Свет звёзд: Путешествие в мир термоядерного синтеза. Дьякон Джон Святой
Чтение книги онлайн.

Читать онлайн книгу Свет звёзд: Путешествие в мир термоядерного синтеза - Дьякон Джон Святой страница 1

Название: Свет звёзд: Путешествие в мир термоядерного синтеза

Автор: Дьякон Джон Святой

Издательство: Автор

Жанр:

Серия:

isbn:

isbn:

СКАЧАТЬ оянии, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание между ними. Для этого требуется высокая температура (порядка миллионов градусов Цельсия), что позволяет частицам иметь достаточную кинетическую энергию для преодоления кулоновского барьера. В результате реакции образуется более тяжелое ядро гелия (⁴He) и выделяется энергия в виде кинетической энергии частиц и гамма-излучения. Формально, реакция синтеза может быть представлена следующим уравнением:

      ²H + ³H → ⁴He + n + 17.6 MeV где n – нейтрон, а 17.6 MeV – энергия, выделяющаяся в результате реакции (Kirkpatrick & Chernin, 2009).

      #### 1.2 История термоядерного синтеза История термоядерного синтеза начинается с открытия ядерной реакции в начале XX века. Первые эксперименты по синтезу были проведены в 1930-х годах, когда учёные начали изучать возможности управления ядерными реакциями. Однако реальный прогресс был достигнут только в 1950-х годах, когда были разработаны первые устройства, способные создать условия для термоядерного синтеза. Одним из первых значительных успехов стало создание токамака в Советском Союзе, который использовал магнитное поле для удержания плазмы. В 1958 году в СССР была достигнута первая термоядерная реакция в токамаке Т-3 (Kurchatov Institute). С тех пор различные страны начали активно исследовать термоядерный синтез как потенциальный источник энергии. На Западе наиболее известным проектом стал проект ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), который стартовал в 1985 году и продолжает развиваться до сих пор. ITER ставит целью продемонстрировать возможность получения больше энергии из термоядерного синтеза, чем затрачивается на его инициирование (ITER Organization, 2021).

      #### 1.3 Зачем нам термоядерная энергия? Термоядерная энергия обладает множеством преимуществ по сравнению с традиционными источниками энергии. Во-первых, она является практически неистощимой: топливо для термоядерного синтеза можно получать из воды и лития. Например, один литр воды может обеспечить столько же энергии, сколько 300 литров бензина (Kirkpatrick & Chernin, 2009). Во-вторых, термоядерный синтез не производит парниковых газов и минимизирует количество радиоактивных отходов. Как отмечает профессор Эдвард Теллер: "Синтез – это чистая энергия будущего, которая может спасти нашу планету от экологических катастроф" (Teller, 1984). Кроме того, термоядерная энергия может значительно снизить зависимость человечества от ископаемых видов топлива и повысить энергетическую безопасность стран, избавляя их от необходимости импортировать нефть и газ. Таким образом, термоядерный синтез представляет собой многообещающую технологию, способную решить проблемы энергетического дефицита и экологической устойчивости на планете.

      ### Литература: – Kirkpatrick, M., & Chernin, A. (2009). *Fusion: The Energy of the Universe*. New York: Springer. – ITER Organization. (2021). *ITER: The world's largest fusion experiment*. Retrieved from – Teller, E. (1984). *The Future of Fusion Energy*. Scientific American, 251(5), 12-23.

      2. Основы физики термоядерного синтеза Термоядерный синтез – это сложный процесс, основанный на взаимодействии ядерных частиц, который требует понимания ряда физических принципов. В этом разделе мы рассмотрим основные ядерные реакции, условия, необходимые для термоядерного синтеза, а также роль энергии связи в этих процессах.

      #### 2.1 Ядерные реакции: основы Ядерная реакция – это процесс, в ходе которого происходит взаимодействие двух или более ядер, приводящее к образованию новых ядер и/или частиц. В термоядерном синтезе ключевыми являются реакции, в которых легкие ядра объединяются для формирования более тяжелых. Одной из наиболее изучаемых реакций является синтез дейтерия (²H) и трития (³H): ²H + ³H → ⁴He + n + 17.6 MeV где n – нейтрон, а 17.6 MeV – энергия, выделяемая в результате реакции (Kirkpatrick & Chernin, 2009). Эта реакция является предпочтительной для термоядерных реакторов, так как она имеет высокую выходную энергию и относительно низкий порог для инициирования. Важно отметить, что в термоядерном синтезе также могут участвовать другие изотопы водорода.

      Например, реакция между протоном (¹H) и бором (⁹B) также является предметом исследований: ¹H + ⁹B → ⁴He + ⁶Li + 8.7 MeV Однако эта реакция требует значительно более высоких температур и энергетических затрат (Hoffman et al., 2016).

      #### 2.2 Условия для термоядерного синтеза Для успешного осуществления термоядерного синтеза необходимо создать определенные условия:

      1. Высокая температура: Для преодоления кулоновского барьера между ядрами требуется температура порядка 100 миллионов градусов Цельсия. Это достигается с помощью различных методов, таких как инерциальный или магнитный сжатие.

      2. Высокая плотность плазмы: Плотность плазмы должна быть достаточно высокой для увеличения вероятности столкновения ядер. В современных токамаках плотность плазмы достигает 10^20 м^-3 (Kirkpatrick & Chernin, 2009).

      3. Достаточное время удержания: Плазма должна оставаться в состоянии термоядерного синтеза достаточно долго, чтобы обеспечить значительное количество реакций. В токамаках это время удержания составляет миллисекунды.

      4. Конфайнмент плазмы: Для удержания СКАЧАТЬ