Освоение термоядерной энергии

Введение ………………………………………………………………… 2
Инженерно-физическая база токамака и проект ИТЭР ……………… 4
Проекты демонстрационной и промышленной термоядерных
станций …………………………………………………………………. 9
Управляемый термоядерный синтез и атомная энергетика ………… 16
Заключение …………………………………………………………….. 20
Список литературы ……………………………………………………. 22

В настоящее время львиную долю энергии человечество получает при сжигании органических топлив – угля, нефти и газа. Но нет сомнения, что в недалеком будущем органические топлива придется заменить на другие источники энергии. Причина кроется в истощении природных ресурсов и загрязнении окружающей среды [1]. Одним из перспективных направлений может оказаться промышленное освоение термоядерной энергии [2].
В настоящее время разрабатываются два способа термоядерного синтеза:
1) в инерционном термоядерном реакторе (импульсный способ с инерционным удержанием плазмы);
2) в магнитном термоядерном реакторе (с удержанием плазмы в магнитном поле).
В инерционном варианте мизерное количество (несколько миллиграммов) смеси дейтерия и трития сжимается оболочкой, которая ускоряется реактивными силами, появляющимися за счет испарения оболочки посредством мощного лазерного или рентгеновского излучения. При этом в течение короткого промежутка времени происходит термоядерное горение, т.е. наблюдается микровзрыв с выделением большого количества энергии. Такое количество энергии способна удержать достаточно прочная камера. Предполагается, что инерционный реактор будет функционировать в режиме последовательных микровзрывов с частотой несколько герц. Выделяющуюся в реакторе тепловую энергию можно снимать теплоносителем и преобразовать в электроэнергию. Основная техническая проблема в инерционном способе термоядерного синтеза – разработка эффективного импульсного драйвера для ускорения оболочки. КПД современных лазерных установок недостаточен для получения положительного выхода энергии.
В магнитном термоядерном реакторе для удержания плазмы применяется сильное магнитное поле. Оно предотвращает контакт сверхвысокотемпературной плазмы со стенками реактора. Были предложены различные системы магнитного удержания плазмы, но лидером среди них является Токомак. По этой причине мы и обратим внимание именно на данный тип термоядерного реактора и связанoе с ним освоение и развитие термоядерной отрасли.

Исследования по управляемому термоядерному синтезу вступили в заключительную фазу, когда должен быть дан ответ на вопрос о возможности практического использования синтеза в энергетике. Хотя выше отмечались большие физические, материаловедческие и технологические проблемы термоядерного синтеза, сегодня существует понимание путей их решения. Сложность технологий термоядерной энергетики, конечно, препятствует ее освоению, но конкурентоспособность экономики ТЭС, ее преимущества в экологической безопасности стимулируют их преодоление. С другой стороны, решение задач термоядерного синтеза уже привело и несомненно приведет в дальнейшем к появлению многих новых технологий в разных областях промышленности, науки и медицины. Можно сказать, что опосредованно затраты на термоядерный синтез уже многократно окупились. В тяжелые 1990-е годы российские предприятия, выполнявшие работы по проектированию и моделированию систем ИТЭР, получили зарубежные заказы на общую сумму, превышающую финансирование этих работ Минатомом. Участие в проекте позволило сохранить и развить ряд высокоинтеллектуальных и высокотехнологичных предприятий. Будущее страны лежит в области инновационного развития, а не в поставке энергоресурсов на мировой рынок. Работы над термоядерной энергетикой одна из компонент инновационного развития.
Успех термоядерной энергетики будет означать освобождение от ресурсной топливной зависимости и переход к принципиально другому топливному циклу. Основой для ее овладения будет интеллектуальный ресурс, способность государства владеть и развивать высокотехнологичные области промышленности, выступать с ними на мировом рынке.
Несомненно, что успех термоядерной энергетики, основанный на токамаке-реакторе, откроет, как и в атомной энергетике, путь к развитию и других типов термоядерных реакторов, в частности, основанных на инерционном удержании. И, наконец, провозглашенные планы ускоренного развития атомной энергетики стимулируют к возобновлению анализа перспективности гибридных реакторов деления-синтеза на новом уровне знаний, накопленных как в термоядерных исследованиях, так и атомной энергетике. Если анализ докажет перспективность и необходимость создания термоядерных нейтронных источников для наработки топлива и трансмутации, будет открыт кратчайший путь к практическому использованию термоядерной энергетики.