|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Lắp đặt nhiệt hạch. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Các nhà khoa học đã giải quyết vấn đề sử dụng phản ứng nhiệt hạch cho mục đích năng lượng trong nhiều năm. Các cài đặt nhiệt hạch độc đáo đã được tạo ra - các thiết bị kỹ thuật phức tạp nhất được thiết kế để nghiên cứu khả năng thu được năng lượng khổng lồ, được giải phóng cho đến nay chỉ trong vụ nổ bom hydro. Các nhà khoa học muốn tìm hiểu cách kiểm soát quá trình phản ứng nhiệt hạch - phản ứng kết hợp các hạt nhân hydro nặng (đơteri và tritium) với sự hình thành hạt nhân helium ở nhiệt độ cao - để sử dụng năng lượng được giải phóng trong quá trình này cho mục đích hòa bình, lợi ích của con người.
Có rất ít deuterium trong một lít nước máy. Nhưng nếu đơteri này được thu thập và sử dụng làm nhiên liệu trong một cơ sở nhiệt hạch, thì bạn có thể thu được nhiều năng lượng tương đương với việc đốt cháy gần 300 kg dầu. Và để cung cấp năng lượng hiện thu được bằng cách đốt cháy nhiên liệu thông thường được sản xuất trong một năm, cần phải chiết xuất đơteri từ nước chứa trong một khối lập phương có cạnh chỉ 160 mét. Chỉ riêng sông Volga đã mang khoảng 60000 mét khối nước như vậy đến biển Caspi mỗi năm. Để phản ứng nhiệt hạch xảy ra, một số điều kiện phải được đáp ứng. Do đó, nhiệt độ trong vùng mà các hạt nhân hydro nặng kết hợp phải xấp xỉ 100 triệu độ. Ở nhiệt độ lớn như vậy, chúng ta không còn nói về chất khí nữa mà là về plasma. Plasma là một trạng thái vật chất khi ở nhiệt độ khí cao, các nguyên tử trung hòa mất electron và biến thành các ion dương. Nói cách khác, plasma là hỗn hợp của các ion dương và electron chuyển động tự do. Điều kiện thứ hai là cần duy trì mật độ plasma trong vùng phản ứng ít nhất là 100 tỷ hạt trên một cm khối. Và cuối cùng, điều quan trọng và khó khăn nhất là duy trì diễn biến của phản ứng nhiệt hạch trong ít nhất một giây. Buồng làm việc của thiết bị nhiệt hạch có dạng hình xuyến, tương tự như một chiếc bánh mì tròn rỗng khổng lồ. Nó chứa đầy hỗn hợp deuterium và tritium. Bên trong buồng, một cuộn dây plasma được tạo ra - một chất dẫn điện cho dòng điện khoảng 20 triệu ampe chạy qua. Dòng điện thực hiện ba chức năng quan trọng. Đầu tiên, nó tạo ra plasma. Thứ hai, nó làm nóng nó lên đến một trăm triệu độ. Và cuối cùng, dòng điện tạo ra một từ trường xung quanh chính nó, nghĩa là nó bao quanh plasma bằng các đường sức từ. Về nguyên tắc, các đường sức xung quanh plasma sẽ giữ cho nó lơ lửng và ngăn không cho plasma chạm vào thành buồng.Tuy nhiên, việc giữ cho plasma lơ lửng không đơn giản như vậy. Lực điện làm biến dạng dây dẫn plasma, vốn không có độ bền như dây dẫn kim loại. Nó uốn cong, va vào thành buồng và cung cấp năng lượng nhiệt cho nó. Để ngăn chặn điều này, nhiều cuộn dây hơn được đặt trên đỉnh của buồng hình xuyến, tạo ra một từ trường dọc trong buồng, đẩy dây dẫn plasma ra khỏi các bức tường. Chỉ điều này là không đủ, vì dây dẫn plasma mang dòng điện có xu hướng kéo dài ra để tăng đường kính của nó. Từ trường, được tạo ra tự động, không có ngoại lực bên ngoài, cũng được sử dụng để giữ cho dây dẫn plasma không bị giãn nở. Dây dẫn plasma được đặt cùng với buồng hình xuyến vào một buồng khác lớn hơn làm bằng vật liệu không từ tính, thường là đồng. Ngay khi dây dẫn plasma cố gắng đi chệch khỏi vị trí cân bằng, trong vỏ đồng, theo định luật cảm ứng điện từ, một dòng điện cảm ứng phát sinh, ngược với dòng điện trong plasma. Kết quả là, một lực đối lập xuất hiện đẩy plasma ra khỏi thành buồng. Để giữ cho plasma không tiếp xúc với thành buồng bằng từ trường đã được đề xuất vào năm 1949 bởi A.D. Sakharov, và một lát sau là J. Spitzer của Mỹ. Trong vật lý, người ta thường đặt tên cho từng loại thiết lập thí nghiệm mới. Một cấu trúc với hệ thống cuộn dây như vậy được gọi là tokamak - viết tắt của "buồng hình xuyến và cuộn dây từ tính". Vào những năm 1970, một cơ sở nhiệt hạch có tên "Tokamak-10" đã được xây dựng ở Liên Xô. Nó được phát triển tại Viện Năng lượng nguyên tử. I.V. Kurchatov. Ở cài đặt này, nhiệt độ của dây dẫn plasma là 10 triệu độ, mật độ plasma không thấp hơn 100 nghìn tỷ hạt trên mỗi cm khối và thời gian lưu plasma gần 0,5 giây. Bản cài đặt lớn nhất hiện nay ở nước ta, Tokamak-15, cũng được chế tạo tại Viện Kurchatov của Trung tâm Nghiên cứu Moscow.
