XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

ВВЕДЕНИЕ

Обсуждаются очень важное проблемы в современном обществе – энергия и способы ее получения. Обсуждается термоядерный синтез и его проблемы. Можем увидеть и понять, что такое Токамак.

ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Использование управляемой реакции термоядерного синтеза для получения электрической энергии — технология, над которой работает огромное количество ученых.

Теоретически данный метод нам позволяет получать большое количество энергии из нескончаемого ресурса, что позволит нам отказаться от переработки кончаемых ресурсов (уголь, нефть). Данный способ был теоретически выведен из наблюдений за реакциями на Солнце.

На данный момент широко используются ядерные реакции для получения энергии, которые основаны на распаде разных изотопов урана, плутония, тория. Однако при этом выделяются опасные отходы, которые сильно загрязняют нашу планету, поэтому от этого в скором времени нам нужно будет отказаться и переходить к другому методу получения энергии в большом количестве.

Существует обратный процесс ядерным реакциям – это термоядерный синтез, где элементы не распадаются, а наоборот соединяются, что позволяет нам получать энергию без опасных отходов.

Для проведения реакции термоядерного синтеза используются дейтерий и тритий (D-T реакция), также возможны варианты с дейтерием и гелием-3, между ядрами дейтерия (D-D) и другими сочетаниями изотопов.

Еще в 50-ых годах СССР придумали установку Токамак — это сокращение от «тороидальная камера с магнитными катушками», каковая камера — главный элемент реактора, который служит для удержания плазмы. Уже в 2018 году в Китае смогли достичь температуры плазмы равной 100 млн. градусам, благодаря этой камере.

Рис.1. Схема Токамака

ПРОБЛЕМЫ ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА

Первым шагом к созданию термоядерного синтеза является формирование контролируемой плазмы, находящейся под высокой температурой и давлением. Здесь идет речь, о температуре которая должна быть равна как минимум 100 млн. градусам Цельсия и о давление, которое в 10 раз превышает давление на поверхности нашей планеты. Данного значения можно достичь, но главная проблема в поддержание этих результатов на довольно длительный срок, а также в системе охлаждения реактора.

Рис.2. Плазма

При D-T реакции выделяется большое количество нейтронов, которые являются радиацией. Это еще одна проблема, потому что установку нужно будет постоянно менять, ведь из-за радиации она становиться хрупкой. Есть решение, чтобы соорудить установку из малочувствительных к радиации материалы, которые прослужат дольше, но их применение увеличит и без того огромные расходы на постройку электростанций термоядерного синтеза. Также рассматривается применение других действующих веществ, чтобы получить «без нейтронные» реакции, но для них будут нужны значительно большие температуры и давление, чем при D-T реакции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/528902/

2. https://www.poisknews.ru/wp-content/uploads/2019/06/shutterstock_1050818045.jpg

3. Oak Ridge National Laboratory — ITER Tokamak and Plant Systems (2016) / Wikimedia Commons

4. https://rospatent.gov.ru/ru/news/elektrichestvo-iz-termoyadernogo-sinteza

5. http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/energetika_i_stroitelstvo/YADERNI_SINTEZ.html