Vad är en tokamak? Bara om en fusionsreaktor

Kan du tänka dig en värld där man inte behöver extra energi? En värld där du inte behöver tänka på hur man ska spara energi. Det kommer att bli, om inte gratis, så mycket billiga. Tänk dig nu att Solen som varje sekund producerar lika mycket energi som mänskligheten har använt i hela sin historia, och inte spendera en lång tid. Hur kan vi förverkliga energi av Solen på vår planet? Det visar sig att i över 60 år, det finns teknik som kan ge oss nästan obegränsade energikällor för minst pengar och med hjälp av nästan gratis bränsle. En rimlig fråga: varför är inte vi med hjälp av denna möjlighet?

Vad är tokamaken

Ordet "tokamak" betyder ingenting — är bara kort, som sedan blev en fullfjädrad ord. Det används inte bara i Ryssland utan också i utlandet, för att i vårt land denna sak kom upp och att vi är en lång tid aktivt utvecklas.

Essensen av tokamak är att skapa ett magnetfält som kommer att flöda fusion reaktion. När temperaturen i denna reaktion är inte bara hög, utan bokstavligen oöverkomliga (flera miljoner grader Celsius), det kan inte ske bara inom en kamera — det kommer att smälta väl innan den når arbetstemperatur.

Denna temperatur uppnås på grund av det faktum att insidan av tokamak-ämnet är i den fjärde aggregationstillstånd, som uppnås vid dessa höga temperaturer. Detta tillstånd kallas plasma.

Som uppfann tokamaken

Den Första som föreslog användningen av termonukleär syntes för industriella ändamål, var en Sovjetisk fysiker O. A. Lavrent'ev. Han gjorde detta i sitt arbete 1950. Hans arbete började studera olika sätt att använda fusion.

O. A. Lavrent'ev är också far till vätebomb.

Ett år Senare, andra fysiker — A. D. Sacharov och I. E. Tamm — utvecklade idén och sa att fusion reaktion bör bibehållas inom den slutna fack av toroidala form.

Termen för utseende av tokamak föreslogs av en student av akademiker Kurchatova — I. N. Golovin. Men i hans version var det tänkt att vara "Tokamak" (toroid kammaren magnetiska), men senare började de att använda en mer välklingande ord "tokamak".

A. D. Sacharov och I. E. Tamm

Första dagens tokamak byggdes 1954, men före 1968, de fanns bara i Sovjetunionen, eftersom mycket få personer trodde på existensen inuti kammaren av en sådan hög temperatur. Endast en gång i tokamaken T-3 i Institute of atomic energy I. V. Kurchatov besökte Brittiska forskarna och deras utrustning bekräftade förekomsten av temperatur 11,6 miljoner grader Celsius, detta har lett till att den explosiva tillväxten i popularitet och forskning i denna riktning i världen.

Tokamaken och är nu anses vara den mest lovande metoden för att producera energi av kärnfusion och studier av plasma som staten sammanläggning av ärendet.

Hur fungerar tokamaken

För Att skapa insidan av tokamak-magnetiska fält, det består av sektioner, som är upprullade. Eftersom de går i hela längden av kameran, och skapa något som en sluten tunnel, den resulterande magnetfält kallas toroid. Detta är en arbetsplats för installation.

Design av tokamak.

Innan du arbetar från kammaren av tokamak evakueras, och istället fylla den med en blandning av deuterium och tritium. De är grunden för kärnfusion.

Fördelen med att använda dessa två delar är att de är mycket billiga. Deuterium är mycket lätt erhållas från vattnet på vår planet är mer än tillräckligt, och tritium syntetiseras dock något mer komplicerat sätt, men det är inte ett stort problem.

När kammaren är fylld, det skapar en virvel elektriska fältet, som stöd plasmat inne i kammaren, och samtidigt värmer det, vilket leder till samma temperatur på flera miljoner grader.

Nu finns det arbetande folket, och snart kommer det att finnas 150 miljoner grader.

Som planen och den värme som alstras genom att man ökar strömmen i spolen, och den kan inte öka på obestämd tid livstid av plasma i ett stabilt tillstånd inte överstiger ett par sekunder. Detta är den främsta anledningen till att vi kan inte använda tokamak-aggregat som en källa av industriell energi. Det finns sätt att lösa detta problem, bland annat med hjälp av en mikrovågsugn strålning, men samtidigt som arbetet i denna riktning pågår fortfarande.

Men, och så är inne i en tokamak, så snart som det elektromagnetiska fältet är inte tillräckligt för att värma plasmat till den temperatur som krävs för genomförandet av termonukleära reaktioner.

Den Vanliga partikelfysik talar tydligt om för oss att kärnor med samma laddning stöter bort varandra. Men när man når extremt höga temperaturer, de börjar bete sig annorlunda, som bildar en helium kärna plus en fri neutron. Det var vid denna tidpunkt och släpper en enorm mängd energi. Under normala förhållanden är det spenderas på samspelet mellan atomer sinsemellan.

De stora fusionsreaktor

Naturligtvis kan vi säga att den största fusionsreaktor — är Solen, men allt detta är villkorat, det är stjärnor och mycket mer. Den största fusionsreaktor på Jorden — detta är den "internationella termonukleära experimentreaktorn" (ITER eller ITER). Det är baserat i Södra Frankrike sedan 2007, och som large hadron Collider) är ett internationellt projekt.

I syfte att beskriva dess funktioner, det räcker med att säga att det kommer att uppnås vid en temperatur av 150 miljoner grader Celsius. Det är 10 gånger mer än i solens kärna. Att föreställa sig sådana värden är helt enkelt omöjligt.

Som är att bygga ITER tokamak.

När ITER kommer att vara klar (vi kommer att tala om ), det kommer att vara den viktigaste studien av termonukleär fusion för framtiden studera atomer, som en potentiell energikälla för framtiden.

Intressanta siffror av ITER kan noteras storleken av tokamak, som är 28 meter i diameter och 28 meter i höjd. Kapaciteten är 0,5 GW (2.5 mer än det mest kraftfulla av vad som är nu). Det magnetiska fältet är 10 Tesla (Jordens magnetfält är av 0.00005 Tesla).

är det Säkert fusionsreaktion

Den Största fördelen med fusion reaktion som äger rum inne i tokamaken, är dess säkerhet. Du undrar hur detta är möjligt med uppnåendet av sådana höga temperaturer, men det är sant.

På grund av det faktum att tätheten av plasma-en miljon gånger mindre än tätheten av atmosfären. På grund av dessa egenskaper, explosion på grund av internt tryck helt enkelt är omöjligt. Ja, och om temperaturen börjar falla plasma-precis som fysikerna säger, "falla sönder". Plus, det bränsle som matas under hela reaktion och för att stoppa det helt enkelt för att stoppa flödet. Till exempel, ett kärnkraftverk strax intill omöjligt .

Den Enda faran är att isotop tritium har en låg radioaktivitet. Det är dock inte så hög att oroa sig för. Det är betydligt lägre än den av bränsle till kärnkraftverk. Till exempel half-life för nästan 5 miljarder år (nästan aldrig), och tritium — bara 12 år gammal. Ja och använt det en minimal mängd.

Du kan också lägga till att tekniken av kärnfusion kan inte användas för militära ändamål. Skapandet av plasma utanför tokamak är ännu inte möjligt, och använda honom som ett vapen är dåligt uppnås på grund av det faktum att det inte explodera.

Varför inte ta energi från kärnfusion

Trots alla löften om teknik och vad vi talar om det för mer än 70 år sedan, även om det är omöjligt att uppnå industriell drift av sådana anordningar. Fortfarande har de något att arbeta på. Till exempel, möjlighet till kontinuerlig drift och ytterligare ökning av plasma-temperatur.

Bara föreställa mig hur denna lilla solen ger oss energi i framtiden.

När detta problem kommer att lösas, vi få på plats , och då kan vi säga att vi har nått perfektion i energiproduktionen. Naturligtvis kan du uppfinna andra ännu mer effektiva metoder för att producera energi, men fusion kan nu ändra en hel del. Viktigast av allt, vi kommer inte bara att få möjlighet att stänga av ljuset för den skull ekonomi.

Den Största fördelen med övergången till denna energikälla är att när allt kommer den energi som kan utvinnas från exakt fusion, kommer vi att minska påverkan på vår planet. Vi kommer inte att behovet av fossila bränslen, kan vi göra utan kärnkraftverk, och på samma gång vi byter till elbilar, och kan avsevärt förlänga livet på vår planet. Kanske för att flyga var som helst, är inte nödvändigt.

Inne i kammaren temperaturen stiger till flera miljoner grader Celsius.