Читать онлайн «Термоядерные энергетические реакторы и станции. Физико-технические проблемы установок с магнитным удержанием плазмы. Учебное пособие по курсу термоядерные энергетические реакторы и станции»

n ГОСУДАРСТЕЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ЩЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ ^990? МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ технический университет В. М. ШЛОКОПЫТОВ, Н. Н. СЕМАШКО, П. Д. ХРОЮВ Утверждено учебным управлением МЭИ в качестве учебного пособия для студентов ТЕРМОЯДЕРНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ И СТАНЦИИ. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УСТАНОВОК С МАГНИТНЫМ УДЕРЖАНИЕМ ПЛАЗМЫ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ по курсу ТЕРМОЯДЕРНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕАКТОРЫ И СТАНЦИИ Редактор В. М. Белокопыгов Москва 1996 ■005 621. 38 Б-435 УЛК: 621. 039. 6 (075. 8) 2Ш Термоядерные энергетические реакторы и станции. Физико-технические проблемы установок с магнитным удерка- нием. Учебное пос. Белокопытов В. М. , Семашко Н. Н. , Хромов П. Д. /Под. ред. В. М. Белокопытова. М. : Изд-во МЭИ, 1996. - 123 с. В пособии изложены принципы расчета параметров и основные проблемы конструирования термоядерных энергетичеоких реакторов. Главное внимание уделено реакторам на основе систем с магнитным удержанием. Проанализированы концептуальные проработки ряда проектов испытательных реакторов, в том числе реактора-токамака ITER . Пособие предназначено для студентов старших курсов энергофизического факультета, специализирующихся в области инженерных проблем термоядерной энергетики. Рецензенты © Д-р. физ. -мат. наук профессор В. РДалилов д-р. физ. -мат. наук профессор О. А. Синкевич Московский энергетический институт, 1996 г. - 3 - I. РЕАКЦИИ СИНТЕЗА В ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ. ОСОБЕННОСТИ ТЕРМОЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ I. I. Основные представления В настоящее время известны две принципиальные возможности высвобождения внутриядерной энергии. Они хорошо иллюстрируются кривой зависимости средней энергии связи ядер от атомного веса элемента (рис. 1. 1). * \ ♦л Наибольшими энергиями связи обладают элементы, располагающиеся в середине периодической системы. 7 легких и тяжелых элементов энергия связи убывает. Следовательно, расщепление тяжелых ядер и слияние легких приво- 50 «00 ISO 200 250 Массовое число элемента. Рис. 1. 1 дят к образованию более устойчивых структур и высвобождению избытка энергии. Реакции деления тяжелых ядер в настоящее время хорошо изучены и широко используются для производства энергии в промышленных масштабах. Большинство современных ядерных реакторов работают на основе деления медленными нейтронами изотопа JJ , природные запасы которого сравнительно невелики. Однако применение реакторов-размножителей, использующих Z38U и Тп. (при захвате нейтрона они превращаются соответственно в 23^ JJ в 3Рц ), позволит обеспечить мировую энергетику топливом на миллионы лет. Но при этом возникает существенная экологическая проблема захоронения большого количества долгоживущих радиоактивных продуктов реакции, а также не решена проблема полной ядерной безопасности при работе самого реактора. - 4 - Реализация второй возможности - извлечения внутриядерной энергии(путем оинтеза легких ядер) - обладает рядом оущесгвенных преимуществ: 1) удельное энерговвделение на акт слияния ядер оущватвенно превышает то, что дает деление (на единицу выделившейоя энергии реакция оинтеза гораздо богаче нейтронами); 2) практически отоутотвуют долгоживущие радиоактивные изотопы - продукты реакций оинтеза; 3 Существуют огромные природные запасы дейтерия - тяжелого изотопа водорода.