Управляемый термоядерный синтез

1.

Управляемый термоядерный
синтез
Выполнил: студент группы СП-221 с
Линёв Кирилл Артёмович
Руководитель: преподаватель физики
Белогорец Любовь Михайловна

2.

Цель работы
1. Ознакомление с управляемым термоядерным синтезом.
2. Выяснение условий протекания термоядерного синтеза
3. Рассмотрение
перспективы
термоядерного синтеза.
развития
управляемого

3.

Термоядерный синтез - это процесс объединения или
“сплавления” атомов с огромным количеством тепла.
Управляемый термоядерный синтез (УТС) - синтез
более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью
получения энергии, который, в отличие от взрывного
термоядерного синтеза, носит управляемый характер.

4.

Первые мысли
Впервые задачу по управляемому термоядерному синтезу в
Советском Союзе сформулировал и предложил для неё некоторое
конструктивное решение советский физик Лаврентьев О. А. Кроме
него важный вклад в решение проблемы внесли такие выдающиеся
физики, как А. Д. Сахаров и И. Е. Тамм, а также Л. А. Арцимович,
возглавлявший советскую программу по управляемому
термоядерному синтезу с 1951 года. Исторически вопрос
управляемого термоядерного синтеза на мировом уровне возник в
середине XX века. Известно, что И. В. Курчатов в 1956 году
высказал предложение о сотрудничестве учёных-атомщиков разных
стран в решении этой научной проблемы. Это произошло во время
посещения Британского ядерного центра «Харуэлл»

5.

Условия процесса
Чтобы с помощью ядерного синтеза получить полезную энергию,
термоядерные реакции должны быть управляемыми.
Необходимо найти способы создания и поддержания температур
во много миллионов градусов.

6.

Условия процесса
Одна из технических проблем связана с тем, что
высокотемпературный газ, или плазму, нужно удерживать таким
образом, чтобы не расплавились стенки соответствующего объема. На
решение этой технической задачи уже затрачены и затрачиваются
огромные усилия. Плазму пытаются изолировать от стенок с помощью
сильных магнитных полей. Задача заключается в том, чтобы удержать
плазму в изолированном состоянии в течение достаточно
продолжительного времени и при этом выработать мощность,
превышающую ту, которая была затрачена на запуск термоядерного
реактора.

7.

Предполагаемая конструкция
реактора токамак

8.

Первый Российский сферический токамак «Глобус-М» создан в
Санкт Петербурге под руководством Ж.И. Алферова.
Планируется создание крупного токамака ТМ-15, для исследования
управления конфигурацией плазмы.
Начато сооружение Казахстанского токамака КТМ для отработки
технологий термоядерной энергетики.

9.

Пример термоядерной реакции
Примером термоядерной реакции является слияние изотопов
водорода (дейтерия и трития), в результате чего образуется
гелий и излучается нейтрон.
Это первая термоядерная реакция, которую учёным удалось
совершить. Она была реализована в термоядерной бомбе и
носила неуправляемый (взрывной) характер.

10.

11.

Преимущества УТС
При термоядерном синтезе высвобождается в четыре раза больше энергии,
чем при расщеплении ядра, а также в четыре миллиона раз больше энергии,
чем при сжигании угля или газа.
Термоядерный синтез позволяет решить проблему ядерных отходов,
используя дейтерий (тяжелый водород), который вообще не излучает
радиацию, а также тритий — изотоп водорода. Дейтерий имеется в большом
количестве в морской воде, а тритий ученые могут создавать искусственно
путем облучения лития нейтронами. То есть топливо для термоядерного
синтеза не дорогое и доступное.
Кроме того, термоядерная энергетика более безопасная, чем ядерная, так как
термоядерный синтез можно в любой момент остановить. Более того, реакция
сама останавливается, когда условия изменяются, к примеру, повышается
или понижается температура. Это значит, что термоядерные станции не несут
потенциальной опасности.

12.

Перспектива управляемого термоядерного синтеза
В будущем, УТС может стать более чистой и эффективной
формой энергии по сравнению с существующими
технологиями, такими как ядерные реакторы и нефтяные
газовые электростанции. Если эта технология сможет быть
успешно разработана, то она способна решить проблему
энергетических потребностей многих наций в ближайшем
будущем.

13.

Спасибо за внимание!