Создание термоядерной энергоустановки
Физики Курчатовского института планируют совершить то, что самые развитые мировые державы не могут сделать на протяжении 60 лет. К 2025 году в России может заработать первый термоядерный реактор — источник чистой и дешёвой энергии, призванный заменить обычные атомные электростанции. Такую технологию пытались "оседлать" и раньше, но серьёзных успехов в этом направлении никто так и не достиг.
С точки зрения физики высоких энергий, использование отдельных элементов в термоядерной "топке" выглядит крайне просто. Термоядерный синтез предполагает, что вместо радиоактивных элементов, таких как уран и плутоний, в качестве топлива в реактор будут загружаться дейтерий и тритий, после чего с помощью электричества конструкция будет разогреваться до температур, которых нет даже на Солнце. После того как температура внутри реактора становится достаточной для начала реакции, происходит постепенный выброс огромного количества тепловой энергии, с помощью которой вырабатывается электричество. Но просто это звучит только в теории, иначе термоядерный синтез был бы поставлен на поток почти сразу после разработки теории и просчёта всей реакции физиками и математиками.
Главная и пока, к сожалению, нерешённая проблема термоядерных реакторов, предназначенных для разогрева дейтерия и трития до температуры в сотню миллионов градусов, — отсутствие эффективности. Если выражаться проще, то удерживать разогретые до состояния плазмы дейтерий и тритий в реакторе учёные научились, но энергия, выделяющаяся во время процесса синтеза, оказывается меньше той, что потребляет реактор. Впрочем, реакцию продолжительной назвать нельзя — со времён первых опытов советских учёных продолжительность реакции увеличили лишь на сотые доли секунды. Успеха не удалось добиться даже самым пытливым в мире физикам — китайским. Их "реактор будущего" под названием EAST разогрелся до 100 млн градусов лишь на тысячные доли секунды — фантастический результат для китайцев, но совершенно отвратительный для коммерческой эксплуатации.
|
|
|
При этом обычного разогрева трития и дейтерия до плазменной "каши" недостаточно. Главная задача термоядерных реакторов (токамаков), которую учёные никак не могут решить на практике, состоит в том, что разогретые частицы нужно удерживать на месте. Только так они будут пригодны для выработки и преобразования тепловой энергии в электричество. При коротких "прожигах" реакторов этого не требуется, но для промышленной эксплуатации необходимы длительные реакции. Добиться этого пока не получается — контроль над системой теряется почти сразу, и термоядерный реактор приходится экстренно останавливать.
|
|
|
Мощность самой производительной в России АЭС составляет 4200 МВт. Расщепления радиоактивных материалов в четырёх энергоблоках достаточно, чтобы осветить огромную территорию. Средняя мощность Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER), который строят во Франции, должна составить 500 МВт за один импульс, а пиковая мощность этого комплекса должна составить 1100 МВт — четверть мощности обычной АЭС.
Особенность термоядерного синтеза заключается в том, что за сутки таких импульсов может быть десять, а при должном умении — сто и даже более тысячи. После перемножения импульсов на мегаватты выработанной энергии получится, что термоядерная электростанция будет в сотни раз производительнее АЭС. К тому же дейтерий и тритий, полученные из воды и используемые в качестве топлива, существенно экологичнее урана и плутония, да и термоядерный реактор почти не надо "перезаряжать".
Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите основные возобновляемые источники энергии.
2. При создании термоядерной энергоустановки будет получен неисчерпаемый источник энергии. Какое вещество будет использовано в качестве топлива?
|
|
|
3. От чего зависит энергоэффективность генераторов различных конструкций?
4. Назовите способы повышения энергетической эффективности использования возобновляемых энергоресурсов.
Список литературы:
Основная литература:
1. Сибикин, М. Ю. Технологии энергосбережения [Электронный ресурс]: учеб. / М. Ю. Сибикин, Ю. Д. Сибикин. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ФОРУМ, 2018. - 336 с. - URL: http://znanium.com
2. Афонин, А. М. Энергосберегающие технологии в промышленности [Электронный ресурс]: учеб. /А. М. Афонин, Ю. Н. Царегородцев. – 2-е изд.-М.: Форум, 2017. – 271 с. - URL: http://znanium.com
Дополнительная литература:
1. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации [Электронный ресурс]: Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 26.07.2019) (действующая редакция) // Режим доступа: http://www.consultant.ru/ справочно-правовая система Консультант Плюс, свободный.
2. Об Энергетической стратегии России на период до 2030 года [Электронный ресурс]: Распоряжение Правительства РФ от 13.11.2009 N 1715-р (действующая редакция) // Режим доступа: http://www.consultant.ru/ справочно-правовая система Консультант Плюс, свободный.
|
|
|
3. Об утверждении комплексной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в Тюменской области» на 2010-2020 годы [Электронный ресурс]: распоряжение Правительства Тюменской области от 26.10.2009 № 1565-рп (с изм. и доп.) // Режим доступа: https://www.garant.ru/ справочно-правовая система ГАРАНТ
4. О плане мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в Тюменской области, направленных на реализацию Федерального закона [Электронный ресурс]: распоряжение Правительства Тюменской области от 27.02. 2010 N 141-рп (с изм. и доп.) // Режим доступа: https://www.garant.ru/ справочно-правовая система ГАРАНТ
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 325; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!