РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАНИИ ПО УПРАВЛЯЕМОМУ ТЕРМОЯДЕРНОМУ СИНТЕЗУ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА.
ПРОБЛЕМЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА 6
1.1 Удельная энергия связи 6
1.2 Изотопы водорода 11
1.3 Типы реакций 12
1.4 Неуправляемый термоядерный синтез 15
1.4.1 Термоядерные реакции на Солнце 15
1.4.2 Водородная бомба 17
1.5 Условия и проблемы осуществления управляемого термоядерного синтеза
1.5.1 Критерий Лоусона 27
ВЫВОДЫ ПО I ГЛАВЕ 31
ГЛАВА II. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА 33
2.1 Токамаки 33
2.1.1 Проект ИТЭР 38
2.2 Стеллараторы 49
2.3 Установки инерционного термоядерного синтеза 53
ВЫВОДЫ ПО II ГЛАВЕ 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ЦОР «РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ
УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА» 75
ГЛАВА I. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА.
ПРОБЛЕМЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА 6
1.1 Удельная энергия связи 6
1.2 Изотопы водорода 11
1.3 Типы реакций 12
1.4 Неуправляемый термоядерный синтез 15
1.4.1 Термоядерные реакции на Солнце 15
1.4.2 Водородная бомба 17
1.5 Условия и проблемы осуществления управляемого термоядерного синтеза
1.5.1 Критерий Лоусона 27
ВЫВОДЫ ПО I ГЛАВЕ 31
ГЛАВА II. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА 33
2.1 Токамаки 33
2.1.1 Проект ИТЭР 38
2.2 Стеллараторы 49
2.3 Установки инерционного термоядерного синтеза 53
ВЫВОДЫ ПО II ГЛАВЕ 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ЦОР «РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ
УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА» 75
В настоящее время человечество не может представить свою жизнь без электроэнергии. Она везде. Но традиционные способы получения электроэнергии не дешевые: только представить возведение ГЭС или реактора АЭС, то сразу становится понятно почему. Ученые 20-го века, перед лицом энергетического кризиса, нашли способ получения электроэнергии из вещества, количество которого не ограничено. Термоядерные реакции протекают при распаде дейтерия и трития. В одном литре воды содержится дейтерия столько, что при термоядерном синтезе может выделиться столько энергии, сколько получается при сжигании 350 литров бензина. То есть можно сделать вывод, что вода - это неограниченный источник энергии.
Актуальность выбранной темы исходит из того, что термоядерный синтез является долгосрочным источником энергии. Но для того чтобы использовать его энергию в мирных целях, он должен быть управляемым. Если бы получение энергии с помощью термоядерного синтеза было бы настолько просто, как при помощи ГЭС, то человечество никогда не испытывало бы кризиса в энергетике. Для получения энергии таким способом необходима температура, эквивалентная температуре в центре солнца. Где взять такую температуру, как дорого будут стоить установки, насколько выгодна такая добыча энергии и безопасна ли такая установка? На эти вопросы будет дан ответ в настоящей работе.
Объект исследования-развитие исследований в области управляемого термоядерного синтеза.
Предмет исследования - управляемый термоядерный синтез.
Цель исследования: изучение свойств и проблем управляемого термоядерного синтеза.
Задачи исследования:
> изучить литературу, электронные образовательные ресурсы по теме исследования;
> выявить условия и проблемы осуществления управляемого термоядерного синтеза, на каком этапе находится его техническая реализация;
> систематизировать всю информацию и систематизировать в виде ЦОРа.
Методы исследования: изучение, анализ, сравнение, систематизация.
Практическая значимость исследования заключается в том, что созданный цифровой ресурс поможет сформировать представление об управляемом термоядерном синтезе.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.
В первой главе рассмотрено теоретические основы управляемого термоядерного синтеза, условия и проблемы осуществления.
Во второй главе рассмотрена техническая реализация управляемого термоядерного синтеза.
