Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты » Термоядерная энергетика: состояние и перспективы
Количество просмотров: 38370
Комментарии к статье: 4


Термоядерная энергетика: состояние и перспективы


Термоядерная энергетика: состояние и перспективыВ статье рассмотрены причины, по которым до настоящего времени управляемый термоядерный синтез не нашел промышленного применения.

Когда в пятидесятых годах прошлого века Землю потрясли мощные взрывы термоядерных бомб, казалось, что до мирного использования энергии синтеза ядер осталось совсем немного: одно или два десятилетия. Для подобного оптимизма имелись и основания: с момента применения атомной бомбы до создания реактора, вырабатывающего электричество, прошло всего 10 лет.

Но задача обуздания термоядерного синтеза оказалась необычайно сложной. Десятилетия проходили одно за другим, а доступа к неограниченным запасам энергии так и не удалось получить. За это время человечество, сжигая ископаемые ресурсы, загрязнило выбросами атмосферу и перегрело ее парниковыми газами. Катастрофы в Чернобыле и на Фукусиме-1 дискредитировали ядерную энергетику.

Что же помешало освоить столь перспективный и безопасный процесс термоядерного синтеза, который навсегда мог бы снять проблему обеспечения человечества энергией?

Термоядерная энергетикаИзначально было понятно, что для протекания реакции необходимо сблизить ядра водорода настолько плотно, чтоб ядерные силы могли образовать ядро нового элемента – гелия с выделением значительного количества энергии. Но ядра водорода отталкиваются друг от друга электрическими силами. Оценка температур и давлений, при которых начинается управляемая термоядерная реакция показала, что ни один материал не сможет устоять против подобных температур.

По тем же причинам был отвергнут и чистый дейтерий – изотоп водорода. Потратив миллиарды долларов и десятилетия времени, ученые наконец смогли зажечь термоядерное пламя на очень короткое время. Осталось научиться удерживать плазму термоядерного синтеза достаточно долго. От компьютерного моделирования необходимо было переходить к строительству реального реактора.

На этом этапе стало понятно, что усилий и средств отдельного государства не хватит для постройки и эксплуатации опытных и опытно-промышленных установок. В рамках международного сотрудничества было решено реализовать проект экспериментального термоядерного реактора стоимостью больше 14 миллиардов долларов.

Но в 1996 году США прекратила свое участие и, соответственно, финансирование проекта. Некоторое время реализация шла за счет средств Канады, Японии и Европы, но до строительства реактора дело так и не дошло.

Второй проект, тоже международный, реализуется во Франции. Длительное удержание плазмы происходит за счет специальной формы магнитного поля – в виде бутылки. Основу этого способа заложили еще советские физики. Первая установка типа «Токамак» должна дать на выходе больше энергии, чем тратится на поджиг и удержание плазмы.

К 2012 году монтаж реактора должны были закончить, но сведений об успешной эксплуатации пока нет. Возможно, экономические потрясения последних лет внесли свои коррективы и в планы ученых.

Трудности с достижением управляемого термоядерного синтеза породил множество спекуляций и ложных сообщений о так называемой «холодной» термоядерной реакции слияния ядер. При том, что никаких физических возможностей или законов до сих пор не нашли, многие исследователи утверждают о ее существовании. Ведь ставки слишком велики: от Нобелевских премий для ученых до геополитического господства государства, овладевшего подобной технологией и получившего доступ к энергетическому изобилию.

Но каждое такое сообщение оказывается преувеличенным или откровенно ложным. Серьезные ученые относятся к существованию подобной реакции со скептицизмом.

Реальные возможности овладения синтезом и начала промышленной эксплуатации термоядерных реакторов отодвигаются на середину 21 века. К этому времени удастся подобрать необходимые материалы и отработать безопасную его эксплуатацию. Поскольку подобные реакторы будут работать с плазмой очень низкой плотности, безопасность термоядерных электростанций будет гораздо выше, чем атомных станций.

Любое нарушение в зоне реакции сразу «затушит» термоядерное пламя. Но пренебрегать мерами безопасности не стоит: единичная мощность реакторов будет настолько велика, что авария даже в контурах отбора тепла может повлечь и жертвы, и загрязнение окружающей среды. Дело осталось за малым: подождать 30-40 лет и увидеть эпоху энергетического изобилия. Если доживем, конечно.

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Проблемы освоения энергии термоядерного синтеза
  • Атомные электростанции: много маленьких вместо одной большой
  • Когда станут реальностью плазменные генераторы электричества
  • Электричество и окружающая среда
  • Сверхпроводимость в электроэнергетике. Часть 2. Будущее за сверхпроводникам ...
  • Магнитно-резонансный томограф (МРТ) - принцип работы
  • Новый японский водородный проект Hydrogen Energy Supply Chain (HESC)
  • Неожиданные свойства привычного углерода
  • Практическое применение лазеров
  • Осмотическая электростанция: чистая энергия соленой воды
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

      Комментарии:

    #1 написал: вова |

    Принцип двигателя внутреннего сгорания: разложение воды на водород-кислород, на выходе - водород как универсальный энергоноситель. 

