'Istituto per l'energia atomica loro di I. V. Kurchatov visitato scienziati britannici e sul suo hardware hanno confermato l'esistenza di temperatura 11,6 milioni di gradi Celsius, questo ha portato a una crescita esplosiva della popolarità e della ricerca in questa direzione nel mondo.

Tokamak e ora è considerato il più promettente per produrre energia di fusione e di studio del plasma, come stato di aggregazione della sostanza.

Come funziona il tokamak

Per creare all'interno del tokamak campo magnetico, ha redatto delle sezioni, all'interno delle quali sono avvolte le bobine. Così come vanno per tutta la lunghezza della macchina fotografica e di creare qualcosa di simile a circuito chiuso del tunnel, il campo magnetico risultante è chiamato тороидальным. Questa è l'area di lavoro di installazione.

Progettazione tokamak.

Prima di iniziare il lavoro dalla fotocamera tokamak pompato aria, e invece riempiono la sua miscela di deuterio e trizio. Essi sono alla base della reazione di fusione.

Il Vantaggio di utilizzare questi due elementi che sono molto a buon mercato. Il deuterio è molto facile da acqua, di cui il nostro pianeta è più che sufficiente, e il trizio è sintetizzato lasciate che e un po ' più impegnativo, ma anche questo non è un grosso problema.

Quando la fotocamera è piena, si crea un vortice di campo elettrico, che supportano il plasma all'interno della fotocamera, e allo stesso tempo riscalda il suo, portando alla stessa temperatura di un paio di milioni di gradi.

Ora ci sono persone che stanno lavorando e presto sarà di 150 milioni di gradi.

Così come il campo e riscaldamento creati aumentando la tensione a ruota polare, e lui non può aumentare all'infinito, l'esistenza del plasma in condizioni stabili fino a quando non supera pochi secondi. Questo è il motivo principale del fatto che non siamo ancora in grado di utilizzare il tokamak come origine industriale produrre energia. Sono modi per risolvere questo problema, anche con l'uso di radiazione a microonde, ma fino a quando il lavoro in questa direzione è ancora in corso.

Tuttavia, e quindi si applica all'interno del tokamak, così come solo il campo elettromagnetico non è sufficiente per il riscaldamento del plasma alla temperatura necessaria per la reazione di fusione.

Ordinario di fisica delle particelle ci dice chiaramente che il kernel con la stessa carica si respingono. Ma quando si raggiunge altissime temperature, cominciano a comportarsi in modo diverso, formando un nucleo di elio più un neutrone libero. Proprio in questo momento e si sprigiona una quantità enorme di energia. In condizioni normali, ha speso per l'interazione di atomi tra di loro.

il Più grande reattore a fusione

Naturalmente, si può dire che il più grande reattore a fusione — è il Sole, ma tutto è condizionato, ci sono le stelle e più. Il più grande reattore a fusione sulla Terra — è ”Internazionale reattore a fusione sperimentale” (ITER o ITER). È in costruzione nel sud della Francia dal 2007 e, come il large hadron collider, è un progetto internazionale.

Per descriverlo è impossibile, basta solo dire che all'interno di esso sarà raggiunto la temperatura a 150 milioni di gradi Celsius. È 10 volte di più che all'interno del nucleo solare. Immaginare tali valori è semplicemente impossibile.

Chi costruisce tokamak ITER.

Quando l'ITER sarà completato (cosa diremo a ), diventerà il principale studio di fusione per esplorare ulteriormente questa reazione di atomi, come potenziale fonte di energia del futuro.

Le cifre ITER si può notare la dimensione tokamak, che sarà di 28 metri di diametro e 28 metri di altezza. La capacità di progettazione è di 0,5 Gw (2,5 volte più potente di quello che c'è ora). Il campo magnetico è pari a 10 Tesla (il campo magnetico della Terra è di 0,00005 Tesla).

Sicuro se la reazione di fusione termonucleare

Il vantaggio Principale di reazioni di fusione termonucleare, passando all'interno del tokamak, è la sua sicurezza. Si può essere sorpresi di come sia possibile raggiungere alte temperature, ma è davvero così.

Tutto a causa del fatto che la densità del plasma è un milione di volte meno densità dell'atmosfera. Grazie a tali caratteristiche, di lavoro, di esplosione a causa della pressione interna è semplicemente impossibile. Sì, e se la temperatura inizia a scendere, il plasma semplicemente, come dice la fisica, ”sgretolarsi”. Inoltre, il carburante viene alimentato per tutta risposta e per il suo arresto, è sufficiente semplicemente interrompere il flusso. Ad esempio, una centrale nucleare non si può semplicemente spegnere e .

L'Unico pericolo è proprio quello che isotopo trizio ha un piccolo radioattività. Tuttavia, non è così alta, per preoccuparsi di questo. Lei è notevolmente inferiore a quella del combustibile per una centrale nucleare. Ad esempio, l'emivita è di quasi 5 miliardi di anni (cioè quasi mai), e trizio — solo 12 anni. Si ' e usato il suo numero minimo di.

E, si può aggiungere che la tecnologia reazioni di fusione termonucleare non è possibile applicare per scopi militari. Creazione di plasma fuori tokamak è ancora possibile, e l'utilizzo come armi poco fattibile a causa del fatto che non esplode.

Perché l'energia non ottengono dalla fusione

Nonostante la prospettiva di tecnologia e che su di lei ha parlato già più di 70 anni fa, ancora non riesco a realizzare industriale di funzionamento di tali dispositivi. Ancora ci sono, che la modificazione. Ad esempio, la possibilità di un lavoro continuo e ulteriore aumento di temperatura del plasma.

provate a immaginare, come un piccolo sole fornirà energia a noi in futuro.

Quando questo problema sarà risolto, riceviamo sulla Terra , e allora possiamo dire che abbiamo raggiunto la perfezione nella produzione di energia. Naturalmente, possono inventare e altri ancora più efficaci modi per produrre energia, ma è proprio la fusione nucleare ora può cambiare molto. La cosa più importante, che non solo abbiamo la possibilità di non spegnere la luce per risparmiare.

Il vantaggio Principale di transizione a tale fonte di energia è che quando tutta l'energia sarà prodotta proprio dalla fusione, siamo più riduciamo l'impatto sul nostro pianeta. Ci sarà bisogno di combustibili fossili, possiamo fare a meno delle centrali nucleari, e allo stesso tempo di fare il cambio elettrico trasporti e in grado di prolungare in modo significativo la vita del nostro pianeta. Può, e andare da nessuna parte non è necessario.

all'Interno di questa fotocamera la temperatura sale fino a diversi milioni di gradi Celsius.