Актуальность выбранной темы исходит из того, что термоядерный синтез является долгосрочным источником энергии. Но для того чтобы использовать его энергию в мирных целях, он должен быть управляемым. Если бы получение энергии с помощью термоядерного синтеза было бы настолько просто, как при помощи ГЭС, то человечество никогда не испытывало бы кризиса в энергетике. Для получения энергии таким способом необходима температура, эквивалентная температуре в центре солнца. Где взять такую температуру, как дорого будут стоить установки, насколько выгодна такая добыча энергии и безопасна ли такая установка? На эти вопросы будет дан ответ в настоящей работе.
Объект исследования-развитие исследований в области управляемого термоядерного синтеза.
Предмет исследования - управляемый термоядерный синтез.
Цель исследования: изучение свойств и проблем управляемого термоядерного синтеза.
Задачи исследования:
> изучить литературу, электронные образовательные ресурсы по теме исследования;
> выявить условия и проблемы осуществления управляемого термоядерного синтеза, на каком этапе находится его техническая реализация;
> систематизировать всю информацию и систематизировать в виде ЦОРа.
Методы исследования: изучение, анализ, сравнение, систематизация.
Практическая значимость исследования заключается в том, что созданный цифровой ресурс поможет сформировать представление об управляемом термоядерном синтезе.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.
В первой главе рассмотрено теоретические основы управляемого термоядерного синтеза, условия и проблемы осуществления.
Во второй главе рассмотрена техническая реализация управляемого термоядерного синтеза.
Идея создания термоядерного реактора зародилась в 1950-х годах. Тогда от нее было решено отказаться, поскольку ученые были не в состоянии решить множество технических проблем. Прошло несколько десятилетий прежде, чем ученым удалось «заставить» реактор произвести хоть сколько-нибудь термоядерной энергии.
В ходе написания ВКР нами были подняты вопросы по созданию и основным проблемам управляемого термоядерного синтеза, и как оказалось, создание установок для получения термоядерного синтеза - это и есть проблема, но не основная. К основным проблемам можно отнести удержание плазмы в реакторе и создание оптимальных условий: произведением концентрации n частиц на время t их удержания в ловушке и созданиям температуры, приблизительно равной температуре в центре солнца.
Несмотря на все сложности создания управляемого термоядерного синтеза, ученые не отчаиваются и ищут решения проблем, т.к. при удачном осуществлении реакции синтеза будет получен колоссальный источник энергии, во многом превосходящий любую созданную электростанцию. Запасы топлива для таких электростанций практически неисчерпаемы - дейтерий и тритий легко добываются из морской воды. Килограмм этих изотопов может выделить столько же энергии, сколько 10 млн кг органического топлива.
Будущее не сможет существовать без развития термоядерного синтеза, человечеству необходима электроэнергия, а в современных условиях нам не хватит наших запасов энергии, при получении ее из атомных и электростанций.
Как уже отмечалось выше на данный момент достаточно интенсивно финансируются две принципиальные схемы осуществления управляемого термоядерного синтеза.
1. Квазистационарные системы,в которых удержание плазмы осуществляется магнитным полем при относительно низком давлении и высокой температуре. В данном направление наиболее современным и перспективным считается международный проект ИТЭР. Стоимость проекта оценивается в $12 млрд. Сегодня есть уверенность в том, что цели, сформированные в проекте ИТЭР, будут достигнуты.
2. Импульсные системы. В таких системах УТС осуществляется путем кратковременного нагрева небольших мишеней, содержащих дейтерий и тритий, сверхмощными лазерными или ионными импульсами. Такое облучение вызывает последовательность термоядерных микровзрывов. На данный момент в этой области наиболее развивающимся является японский проект NIF.
Вся информация, полученная и найденная нами в ходе написания ВКР, была систематизирована и оформлена в виде сайта. Данный сайт (ЦОР) имеет название «Развитие исследований в области управляемого термоядерного синтеза». Он находится в свободном доступе, также прилагается на диске.
