![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Даулеткереева Д.Д. ОП-15Стр 1 из 4Следующая ⇒
Перспективы и преимущества Использования термоядерной энергии Студенты: Алтыбай А.М. АТ-15-2 Даулеткереева Д.Д. ОП-15 Научный руководитель: профессор Жакупов Ш.Р. Ключевые слова: токамак, термоядерный ситез.
В настоящее время одной из глобальных научно-технических проблем, стоящей перед человечеством является проблема обеспечения населения Земли энергоресурсами. Многочисленные прогнозы и расчеты показывают, что потребление энергии человечеством растет быстрее, чем численность роста населения Земли (около 9-12 млрд. человек). Со среднего значения 2 кВт на душу населения в настоящее время оно возрастает до уровня 3 кВт к середине XXI века. Это означает, что суммарная энергия, вырабатываемая всеми видами источников, в течение года должна вырасти от ≈ 0, 4∙ Возможность обеспечения такого уровня энергопотребления современными источниками становится сложной проблемой. Проблема поиска разумных и не грозящих тяжелыми последствиями путей развития энергетики - основная задача общества при разработке энергетической политики. Природные источники энергии, в числе которых солнечное излучение, энергия ветра, морские приливы, биомасса и другие не могут покрыть заметную часть энергопотребления. Из природных источников энергии (гидроэнергетика рек; энергия морских приливов и отливов, термальных вод, тепла морей и океанов, солнечного изучения; энергия ветра и биомассы) в качестве основы для глобальной энергетики может рассматриваться только солнечная энергетика. Рассчитывать на использование остальных видов источников энергии можно только в отдельных, наиболее пригодных для этого регионах. В то же время, возможность использования солнечной энергетики в качестве базовой (т.е. способной к выработке энергии на уровне Минеральные источники энергии, такие как нефть, газ, уголь, исчерпаемы в исторически обозримое время. Кроме того, их широкое использование связано со значительными экологическими издержками. В настоящее время 85% энергии, производимой в мире, получают при использовании угля, нефти и природного газа. В то же время, если оценить, например, издержки при работе угольной электростанции мощностью 1000 МВт (эл.) потребляется 2-3 млн. тонн угля в год, выделяется 200-250 тыс. тонн двуокиси В этой связи сейчас человечество стоит перед дилеммой: с одной стороны, без энергии нельзя обеспечить материальное благополучие людей, а с другой - сохранение существующих темпов увеличение потребления может привести к разрушению окружающей среды и, как следствие, к снижению жизненного уровня и даже к угрозе нашего существования. Среди экологических проблем самой угрожающей является проблема глобального потепления. Углекислый газ, накапливающийся в атмосфере в результате сжигания ископаемого топлива, создает условия для возникновения парникового эффекта - изменения климата и др. Поэтому в данное время на первый план выходит использование энергии, вырабатываемой при работе атомной электростанции (АЭС), т.е. энергии, получаемой при делении ядер тяжелых элементов урана и тория. В ряде стран основную долю энергии производят атомные станции (АЭС). Например, в Японии – 40%, а во Франции – 80%, в России эта доля примерно ~ 17%. По последним данным сейчас в мире функционируют 440 АЭС, рассматривается строительство еще 342 АЭС. В будущем для удовлетворения глобального спроса на энергию на Земле должны работать примерно 1400 АЭС и более. Использование энергии деления ядер тяжелых элементов в мирных целях дает возможность частично преодолеть факт энергического кризиса, но полностью не решает проблему обеспечения человечества энергией. Это связано с несколькими причинами: во-первых, запасы урана и тория ограничены, во-вторых, при реакции деления тяжелых ядер получаются радиоактивные вредные побочные продукты, которые порождают трудно-решаемую проблему хранения этих радиоактивных отходов. Вместе с тем вероятность аварии на АЭС хоть минимальна, но существует. Кроме того, каждую АЭС после полного использования ее ресурсов необходимо законсервировать, на что расходуется немало средств. Наиболее перспективным, с точки зрения обеспечения человечества энергией, является использования энергии управляемой термоядерной реакции при синтезе легких ядер, в основном изотопов водорода (дейтерий и тритий). Напомним, что в основном, существует два способа извлечения энергии атомных ядер: 1) Деление ядер тяжелых элементов (урана и тория), 2) Синтез ядра легких элементов (дейтерия и трития) Что же касается реакции синтеза легких ядер, то они были открыты в конце 40-х годов ХХ века немецким физиком Гансем Бете. Согласно ему на Солнце исходным веществом служат протоны, в результате ядерных реакций их синтеза образуется ядра гелия
Энергетические вопросы реакции синтеза Условия, при которых происходит термоядерная реакция для получения полезной энергии, хорошо известны и надежно изучены. Таких реакций две. Их называют D + D - и D + T - реакциями. Первая них происходит при столкновениях дейтерия, вторая при столкновениях ядер дейтерия с ядром трития. В обоих случаях происходит выделение быстрых нейтронов, энергия которых может быть полезно использована. Термоядерная реакция происходит в высокотемпературной плазме. Чтобы полученная от нейтронов энергия могла быть полезно использована, она должна быть больше той энергии, которая затрачивается для поддержания температуры плазмы, ~
|