Proiect la fizica Proiect la fizica

..

Instalatia de fuziune tip TokamakInstalatia de fuziune tip Tokamak

Configuratia anterioara de capcana magnetica prezenta inconvenientul de a permite pierderi Configuratia anterioara de capcana magnetica prezenta inconvenientul de a permite pierderi de particule pe la capetele tubului. O idee pe cat de simpla pe atat de ingenioasa a eliminat de particule pe la capetele tubului. O idee pe cat de simpla pe atat de ingenioasa a eliminat acest inconvenientunind capetele tubului cu plasma, care va arata ca un covrig (figura 5). acest inconvenientunind capetele tubului cu plasma, care va arata ca un covrig (figura 5).

Plasma din interiorul acestui tub inelar, denumitPlasma din interiorul acestui tub inelar, denumit tor tor, va fi mentinuta departe de peretii incintei , va fi mentinuta departe de peretii incintei toroidale de catre campul magnetic produs de curentul ce trece prin bobinajul cu care este toroidale de catre campul magnetic produs de curentul ce trece prin bobinajul cu care este

infasurat. infasurat.

Pentru a intelege modul in care se realizeaza plasma de temperatura inalta in instalatia Pentru a intelege modul in care se realizeaza plasma de temperatura inalta in instalatia Tokamak, vom face referire la figura 6. Tokamak, vom face referire la figura 6.

Plasma care se afla in torul de raza R formeaza secundarul unui grup de transformatoare Plasma care se afla in torul de raza R formeaza secundarul unui grup de transformatoare dintre care in figura se arata numai unul. In plasma, care dupa cum se stie poate fi considerata dintre care in figura se arata numai unul. In plasma, care dupa cum se stie poate fi considerata

un conductor, apar curenti de inductie asa cum apar in secundarul oricarui transormator. un conductor, apar curenti de inductie asa cum apar in secundarul oricarui transormator. Acesti curenti de mare intensitate duc la incalzire ohmica a plasmei. Acesti curenti de mare intensitate duc la incalzire ohmica a plasmei.

In acelasi timp, curentul care trece prin preajma produce un camp magnetic, liniile de camp In acelasi timp, curentul care trece prin preajma produce un camp magnetic, liniile de camp magnetic fiind cercuri concentrice in jurul snurului de plasma, camp care poarta denumirea de magnetic fiind cercuri concentrice in jurul snurului de plasma, camp care poarta denumirea de

camp magnetic poloidal.camp magnetic poloidal.

• Deoarece acest camp nu este suficient Deoarece acest camp nu este suficient de mare pentru a asigura stabilitatea de mare pentru a asigura stabilitatea plasmei si cu cat mai putin confinarea plasmei si cu cat mai putin confinarea ei, torul care contine plasma trece ei, torul care contine plasma trece printr-un numar de bobine care produc printr-un numar de bobine care produc un camp magnetic intens toroidal de-a un camp magnetic intens toroidal de-a lungul snurului de plasma. lungul snurului de plasma.

• Cele aratate aici reprezinta desigur o Cele aratate aici reprezinta desigur o imagine principala si mult simplificata a imagine principala si mult simplificata a instalatiei Tokamak.instalatiei Tokamak.Experientele efectuate au aratat ca, in Experientele efectuate au aratat ca, in asemenea instalatii, prin incalzirea asemenea instalatii, prin incalzirea plasmei pe cale ohmica nu se poate plasmei pe cale ohmica nu se poate atinge o temperatura a plasmei de 3 atinge o temperatura a plasmei de 3 keV (30 milioane de grade), fata de keV (30 milioane de grade), fata de necesarul de 5 keVpentru a porni reactii necesarul de 5 keVpentru a porni reactii termonucleare. Solutia propusa si termonucleare. Solutia propusa si pentru care se face cercetari intense in pentru care se face cercetari intense in prezent este ca restul de energie sa fie prezent este ca restul de energie sa fie introdus prin injectarea in Tokamak de introdus prin injectarea in Tokamak de particule neutre de deuteriu si tritiu, dar particule neutre de deuteriu si tritiu, dar care sa aiba energii cat mai maricare sa aiba energii cat mai mari..

