Термоядерная реакция

Слайд 1. Термоядерная реакция: Энергия будущего

Физика, 9 класс. Как зажечь «звезду» на Земле?

Слайд 2. Что такое термоядерный синтез?

Термоядерная реакция — это процесс слияния легких атомных ядер в более тяжелые.

В отличие от ядерного деления (где ядра распадаются), здесь они объединяются под действием колоссальных температур. При этом выделяется энергия, в миллионы раз превышающая энергию химического горения. Основное «топливо» — изотопы водорода: дейтерий и тритий.

Слайд 3. Условия для запуска реакции

Чтобы ядра преодолели электрическое отталкивание и слились, нужны:

— Сверхвысокая температура (более 100 миллионов градусов);

— Высокое давление и плотность вещества;

— Достаточное время удержания этой «каши» из частиц (плазмы);

— Преодоление Кулоновского барьера ($+\leftrightarrow +$).

Слайд 4. Солнце — природный термоядерный реактор

Слайд 5. Деление против Синтеза

Тяжелые ядра (Уран) распадаются на части. Процесс легче запустить, но он создает долгоживущие радиоактивные отходы и несет риск неуправляемой цепной реакции.

Легкие ядра объединяются. Процесс невероятно сложен в удержании, но топливо (водород) неисчерпаемо, а отходом является безопасный газ Гелий.

Слайд 6. Токамак: Солнце в «магнитной ловушке»

Поскольку ни один материал не выдержит 100 млн градусов, ученые используют магнитное поле.

Токамак — это камера в форме бублика (тора), где плазма летит по кругу, не касаясь стенок. Самый масштабный проект человечества сегодня — реактор ИТЭР (ITER), который строится во Франции.

Слайд 7. Эффективность разных видов топлива

Сравните цифры: всего 1 грамм термоядерной смеси заменяет по энергии 8 тонн нефти. Это делает синтез самым перспективным источником энергии.

Слайд 8. Удельная энергия связи ядер

График показывает энергию на один нуклон (в МэВ). Самые устойчивые ядра — у железа. Движение к нему слева (синтез) и справа (деление) высвобождает энергию.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему термоядерную энергетику называют «Зеленой»?

В чем главная сложность создания земного «Солнца»?

Может ли термоядерный реактор взорваться как атомная бомба?

Где в природе мы можем наблюдать термоядерный синтез каждую секунду?

Слайд 10. Главное о термоядерном синтезе

Термоядерный синтез — это слияние легких ядер, источник жизни звезд.

Для реакции нужна температура в миллионы градусов и магнитное удержание.

Это самый эффективный и экологически чистый способ получения энергии.

Проект ИТЭР — наш главный шанс на энергетическую независимость в будущем.