Современные проблемы и перспективы ИТС

1. Современные проблемы и перспективы ИТС Орлов Ю.Н.(ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, МФТИ)

2. Физика термоядерного синтеза

3. Условия осуществления реакции Кулоновский барьер При T<E0число реакций в ед. времени уменьшается: Квантовое туннелирование

4. Основные реакции DT-синтеза

5. Сечения и энергия реакций синтеза

6. Деление быстрыми нейтронами 1 мг DT = 340 МДж 1 мг U = 80 МДж 1 реакция синтеза = 17 МэВ 1 реакция деления = 200 МэВ

7. Потребности энергетики

8. Стоимость извлечения энергоресурсов

9. Условия энергетически выгодного синтеза Критерий Лоусона Удержание плазмы с концентрацией n в течение времени при температуре T>10 keV Критерий инерциального удержания Оптическая толща плазмы плотности ρ с характерным размером R должна быть больше пробега α-частиц с энергией 3,5MeV Критерий энергоэффективности Коэффициент усиления мишени G должен быть достаточным для того, чтобы расход электроэнергии для работы драйвера составлял бы φ=0,05 от отпускаемой энергии в сеть

10. Энергетическая концепция ИТС

12. Типы термоядерных реакторов

13. Токамак Котел взрывного сгорания Пробкотрон Z-пинч Стелларатор Обжатие лазером

14. Характеристики камер реакторов в проектах ИТС

16. Камера реактора в проекте LIBRA-SP

17. Камера для Z-пинча горизонтальное и вертикальное сечения

18. Мюонный катализ

19. Физические условия μ-катализа Образуются мезомолекулярные ионы DD, DT , ядра которых колеблются на малых расстояниях одно от другого; время реакции туннелирования и последующего синтеза 1 фс: С вероятностью 0,01 мюон после реакции DT++n подхватывается ядром гелия и выводится из реакции.

20. Тяжелоионный синтез

22. ТЯЖЕЛОИОННЫЙ ДРАЙВЕР

23. Мишень в концепции FIHIF Cylindrical compression by rotating ion beam • Target mass………......….3.35g • DT mass………………......5.7mg • Target length……….…... 6.4mm • Target radius………........ 4.0mm • DT radius…………............1.12mm • Ion beam energy..………..6.4 MJ • Max. beam power………..525TW • Beam rotation frequency…………………1GHz Lead shell

24. Бланкет реактора Распределение продуктов реакции по энерговыделению Нейтроны 576 MJ 78% Рентген 149 MJ 20% Осколки 16 MJ 2% Всего на 1 микровзрыв 741 MJ 100%

25. Этапы работы мишени

26. R-t diagram forcylindrical target computed byDEIRA-4 Code

27. Нейтронный импульс и спектр

28. Рентгеновское излучение

29. Разлет «осколков» мишени

30. R-t диаграмма вещества в камере

31. Динамика температуры в короне испаренного слоя защиты первой стенки

32. Динамика испарения и конденсации Изменение во времени концентрации теплоносителя в камере

33. Распределение температуры в бланкете

34. Волны давления в бланкете

35. Концепция «синтез-деление-синтез»

36. ГИБРИДНАЯ МИШЕНЬ

37. Отношение энергии деления к энергии синтеза в зависимости от степени сжатия по радиусу Энерговыделение в уране (МДж) в зависимости от степени сжатия по радиусу

38. Доля выгорания урана в зависимости от степени сжатия по радиусу Энерговыделение в уране (МДж) в зависимости от степени сжатия по радиусу

39. Доля выгорания урана при оптимальном сжатии в зависимости от аспектного отношения пушера Энерговыделение в уране (МДж) в зависимости от степени сжатия по радиусу

40. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЯЭУ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЯЭУ Драйвер Ионы Pt 100 ГэВ Профилированное энерговложение 12 МДж Длительность 75 нс Средняя мощность 160 ТВт Мишень Топливо DT 1,57 мг + 238U 214,4 мг Усиление 57 (27+30) Выгорание 60% DT+ 2%U Камера Взрывная секция R = 4 м Секция конденсации R = 10 м Расход теплоносителя 14 т/с Бланкет Теплоноситель Li17Pb83 Толщина 0,5 м Коэффициент усиления 1,1 Воспроизводство трития 1,1 Система очистки теплоносителя Очистка от продуктов деления 239Np, 238U Очистка бланкета T, 210Po Выработка электроэнергии Трехконтурная схема, теплоноситель: LiPb/Na/H2O Кпд нетто 34% Мощность (эл.) 470 МВт

41. КОНЦЕПЦИЯ «СИНТЕЗ-ДЕЛЕНИЕ-СИНТЕЗ» Достоинства Проблемные места 1. Оба типа ядерных реакций в предлагаемом сочетании усиливают одна другую. 2. Внутри энергоустановки полностью отсутствует возможность возникновения неконтролируемой цепной ядерной реакции 3. Невозможна ядерная авария из-за потери теплоносителя. 4. Утилизация накопленного природного урана без его обогащения. 5. На единицу установленной мощности образуется меньшее количество ядерных отходов. 6. Отсутствие конструкционных материалов и органов регулирования в зоне реакции. 1. Создание ускорителя с требуемыми параметрами. 2. Работоспособность мишени. Реализация сжатия и его устойчивость к возмущающим факторам. 3. Отклик первой стенки камеры и бланкетареактора на потоки энергии. Устойчивость материалов к длительным импульсным нагрузкам. 4. Очистка теплоносителя от продуктов реакций и остатков топлива.

42. Невозможный термояд

43. Биологическая трансмутация Идея «В митохондриях клетки за счет перескоков электрона от Fe2+ к Fe3+ генерируется высокочастотное электромагнитное поле с частотой Гц. В этом поле ускоряются протоны. Поскольку поле высокочастотное, оно свободно проникает внутрь ядер атомов и меняет направление действия кулоновских сил отталкивания между протонами на притяжение, после чего протоны сливаются.» Петракович Г.Н. Биополе без тайн: критический разбор теории клеточной биоэнергетики и гипотеза автора // Русская мысль, 1992. -N2.- С.66-71. Петракович Г.Н. Ядерные реакции в живой клетке: новые представления о биоэнергетике клетки в дополнение к опубликованным ранее // Русская мысль, 1993.-N3-12.-С.66-73.

44. Холодный термояд Идея Экспериментальная установка представляет собой емкость с электролитом из смеси хлоридов палладия, лития и окиси дейтерия. При пропускании тока палладий и дейтерий осаждаются на электродах. Согласно теории холодного термоядерного синтеза, во время диффузии на этих электродах молекулы дейтерия сталкиваются, образуя молекулы гелия. При этом высвобождаются высокоэнергетические нейтроны, которые должны быть обнаружены.

45. Пузырьковый термояд Идея При прохождении ультразвуковой волны через дейтерированную жидкость в ней образуются кавитационные пузырьки в фазе разрежения, а в фазе сжатия они схлопываются. Поскольку давление в пузырьке определяется в основном лапласовским слагаемым 2σ/r, то можно создать почти бесконечные давления при сжатии и, как следствие, термоядерные температуры. На самом деле достижимые температуры порядка 10000К (1еV) не дают повода говорить о термояде, а всего лишь о сонолюминисценции. Нейтронов не обнаруживается.