Tất cả các cài đặt nhiệt hạch được tạo ra cho đến nay chỉ tiêu thụ năng lượng để đốt nóng plasma và tạo ra từ trường. Ngược lại, một nhà máy nhiệt hạch của tương lai sẽ giải phóng nhiều năng lượng đến mức một phần nhỏ của nó có thể được sử dụng để duy trì phản ứng nhiệt hạch, nghĩa là làm nóng plasma, tạo ra từ trường và cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị và thiết bị phụ trợ. và đưa phần chính để tiêu thụ trong mạng điện Năm 1997, tại Vương quốc Anh, trên JET tokamak, năng lượng đầu vào và năng lượng nhận được trùng khớp. Mặc dù điều này, tất nhiên, là không đủ để quá trình tự duy trì: có tới 80 phần trăm năng lượng nhận được bị mất. Để lò phản ứng hoạt động, cần phải tạo ra năng lượng gấp năm lần năng lượng tiêu tốn để đốt nóng plasma và tạo ra từ trường. Năm 1986, các quốc gia thuộc Liên minh Châu Âu, cùng với Liên Xô, Hoa Kỳ và Nhật Bản, đã quyết định cùng phát triển và chế tạo vào năm 2010 một tokamak đủ lớn có khả năng tạo ra năng lượng không chỉ để duy trì phản ứng tổng hợp nhiệt hạch trong plasma mà còn thu được năng lượng hữu ích. năng lượng điện. Lò phản ứng này được đặt tên là ITER, viết tắt của Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế. Đến năm 1998, họ đã hoàn thành các tính toán thiết kế, nhưng do người Mỹ thất bại nên phải thay đổi thiết kế lò phản ứng để giảm chi phí. Bạn có thể để các hạt di chuyển tự nhiên và tạo cho máy ảnh một hình dạng theo đường đi của chúng. Chiếc máy ảnh sau đó có hình dạng khá kỳ quái. Nó lặp lại hình dạng của một sợi plasma xuất hiện trong từ trường của các cuộn dây bên ngoài có cấu hình phức tạp. Từ trường được tạo ra bởi các cuộn dây bên ngoài có cấu hình phức tạp hơn nhiều so với trong tokamak. Các thiết bị loại này được gọi là stellarators. Torsatron "Hurricane-3M" đã được chế tạo ở nước ta. Máy tạo sao thử nghiệm này được thiết kế để chứa plasma được làm nóng đến mười triệu độ.
Hiện tại, tokamaks có các đối thủ nặng ký khác sử dụng phản ứng tổng hợp nhiệt hạch quán tính. Trong trường hợp này, một vài miligam hỗn hợp deuterium-tritium được đặt trong một viên nang có đường kính 1-2 mm. Bức xạ xung của vài chục tia laser mạnh được tập trung vào viên nang. Kết quả là viên nang bay hơi ngay lập tức. Cần đưa 2 MJ năng lượng vào bức xạ trong 5-10 nano giây. Sau đó, áp suất nhẹ sẽ nén hỗn hợp đến mức có thể xảy ra phản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Năng lượng được giải phóng trong vụ nổ, tương đương với sức mạnh của vụ nổ một trăm kg TNT, sẽ được chuyển đổi thành dạng thuận tiện hơn để sử dụng - ví dụ, thành điện. Một cơ sở thử nghiệm loại này (NIF) đang được xây dựng ở Mỹ và sẽ bắt đầu hoạt động vào năm 2010. Tuy nhiên, việc xây dựng các thiết bị sao và cơ sở nhiệt hạch quán tính cũng gặp phải những khó khăn kỹ thuật nghiêm trọng. Có lẽ, việc sử dụng thực tế năng lượng nhiệt hạch không phải là vấn đề của tương lai gần. Tác giả: Musskiy S.A.
▪ Xe đạp
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Nền tảng phát triển cơ sở hạ tầng WiMAX ▪ Khoa học mới - Địa chấn pháp y ▪ Tiếng anh trở nên dễ dàng hơn
▪ phần trang web Động cơ điện. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Ca dao tu tu. Vẽ, mô tả ▪ bài viết Tại sao không có mùa trên Sao Thủy? đáp án chi tiết ▪ bài viết Blackberry rậm rạp. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ Điều nghịch đường. Công thức nấu ăn đơn giản và lời khuyên ▪ bài viết Bói toán. tiêu điểm bí mật
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này