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей Сергеевич |

    При термоядерной реакции выделяется большое количество энергии, что эквивалентно потере веса. Кулоновское отталкивающее взаимодействие противодействует ядерному синтезу , например, при комнатной температуре, не позволяя двум положительно заряженным ядрам сблизиться достаточно, чтобы проявить короткодействующую ядерную силу . Высота кулоновского потенциального барьера для двух протонов, например, составляет около 400 кэВ . Возможность его преодоления возрастает с увеличением энергии теплового движения. Ключевая проблема заключается в том, что для достижения термоядерного синтеза нужны огромные температуры (десятки миллионов кельвинов), и поддерживать плазму при этой температуре с достаточной плотностью в течение достаточного периода времени непросто. Еще одна проблема — радиоактивность. Радиоактивный тритий используется в качестве топлива. Стенки реактора также становятся радиоактивными, поэтому этот метод производства энергии также производит радиоактивные отходы. Со временем потенциально полезными оказались два метода: магнитное удержание с помощью токамаков (или стеллараторов ) и инерционное удержание. Реакция термоядерного синтеза в токамаках уже была продемонстрирована, например, на токамаке JET в Англии. Проблема с его использованием для получения энергии заключается в том, что в нынешних токамаках все равно необходимо подавать на установку больше энергии, чем вырабатывается. Это соотношение должно улучшаться с увеличением размера оборудования, но многие технологические проблемы возрастают. Зажигание неуправляемых термоядерных реакций уже достигнуто в военной промышленности. Это термоядерное оружие , которое благодаря огромному количеству выделяемой энергии обладает очень разрушительным действием, на порядок большим, чем обычная атомная бомба. Самой большой термоядерной бомбой из когда-либо созданных и испытанных была бомба мощностью 50 мегатонн в тротиловом эквиваленте, которая была испытана в 1961 году. Термоядерный синтез можно было бы использовать в межзвездных полетах. Небольшое количество смеси дейтерия и трития воспламеняется электронным лучом (лазером). Как и в случае с другими видами топлива, полученная смесь в камере сгорания будет расширяться и вытекать через сопло в свободное пространство, придавая ракете поступательный импульс. Это будет повторяться партиями, поэтому ракета будет двигаться не непрерывной тягой, а импульсами.

      Комментарии:

    #3 написал: Даниил |

    Нам придется подождать еще несколько лет, прежде чем высокотемпературная плазма начнет генерировать электричество в термоядерном реакторе. Однако реальностью является помощь низкотемпературной плазмы в пуске котлов угольных электростанций. Технология пуска плазменного котла более динамична (плазмотрон запускается сразу) и значительно дешевле в эксплуатации. Более быстрый запуск агрегата также означает сокращение выбросов, которые в противном случае больше во время фазы розжига котла, чем во время непрерывной работы. Немного теории Низкотемпературная плазма (температура в ядре плазмы колеблется в пределах 2000 - 5000 К) производит плазмотрон. Это трубка, в которой плазма образуется между коаксиально расположенными медными электродами анодом и катодом с помощью электрического разряда. Воздух, образующий плазму, вводится в разрядную камеру через два круглых отверстия, расположенных с обеих сторон катода. После первоначального инициирования высоковольтным источником ионизации плазма далее поддерживается дуговым разрядом. Части плазмотрона, подвергающиеся воздействию тепла от электрической дуги, охлаждаются водой. Воздействие плазмы на смесь измельченного угля и воздуха (угольная мука) разрушает угольные частицы, резко увеличивает площадь сорбции и поглощения, выделяет летучие горючие вещества из топливных частиц и повышает их способность к горению. Молекулы распадаются на атомы и ионы, а электроны высвобождаются как из внешних, так и из внутренних связей.

      Комментарии:

    #4 написал: Сергей Сергеевич |

    ТОКАМАК имеет кольцевую форму, плазменное кольцо образует вторичную нить огромного трансформатора. Внутри начинка из дейтерия и трития. Электрический ток первичной обмотки трансформатора индуцирует электродвижущее напряжение во вторичной цепи. Это создает разряд, газ ионизируется, а индуцированный ток затем нагревает его до высокой температуры. Плазма удерживается в трубке магнитным полем. Он не касается стен. Материал стенок влияет на производительность токамака. Если бы плазма соприкасалась со стенками сосуда, катастрофы не произошло бы. Несмотря на экстремально высокие температуры, плотность плазмы в токамаках мала и общей тепловой энергии не хватило бы, чтобы расплавить все устройство. Магнитный контейнер необходим для предотвращения охлаждения плазмы и ее загрязнения. Большая часть энергии, выделяемой этой реакцией, уносится избыточными нейтронами, которые не захватываются магнитной ловушкой. Нейтроны высоких энергий захватываются оболочкой реактора, образованной водоохлаждаемыми экранами. В токамаках большие потери энергии, что пока не позволяет их нормально использовать. Потери вызваны турбулентностью, которая быстро выталкивает тепло от горячего ядра термоядерного синтеза к краю. Всего в мире построено почти 100 токамаков. 

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.