ub> 1 2 D з тритієм 1 3 Т. Висока температура, необхідна для протікання реакції, виходить за рахунок вибуху звичайної атомної бомби, вміщеній всередині термоядерної.
Основні проблеми, пов'язані із здійсненням термоядерних реакцій
У термоядерному реакторі реакція синтезу повинна відбуватися повільно, повинна бути можливість управляти нею. Вивчення реакцій, що відбуваються у високотемпературній дейтерієвої плазмі, є теоретичною основою отримання штучних керованих термоядерних реакцій. Основною трудністю є підтримка умов, необхідних для отримання самоподдерживающейся термоядерної реакції. Для такої реакції необхідно, щоб швидкість виділення енергії в системі, де відбувається реакція, була не меншою, ніж швидкість відводу енергії від системи. При температурах порядку 10 8 До термоядерні реакції в дейтерієвої плазмі володіють помітною інтенсивністю і супроводжуються виділенням великої енергії. У об'єкті обсягу плазми при з'єднанні ядер дейтерію виділяється потужність 3кВт/м 3 . При температурах порядку 10 6 До потужність складає всього лише 10 -17 Вт/м 3 . p> А як практично використовувати виділяється енергію? При синтезі дейтерію з трітеріем основна частина виділилася енергії (близько 80%) проявляється у формі кінетичної енергії нейтронів. Якщо поза магнітної пастки уповільнити ці нейтрони, то можна отримати теплоту, а потім перетворити її в електричну енергію. При реакції синтезу в дейтерії приблизно 2/3 вивільненої енергії несуть заряджені частинки - продукти реакції і тільки 1/3 енергії - нейтрони. А кінетичну енергію заряджених частинок можна безпосередньо перетворити в електричну енергію.
Які ж умови потрібні для здійснення реакцій синтезу? У цих реакціях ядра повинні з'єднатися один з одним. Але кожне ядро ​​заряджено позитивно, значить, між ними діють сили відштовхування, які визначаються законом Кулона:
,
r 2
Z 1 Z 2 e 2
F ~
Де Z 1 e - заряд одного ядра, Z 2 e - заряд другого ядра, а e - модуль заряду електрона. Для того, щоб з'єднається один з одним, ядра повинні подолати кулонівських сили відштовхування. Ці сили стають дуже великими, коли ядра зближуються. Найменшими сили відштовхування будуть у разі ядер водню, що мають найменший заряд (Z = 1). Щоб подолати кулонівських сили відштовхування і з'єднатися ядра повинні володіти кінетичної енергією приблизно 0,01 - 0,1 МеВ. Такий енергії відповідає температура порядку 10 8 - 10 9 К. А це більше, ніж температура навіть в надрах Сонця! Через те, що реакції синтезу відбуваються при дуже високих температурах, їх називають термоядерними.
Термоядерні реакції можуть бути джерелом енергії, якщо виділення енергії буде перевершувати витрати. Тоді, як кажуть, процес синтезу буде самопідтримуваним. p> Температуру, при якій це відбувається, називають температурою запалювання або критичною температурою. Для реакції DT (дейтерій - трітерій) температура запалювання становить близько 45 млн. К, а реакції DD (дейтерій - дейтерій) близько 400 млн. К. Таким чином для протікання реакцій DT потрібні набагато менші температури, ніж для реакцій DD. Тому дослідники плазми віддають перевагу реакцій DT, хоча тритій в природі не зустрічається, а для його відтворення в термоядерному реакторі треба створювати особливі умови.
Як же утримати плазму в якийсь установці - термоядерному реакторі - і нагріти її так, щоб почався процес синтезу? Втрати енергії в високотемпературної плазмі пов'язані головним чином з відходом тепла через стінки пристрою. Плазму необхідно ізолювати то стінок. З цією метою застосовуються сильні магнітні поля (магнітна термоізоляція плазми). Якщо через стовп плазми в напрямку його осі пропустити великий електричний струм, то в магнітному полі цього струму виникають сили, які стискають плазму в плазмовий шнур, відірваний від стінок. Утримання плазми у відриві від стінок і боротьба з різними неустойчивостями плазми є найскладнішими завданнями, вирішення яких має призвести до практичного здійсненню керованих термоядерних реакцій.
Ясно, що, чим вище концентрація часток, тим частіше вони стикаються один з одним. Тому може здатися, що для здійснення термоядерних реакцій треба використовувати плаз...
