Category: энергетика

oak

Оч. умельцы: домашний термоядерный реактор

А у вас дома есть термоядерный реактор? А у некоторых вот — есть, жужжит и работает!


В промышленных реакторах используется магнитное удержание и сжатие плазмы, требующее мощных сверхпроводящих магнитов. Энтузиасты-термоядерщики используют другой принцип: электростатический. В центре сферической вакуумной камеры находится сферическая же, меньшая по размером редкая сетка. В камеру запускают дейтерий под небольшим давлением, а затем между камерой и решеткой создают высокую разность потенциалов (25—35 кВ). Газ ионизируется, и положительные ионы летят к отрицательно заряженной сетке. Сетка достаточно редкая, так что ионы скорее всего пролетят, не задев ее, и, хорошенько разогнавшись, соударятся в центре.

Если нам повезет, и встречные ядра столкнутся, то их энергии будет достаточно, чтобы произошла термоядерная реакция. Ядро дейтерия состоит из одного протона и одного нейтрона; при слиянии двух таких ядер может образоваться одно ядро трития (протон, два нейтрона) и протон, а может получиться гелий-3 (два протона, один нейтрон) и один свободный нейтрон. Обе реакции сопровождаются значительным выделением энергии: в сотни раз большим, чем затрачено на преодоление электростатического отталкивания. Каждый нейтрон несет энергию в 2,45 МэВ — это в 100 раз больше, чем было затрачено на сближение ядер. Свободные нейтроны покидают установку, потому что электрическое поле на них не действует, и могут быть обнаружены счетчиком снаружи. В промышленном реакторе эти нейтроны тормозятся в окружающем плазму веществе и нагревают его, и это тепло и является полезным выходом реактора — им можно кипятить воду и подавать пар на турбины, вырабатывая электричество. Опытный образец промышленного реактора, как вы наверняка слышали, еще только строится.

Энергетический выход домашнего реактора пока еще очень мал. Настолько мал, что он в миллионы раз меньше энергии, затраченной, чтобы запустить реакцию. Но изобретатели не сдаются: если КПД реактора удастся улучшить до положительного баланса энергии, то у нас будет портативная термоядерная электрическая установка, которая может работать где угодно — в экспедиции в пустыне, в отдаленной деревне, на лодке или даже в автомобиле. Да, знаю, знаю, но дайте помечтать-то!

• Брайан Макдермот: Fusion is easy! (англ., но много картинок)
• Видео и статья на сайте «Би-би-си»
• Fusor Research Consortium

А вот и сам ( Collapse )
oak

Электростанция им. инж. Гарина

Как сожжем всю нефть и весь газ, где электричество-то брать будем? Правда, из-за парникового эффекта от их сжигания мы можем вымереть, и электричество тогда нам и не понадобится. Ну, а если все-таки выживем?

Первый вопрос, разумеется, сколько же нужно человечеству энергии. По данным экспертной организации по энергетике при правительстве США (EIA), в 2005 г. в мире было произведено 57 ЭДж электроэнергии (1 ЭДж, экзоджоуль — миллиард миллиардов джоулей; один киловатт-час равен 3,6 миллиона джоулей, а 1 ЭДж примерно равен 278 миллиардам кВт-ч.). Общее потребление всех видов энергии рукотворной техникой  составило около 490 ЭДж. Эта цифра, конечно, гигантская, но еще не астрономическая: ведь за тот же самый 2005 год общая энергия, поглощенная поверхностью Земли, имея в виду и сушу, и океаны, составила 3850000 ЭДж. Это почти в 10000 раз больше, чем энергия, потребленная человеческой техникой! Биомасса земли перерабатывает 3000 ЭДж в год — эта энергия сначала идет на рост растений, потом продвигается по всем пищевым цепочкам. В эту цифру входят и те калории, что мы съедаем.

Солнце — единственный значительный источник нашей энергии (нефть, газ, уголь — все это запасенная древняя энергия, тоже пришедшая на Землю от Солнца), и этот источник энергии неисчерпаем. Может быть, в будущем люди научатся получать электроэнергию из солнечного тепла и света в промышленных масштабах?

( Collapse )

Вторая, завершающая часть очерка.