Constructia reactorului de Constructia reactorului de fuziunefuziune

Cercetatorii au facut –deja – Cercetatorii au facut –deja – lucrari asupra problemelor lucrari asupra problemelor care se pun in domeniul care se pun in domeniul ingineriei conceptiei unui ingineriei conceptiei unui reactor cu fuziune deuterium-reactor cu fuziune deuterium-tritiu. Calculul parametrilor tritiu. Calculul parametrilor acestor reactori se face acestor reactori se face tinand seama de urmatoarele tinand seama de urmatoarele considerente:considerente:- se considera ca o mare - se considera ca o mare parte din energia parte din energia termonucleara eliberata se termonucleara eliberata se prezinta sub forma de prezinta sub forma de energie cinetica a neutronilor energie cinetica a neutronilor rapizi. Aceasta poate fi rapizi. Aceasta poate fi exploatata numai prin cicluri exploatata numai prin cicluri termice conventionale.termice conventionale.- energia particulelor incalzite - energia particulelor incalzite se poate utilize atat pentru se poate utilize atat pentru conversie directa in energie conversie directa in energie electrica cat si pentru electrica cat si pentru inclazirea combustibilului inclazirea combustibilului deuterium-tritiu rece pana la deuterium-tritiu rece pana la temperatura de reactie temperatura de reactie necesara autointretinerii unui necesara autointretinerii unui reactor.reactor.

-pentru a produce campurile magnetice necesare confinarii plasmei trebuie sa se utilizeze bobine supraconductoare care trebuie sa fie bine protejate contra fluxurilor de neutroni rapizi.-studiile asupra dispersiei si absorbtiei neutronilor au dus la concluzia ca trebuie sa existe o patura de protectie cu grosimea de cel putin un metru.- ordinul de marime pentru cea mai mare dimensiune a configuratiei de confinare va fi determinate de marimea ansamblului reactorului.-acoperirea peretilor, care contin litiu pentru a crea tritium, vor fi parcurse de circuite de fluid schimbator de caldura destinate extraceri de energie. Ca fluid se prefera sarea Li2BeF4, florula de litiu si de beriliu topita sau litiu lighid.-intreplacile de protectie va exista un spatiu vidat ai carui pereti sunt supusi la radiatii intense.

ruperea prin obosire si dilatare termica diferentiala a materialelor limiteaza fluxul energetic la 107 Wm-2.-valorile coeficientului de difuzie normale si raportul presiunii campului magnetic la cea a plasmei (pentru a asigura confimarea acesteia) dicteaza optimizarea campurilor si dimensiunile reactorului.Figura 7 este o schita generala care arata o sectiune in camera unui posibil reactor de fuziune de tip Tokamak, in se presupune ca are loc reactia termonucleara. 

• Fuziunea nu este - in mod Fuziunea nu este - in mod fundamental – diferita: deosebirea fundamental – diferita: deosebirea principala rezulta din viteza de principala rezulta din viteza de propagare a fenomenelor. In cazul propagare a fenomenelor. In cazul combustiei, analog cu cel al fuziunii combustiei, analog cu cel al fuziunii nucleare, punctual de aprindere este nucleare, punctual de aprindere este atins atunci cand caldura degajata de atins atunci cand caldura degajata de combustie este destul de mare combustie este destul de mare pentru a mentine reactia.pentru a mentine reactia.Este stiut ca pentru a realize orice Este stiut ca pentru a realize orice combustie continua, trebuie combustie continua, trebuie indeplinite conditiile:indeplinite conditiile:-combustibilul sa fie adus la o -combustibilul sa fie adus la o temperatura superioara punctului sau temperatura superioara punctului sau de aprindere.de aprindere.-cantitatea de combustibil sa fie -cantitatea de combustibil sa fie suficienta pentru ca pierderile sa fie suficienta pentru ca pierderile sa fie inferioare energiei degajete si pentru inferioare energiei degajete si pentru ca reactia sa se autointretina.ca reactia sa se autointretina.-caldura produsa pe aceasta cale -caldura produsa pe aceasta cale trebuie sa fie “controlata”, adica, sa trebuie sa fie “controlata”, adica, sa serveasca – de exemplu- la serveasca – de exemplu- la vaporizarea apei si la incalzirea vaporizarea apei si la incalzirea vaporilor produsi pentru a reliza o vaporilor produsi pentru a reliza o masina puternica.masina puternica.Reactia de fuziune nucleara va fi cu Reactia de fuziune nucleara va fi cu atat mai exploatabila, cu cat pentru atat mai exploatabila, cu cat pentru un proiectil de energie cinetica data, un proiectil de energie cinetica data, sectiunea sa eficace va fi mai mare. sectiunea sa eficace va fi mai mare. Experimental, reprezentand Experimental, reprezentand sectiunea eficace a reactiilor sectiunea eficace a reactiilor termonucleare cele mai favorabile termonucleare cele mai favorabile functie de energia deuteronului functie de energia deuteronului incident, se constata ca reactiile(D-incident, se constata ca reactiile(D-T),  (D-He23) raspund cel mai bine la T),  (D-He23) raspund cel mai bine la aceasta conditie.aceasta conditie.

• Pascu Filofteia Pascu Filofteia Clasa a VIII aClasa a VIII a C C