В ходе написания ВКР нами были подняты вопросы по созданию и основным проблемам управляемого термоядерного синтеза, и как оказалось, создание установок для получения термоядерного синтеза - это и есть проблема, но не основная. К основным проблемам можно отнести удержание плазмы в реакторе и создание оптимальных условий: произведением концентрации n частиц на время t их удержания в ловушке и созданиям температуры, приблизительно равной температуре в центре солнца.
Несмотря на все сложности создания управляемого термоядерного синтеза, ученые не отчаиваются и ищут решения проблем, т.к. при удачном осуществлении реакции синтеза будет получен колоссальный источник энергии, во многом превосходящий любую созданную электростанцию. Запасы топлива для таких электростанций практически неисчерпаемы - дейтерий и тритий легко добываются из морской воды. Килограмм этих изотопов может выделить столько же энергии, сколько 10 млн кг органического топлива.
Будущее не сможет существовать без развития термоядерного синтеза, человечеству необходима электроэнергия, а в современных условиях нам не хватит наших запасов энергии, при получении ее из атомных и электростанций.
Как уже отмечалось выше на данный момент достаточно интенсивно финансируются две принципиальные схемы осуществления управляемого термоядерного синтеза.
1. Квазистационарные системы,в которых удержание плазмы осуществляется магнитным полем при относительно низком давлении и высокой температуре. В данном направление наиболее современным и перспективным считается международный проект ИТЭР. Стоимость проекта оценивается в $12 млрд. Сегодня есть уверенность в том, что цели, сформированные в проекте ИТЭР, будут достигнуты.
2. Импульсные системы. В таких системах УТС осуществляется путем кратковременного нагрева небольших мишеней, содержащих дейтерий и тритий, сверхмощными лазерными или ионными импульсами. Такое облучение вызывает последовательность термоядерных микровзрывов. На данный момент в этой области наиболее развивающимся является японский проект NIF.
Вся информация, полученная и найденная нами в ходе написания ВКР, была систематизирована и оформлена в виде сайта. Данный сайт (ЦОР) имеет название «Развитие исследований в области управляемого термоядерного синтеза». Он находится в свободном доступе, также прилагается на диске.
Подобные работы
- ИЗУЧЕНИЕ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ УЧАЩИМИСЯ В СВЕТЕ ТРЕБОВАНИИ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Бакалаврская работа, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4390 р. Год сдачи: 2018 - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛОТНОЙ
ИЗЛУЧАЮЩЕЙ ПЛАЗМЫ В ДИОДАХ НАНОС'ЕКУНДНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
ТОКА МЕГААМПЕРНОГО ДИАПАЗОНА
Диссертация , физика. Язык работы: Русский. Цена: 5760 р. Год сдачи: 2016 - Исследование процессов пробоя в бактерицидной газоразрядной лампе
Магистерская диссертация, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4945 р. Год сдачи: 2017 - Исследование процессов пробоя в бактерицидной газоразрядной лампе
Магистерская диссертация, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4910 р. Год сдачи: 2017 - Моделирование условий пробоя плазмы в токамаке ITER
Магистерская диссертация, математика. Язык работы: Русский. Цена: 5600 р. Год сдачи: 2021 - Исследование устойчивости в пространстве параметров ловушки Пеннинга-Малмберга-Сурко с вращающимся квадрупольным полем
Бакалаврская работа, информационная безопасность. Язык работы: Русский. Цена: 4340 р. Год сдачи: 2021 - СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО СТАНКА
Бакалаврская работа, автоматизация технологических процессов. Язык работы: Русский. Цена: 4270 р. Год сдачи: 2020 - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ФОРМИРОВАНИЯ ПЛОТНОЙ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ ПЛАЗМЫ
В ДИОДАХ НАНОСЕКУНДНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ТОКА
МЕГААМПЕРНОГО ДИАПАЗОНА
Авторефераты (РГБ), физика. Язык работы: Русский. Цена: 2700 р. Год сдачи: 2016 - Разработка системы управления бистатическим лазерным монитором
Главы к дипломным работам, технология производства продукции. Язык работы: Русский. Цена: 1200 р. Год сдачи: 2017