МИНИСТЕРСТВО ОРРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ФАКУЛЬТЕТ ФИЗИКИ И ЭКОНОМИКИ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Г.В.Тихомиров

Термоядерные реакции

И термоядерные реакторы

Учебное пособие

Рекомендовано УМО «Ядерная физика и технологии»

в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений

Москва 2003

УДК

ББК

К64

Тихомиров Г.В. Термоядерные реакции и термоядерные реакторы. Учебное пособие. М.: МИФИ, 2003 – 100 с.

Изложены основы ядерной физики необходимые для понимания физических процессов протекающих в термоядерных установках. Приведены основные сведения из истории освоения термоядерных реакций в земных условиях. Выделена роль бланкета в термоядерной установке. Описаны методы и программы нейтронно-физического расчета бланкетов термоядерных реакторов.

Пособие составлено на основе семестрового курса лекций «Нейтронно-физические расчеты бланкетов термоядерных реакторов», читаемого автором для студентов четвертого курса Московского инженерно-физического института, и активно используется в учебном процессе.

Рецензент

Оглавление

Введение

Глава 1. Некоторые элементы ядерной физики.

1.1. Атомы, ядра и ядерные силы

1.2. Радиоактивный распад

1.3. Ядерные реакции под действием частиц.

1.4. Термоядерные реакции в звездах

1.5. Термоядерные реакции в земных условиях

Глава 2. Термоядерные установки

2.1. Основные вехи термоядерных исследований

2. ТОКАМАКи

3. Открытые ловушки

4. Инерционное удержание плазмы

5. Мюонный катализ и другие пути

Глава 3. Модули термоядерного реактора на примере ИТЭР

3.1. Модули термоядерного реактора

3.2. Бланкет термоядерного реактора

3.3. Нейтронно-физические параметры бланкета

Глава 4. Методы оценки нейтронно-физических параметров.

4.1. Эксперимент

4.2. Уравнение переноса нейтронов

4.3. Метод Дискретных Ординат

4.4. Метод Монте-Карло

Глава 5. Программы нейтронно-физического расчета бланкетов ТЯР

5.1. Общие замечания о программах нейтронно-физического расчета

5.2. Программы на основе МДО

5.3. Программы на основе метода Монте-Карло

Список использованной литературы

Задания для самостоятельного выполнения

Приложение 1. Интернет-ссылки

Приложение 2. Глоссарий

Введение

Проблема освоения новых источников энергии в XXI веке может стать основной проблемой человечества. Ресурсы нефти, угля, природного газа, с помощью которых люди обеспечивали себя энергией до настоящего времени, ограничены. Что станет основным источником энергии в XXII веке? Одним из основных претендентов на эту роль является энергия, запасенная в атомных ядрах – ядерная энергия. Как известно, ядерную энергию можно получить в ядерных реакциях двух типов: деления тяжелых ядер и синтеза легких ядер. Первый способ уже хорошо промышленно освоен. В настоящее время в мире работает около 440 энергетических реакторов в более чем 30 странах мира. Эти реактора производят 16% мирового объема электроэнергии, а в ряде стран, например во Франции, являются основным ее производителем. Также, в эксплуатации находится около 300 исследовательских реакторов, которые используются как многоцелевые лаборатории. Однако, ресурсы урана и тория, которые можно использовать как топливо реакторов деления, ограничены, и их активное использование лишь отнесет решение энергетической проблемы на некоторое время. Второй способ – получение ядерной энергии в реакциях синтеза легких ядер, пока промышленно не освоен из-за больших физических и технологических трудностей. Решение этих задач предоставит человечеству практически не ограниченный источник энергии.

Исследования по управляемому термоядерному синтезу уже оказали и продолжают оказывать сильное стимулирующее воздействие на развитие новых направлений науки и технологии, заметно поднимают общий научный потенциал стран, ведущих эти исследования, и способствуют подготовке высококлассных специалистов. Можно с уверенностью сказать, что затраты на исследования в УТС в значительной мере окунаются через развитие сопутствующих технологий.