Презентация - Энергетика будущего. Международный проект ИТЭР

Подождите немного. Документ загружается.

ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО

Международный

проект ИТЭР

егодня человечество удовлет-

воряет свои потребности в энер-

гии, главным образом сжигая

нефть, газ и уголь. Однако легко

доступные и дешевые их запасы

ограничены: с учетом роста по-

требления энергии они могут быть

в значительной мере исчерпаны

уже в обозримом будущем. Кроме

того, нефть и газ – это не только

топливо, но и ценное сырье для по-

лучения ряда химических продук-

тов, производства белка и других

жизненно важных веществ. Поис-

кам альтернативных источников

энергии заняты ученые многих про-

мышленно развитых стран. Меж-

дународный проект ИТЭР являет-

ся важным шагом в решении энер-

гетических проблем человечества.

Энергетика будущего.

Международный проект ИТЭР.

Под ред. академика Е.П. Велихова

Выпущено УТС-Центром по заказу Федерального агентства по

атомной энергии,

Адрес УТС-Центра: 123182 г. Москва, пл. акад. И.В. Курчатова 1

Отпечатано в ООО «Типография ЦПР»

115035, г. Москва, Космодамианская наб., д.40–42, стр. 3

Тираж 500 экз.

Проблемы энергетического обеспечения

человечества в XXI веке

о мере роста численности населения Земли

и выравнивания качества жизни в различ-

ных ее регионах растет потребление энергии.

Согласно прогнозам, ожидается, что население

Земли к середине XXI века возрастет с нынеш-

них 6 миллиардов человек до 9–10 миллиардов.

Оценки показывают, что к этому времени миро-

вое потребление энергии увеличится в несколь-

ко раз. Такой рост энергопотребления на плане-

те нужно обеспечить источниками энергетиче-

ского сырья, и решение этой проблемы следует

начинать уже сегодня, так как широкое внедре-

ние новой технологии в производство энергии

займет не один десяток лет.

1970

1950

1990

2010

Годы

2030

2050

Рост численности населения Земли

Требования к энергетике

* Доступность и практически неограниченные за-

пасы топлива.

* Высокие экологические характеристики.

* Приемлемые экономические показатели стоимос-

ти энергии.

* Возможность решать энергетическую проблему

в глобальном масштабе.

егодня до 80% основных потребностей в э-

нергии обеспечиваются за счет сжигания

органического топлива: нефти, газа и угля.

Но! Запасы его ограничены и невосполнимы.

2000

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

2010 2020 2040 2030

Годы

2050

кология энергетики на основе органическо-

го топлива небезупречна. Образование СО

при сжигании топлива приводит к «парниково-

му эффекту».

«Парниковый эффект» проявляется в глобаль-

ном потеплении климата планеты, увеличении

стоков рек, изменении ледового режима в Арк-

тике и Антарктике, повышении уровня мирового

океана.

Что же взамен органического топлива?

олнечная, ветряная и гидроэнергетика не

могут обеспечить основные потребности

человечества в энергии и играют лишь вспомо-

гательную роль. Солнечная энергия слишком

«рассеяна» и не везде доступна.

идроэнергетика уже почти полностью задейст-

вована на Земле и к тому же оказывает небла-

гоприятное воздействие на окружающую среду.

егодня только энергетика на основе ядер-

ных реакций может рассматриваться как

долгосрочная перспектива человечества.

нергетика на основе ядерных реакций де-

ления тяжелых элементов (урана) уже обе-

спечивает около 20% выработки электроэнергии

в мире, и роль ее будет возрастать. Проблемой

для ядерной энергетики на основе деления ста-

новятся переработка и захоронение радиоактив-

ных отходов, что может сказаться на экономиче-

ских и экологических показателях этой энерге-

тики.

рирода подарила человечеству и другую

потенциальную возможность – ядерные

реакции синтеза (слияния) легких элементов

с выделением колоссальной энергии.

еакции синтеза являются источником энер-

гии Солнца, дающего жизнь всему живому

на Земле.

В недрах Солнца реакции синтеза протекают при

температуре около 20 миллионов градусов.

Более полувека тому назад ученые поставили

задачу реализовать ядерные реакции синтеза

в земных условиях с высвобождением энергии

для практического использования.

В неуправляемом виде этот процесс был реали-

зован в середине ХХ столетия при взрыве водо-

родной бомбы.

роблема овладения энергией реакции ядерно-

го синтеза в мирных целях получила название

управляемый термоядерный синтез (УТС).

аиболее доступной (осуществимой) явля-

ется реакция слияния ядер изотопов водо-

рода – дейтерия (D) и трития (Т).

Для энергетически выгодной термоядерной реак-

ции D–Т-смесь в лабораторных условиях должна

быть нагрета до 100 млн градусов (в 5 раз боль-

ше, чем в недрах Солнца).

При этом D–T-газ превращается в полностью иони-

зированную плазму, состоящую из положительно

заряженных ядер и электронов. При такой темпе-

ратуре скорость ядер дейтерия и трития такова, что

ее достаточно для преодоления сил кулоновского

отталкивания и слияния с образованием нейтрона

и ядра гелия (α-частицы) с выделением энергии

в 17,6 МэВ на один акт реакции.

нергия в 17,6 МэВ реализуется в виде кинетиче-

ской энергии нейтрона (80%) и α-частицы (20%).

Нейтрон, покидая плазму, попадает в теплоноситель,

окружающий плазму, и его кинетическая энергия пе-

реходит в тепловую, а энергия ядер атома гелия (α-ча-

стицы) может быть использована для поддер жания

температуры плазмы в требуемом диапазоне.

ейтерий содержится в обычной воде, и техно-

логия его получения из воды хорошо отработа-

на. Тритий практически отсутствует на Земле, но его

можно получить, если нейтрон провзаимодействует с

литием (Li), введенным в состав теплоносителя блан-

кета (специальной оболочки, окружающей плазму).

ба изотопа лития Li

(7,5%) и Li

(92,5%)

генерируют тритий в реакциях

+ n = He

+ T + n – 2,47 MэB,

+ n = He

+ T + 4,8 MэB.

аким образом, топливом для термоядерного ре-

актора являются дейтерий и литий.

Принципиальная схема термоядерного реактора

Первый контур

Первы й контур

Реактор

Реакт ор

Теплоноситель

Тепл оноси тель

Энергосистема

Энерг осистема

Второй контур

Второ й конт ур

Тепло-

Тепло -

обменник

обмен н ик

Турбинный

Турбинн ы й

генератор

генер а тор