Cтраница 1
Термоядерное топливо ( ТТ) или термоядерное горючее, к к-рому относятся изотопы водорода D и Т; а также литий-6. [1]
Термоядерное топливо - дейтерий, тритий, литий-6 - широко распространено на Земле. Например, в литре морской воды на дейтерий, входящий в состав тяжелой воды, приходится 1 / 0 000 весовая часть. Поскольку 1 г дейтерия эквивалентен примерно 8 т бензина, то получается, что количество дейтерия в 1 л воды эквивалентно 160 л бензина. [2]
Какое же термоядерное топливо имеется в нашем распоряжении. [3]
Согласно классификации Мак-Нелли [81] термоядерные топлива можно условно разделить на три группы - классическое ( DT), перспективные ( DD, D6Li, D3He), и экзотические ( 3Не3Не, H6Li, НПВ, Н9Ве) топлива. В настоящее время наиболее серьезно рассматриваются DT и D3He смеси, обладающие рядом преимуществ и недостатков. Окончательная оценка этого выигрыша затруднена и зависит от роли механизмов деполяризации. Другой целью спиновой ориентации ядер является возможное подавление нейтронного потока, связанного с побочным D D процессом. В условиях высоких рабочих температур в конкуренцию могут вступать и другие альтернативные реакции. Но их анализ чрезвычайно затруднен из-за сложного многоступенчатого характера горения, в котором синтезируется целый ряд легких изотопов. [4]
Когда в звезде выгорает все термоядерное топливо, начинается гравитационный коллапс, который при определенных условиях продолжается до тех пор, пока не установится равновесие между гравитационными силами и внутренним давлением нейтронной жидкости, образующейся внутри звезды. [5]
При использовании трития в качестве термоядерного топлива существенно то, что его вводят в реакцию лишь один раз - при запуске реактора, а в дальнейшем тритий воспроизводится в замкнутом цикле электростанции. После запуска для питания реактора требуются только нерадиоактивные вещества - дейтерий и литий. [6]
Другая категория вторичных явлений, сопровождающих горение термоядерного топлива, приводит к ядерным превращениям. Она включает в себя каталитические ядерные реакции между ионами топлива и активными изотопами, нарабатываемыми в плазме. Каталитические процессы развиваются на термализованных и нетермализованных ядрах. В последнем случае речь идет о т.н. реакциях на лету ( In-Flight Reactions), когда часть быстрых заряженных частиц успевает вступить в ядерные реакции до достижения термализации. Необходимость учета этого явления основывается на том, что частицы, продуцируемые в плазме, имеют в среднем энергию порядка нескольких МэВ, а сечения ядерных реакций в такой области энергий часто во много раз превосходят сечения при тепловых ( 10 - 50 кэВ) энергиях. [7]
Единственным пригодным способом решения первой задачи является разогрев термоядерного топлива внешними источниками до температур порядка ( 108 - 109) К в зависимости от вида топлива. При таких температурах энергия теплового движения большей части ядер достаточна для преодоления кулоновского барьера, а само вещество находится в состоянии полной ионизации. Последнее обстоятельство и является определяющим в выборе способа передачи энергии ядрам, потому что только в топливе, разогретом до высоких температур, энергия ядер практически не тратится на ионизацию атомов, а следовательно, относительно велика вероятность реакций синтеза ядер. [8]
Огромной концентрацией энергии обладают, как известно [ см. § 4 ], ядерные и термоядерные топлива, что практически снимает проблему их транспортирования. [9]
Таким образом, создать термоядерный реактор - значит создать установку, в которой можно разогреть термоядерное топливо до необходимых температур, термоизолируя его от конструкционных материалов, и удерживать полученную плазму в течение промежутка времени тем большего, чем меньше плотность плазмы. При этом должно выполняться условие самоподдерживающейся термоядерной реакции, а значения каждого из параметров п, 1 и Т могут быть различными. Последним обстоятельством и определяется многообразие исследуемых способов решения проблемы. [10]
Во-первых, значение пт, удовлетворяющее критерию Лоусона, для этой реакции существенно меньше соответствующих значений для других термоядерных топлив. Во-вторых, D Т реакция зажигается при относительно низких температурах. И, наконец, выделяемая удельная мощность не менее чем на два порядка превосходит энергетические характеристики других смесей. [11]
Другая версия конца биосферы и света состоит в том, что исчерпаются запасы водорода и гелия, как термоядерного топлива, в ядре Солнца, которое при этом начнет расширяться, поглощая в первую очередь ближние планеты, затем перейдет в стадию белого карлика и погаснет с гибельными последствиями для Земли. Может наступить также момент, когда биосфера Земли не сможет воспринимать, усваивать и перерабатывать постоянно увеличивающиеся потоки солнечной радиации. Предполагается, что саморегулирующее свойство биосферы в отдаленной перспективе не в состоянии будет также переработать и все возрастающую тепловую нагрузку, которая может явиться предельной и гибельной для Земли. [12]
В импульсных термоядерных установках используется инерционный метод удержания плазмы, суть которого состоит в нагреве и сжатии небольших шариков термоядерного топлива ( смесь дейтерия и трития) мощным лазерным излучением или мощными релятивистскими электронными пучками ( РЭП) до таких значений температуры и плотности, при которых термоядерные реакции успевают завершиться за короткое время существования свободной ничем не удерживаемой плазмы. [13]
С декабря 1942 г., когда был пушен первый ядерный реактор, в роли нового источника энергии на сцену вышли ядерные и термоядерные топлива. Широкое их применение считается главным средством спасения от энергетического кризиса и сохранения химического сырья на ближайшие столетия. [14]
Тепловая эволюция аккрецируемого слон ( до сгорания термоядерного топлива) определяется двумя процессами - аднабатнч. Гелиевая вспышка ], приводящая к быстрому уве-лпчошпо темп-ры. [15]