Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Μελέτη της δυνατότητας εκμετάλλευσης της ενέργειας των σωματιδίων άλφα (4He), που παράγονται από αντιδράσεις σύντηξης.

Daponta Chrysovalanti

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η σύντηξη ελαφρών σχετικά πυρήνων (μικρού ατομικού αριθμού) αποτελεί την μέθοδο παραγωγής καθαρής ενέργειας, για την ηλεκτροπαραγωγή μεγάλης κλίμακας. Η ευρωπαϊκή δραστηριότητα υλοποιείται μέσω της Euratom και πρόσφατα της EUROFusion, που εμφανίζει παγκόσμια πρωτοπορία τόσο σε ερευνητικό όσο και σε τεχνολογικό επίπεδο, λόγω της κατασκευής και λειτουργίας μαγνητικών μηχανών σύντηξης (Tokamak), όπως το JET αλλά και η υπό κατασκευή μεγάλη μηχανή μαγνητικής σύντηξης ITER, στη Γαλλία, κόστους μερικών δεκάδων δισεκατομμυρίων ευρώ.Στα βασικά πλεονεκτήματα της σύντηξης συγκαταλέγονται η κατανάλωση μικρών ποσοτήτων καυσίμου που υπάρχει άφθονο στη φύση, αλλά και το ότι τα προϊόντα της δεν επιβαρύνουν το περιβάλλον, με αποτέλεσμα την αποφυγή εκπομπών αερίου του θερμοκηπίου (Greenhouse Gases - GHGs). Οι μηχανές σύντηξης λειτουργούν κυρίως με τα δύο βαρύτερα ισότοπα του υδρογόνου, το Δευτέριο (D) και το Τρίτιο (Τ). Ωστόσο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλα «καύσιμα», όπως το Υδρογόνο (Η) με το 11 Βόρειο ((_5^11)Β ).Για την επίτευξη μίας αντιδράσεως σύντηξης, δύο πυρήνες, που έχουν την τάση να απωθούν ο ένας τον άλλον, όντας και οι δύο θετικά φορτισμένοι, πρέπει να έρθουν αρκετά κοντά μεταξύ τους. Για το σκοπό αυτό, και προκειμένου να ξεπεραστεί το φράγμα των απωστικών δυνάμεων Coulomb, απαραίτητη καθίσταται η παροχή ενός μεγάλου ποσού ενέργειας στην αντίδραση σύντηξης. Η πιθανότητα πυρηνικών δυνάμεων σύντηξης και κατά συνέπεια η παραγωγή ωφέλιμης καθαρής ενέργειας, ποσοτικοποιείται μέσω της παραμέτρου «cross section (ενεργός διατομή)» της αντίδρασης. Η τελευταία αποτελεί το βασικό κριτήριο επιλογής του χρησιμοποιούμενου «καύσιμου» υλικού σύντηξης.Τις δύο μεγαλύτερες προκλήσεις, όσο να αφορά την έρευνα που πραγματοποιείται γύρω από τη σύντηξη, αποτελούν: 1) H θέρμανση του καυσίμου σύντηξης σε αρκετές δεκάδες εκατομμύρια βαθμούς (δεκάδες με εκατοντάδες keV ανάλογα με την αντίδραση σύντηξης), και 2) Η μεθοδολογία περιορισμού (μαγνητική ή αδρανειακή) του υψηλής θερμοκρασίας καυσίμου σύντηξης. Οι λύσεις στις δύο προαναφερθείσες μεθόδους σύντηξης είναι εντελώς διαφορετικές, και στη διεθνή βιβλιογραφία αναφέρονται με τους όρους που αναφέραμε παραπάνω, δηλαδή τη μαγνητική και την αδρανειακή σύντηξη. Διεθνώς, για δύο είδη καυσίμων γίνεται κυρίως θεωρητική και πειραματική έρευνα. Αυτά είναι 1) Τα βαριά ισότοπα του Υδρογόνου (D)-(Τ) και 2) Το υδρογόνο με το 11 Βόρειο.Μεταξύ των λεγόμενων «προηγμένων καυσίμων σύντηξης», η αντίδραση πυρηνικής σύντηξης Υδρογόνου (p) – 11 Βορείου είναι αυτή στην οποία, τα προϊόντα της σύντηξης, είναι μόνο φορτισμένα σωμάτια άλφα ((_2^4)He ). Συγκεκριμένα, σε κάθε αντίδραση σύντηξης p-(_5^11)B παράγονται 3 πυρήνες (_2^4)He, με ολική κινητική ενέργεια στα 8.7 MeV (2.9 MeV το κάθε σωμάτιο άλφα). Τα φορτισμένα σωμάτια άλφα μπορούν να μετατραπούν σε ηλεκτρικό ρεύμα, με κατάλληλες διατάξεις που προτείνονται στην βιβλιογραφία. Η μέγιστη τιμή του «cross section» της διαδικασίας p-(_5^11)B, αντιστοιχεί σε ενέργεια κέντρου μάζας των αντιδρώντων, ανάμεσα στα 350-450 keV.Οι δύο βασικοί λόγοι, για τους οποίους η εν λόγω αντίδραση σύντηξης εμφανίζεται ιδιαίτερα ελκυστική, είναι οι εξής: 1) Δε σημειώνεται παραγωγή νετρονίων (ανετρονική αντίδραση σύντηξης) και κατά συνέπεια δεν υπάρχει το πρόβλημα της ραδιοπροστασίας και της ενεργοποίησης (activation) του θαλάμου σύντηξης και 2) Παράγονται τρία φορτισμένα σωμάτια άλφα ((_2^4)He ) σε κάθε αντίδραση σύντηξης. Σε αντίθεση, η παραγωγή καθαρής ενέργειας από τα ισότοπα του Υδρογόνου (D)-(Τ), πραγματοποιείται μέσω των νετρονίων, σε ειδικά διαμορφωμένα χιτώνια που περιβάλουν τον θάλαμο σύντηξης. Η αντίδραση σύντηξης (D)-(Τ) παράγει τέσσερις φορές περισσότερη ραδιενέργεια συγκριτικά με τους αντιδραστήρες σχάσης ουρανίου, λόγω των παραγόμενων νετρονίων. Επίσης, σε κάθε αντίδραση σύντηξης (D)-(Τ) παράγεται ένα φορτισμένο σωμάτιο άλφα ((_2^4)He ).Τα φορτισμένα σωμάτια άλφα ((_2^4)He ), που παράγονται μέσω των αντιδράσεων σύντηξης (D)-(Τ) και p-(_5^11)B, μεταφέρουν κινητική ενέργεια της τάξης του MeV, η οποία μπορεί να καταστεί εκμεταλλεύσιμη και να προστεθεί στην τελική παραγόμενη καθαρή ενέργεια, από τις μηχανές σύντηξης. Δεδομένου ότι η χρήση των ισοτόπων του Υδρογόνου (D)-(Τ), σε πειράματα, δεν είναι εύκολη, για τεχνικούς και οικονομικούς λόγους, η χρήση της αντίδρασης p-(_5^11)B εμφανίζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον και προτείνεται στην παρούσα διατριβή, για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης των φορτισμένων σωματιδίων άλφα ((_2^4)He ) με υλικά.Η αντίδραση σύντηξης p-(_5^11)B μπορεί να πραγματοποιηθεί με την χρήση μίας δέσμης πρωτονίων, παραγόμενης από μία δέσμη laser ή έναν επιταχυντή. Η χρονική εξέλιξη

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες