Termotuumareaktsioon: erinevus redaktsioonide vahel
PResümee puudub |
Resümee puudub |
||
| 1. rida: | 1. rida: | ||
'''Termotuumareaktsioon''' on [[tuumareaktsioon]], kus kergemate [[aatomituum]]ade [[tuumaühinemine|tuumaühinemise]] tulemusel kõrge [[temperatuur]]i ja [[rõhk|rõhu]] juures tekivad raskemad aatomid. Termotuumareaktsioon on kõige levinum meetod tuumaühinemise esilekutsumiseks. Teised meetodid on veel [[elementaarosakeste kiirendi]]s kiirendatud tuumade omavaheline kokkupõrgatamine ja [[müüon-katalüsaatormeetod]]. |
|||
{{toimeta}} |
|||
Tuumaühinemisel vabaneb suurtes kogustes energiat (kordades rohkem kui [[tuumalõhustumine|tuumalõhustumisel]]), kuid siiani ei ole suudetud luua tingimusi tuumaühinemise reaktsiooni toimumiseks moel, mis annaks tagasi rohkem energiat kui tuumaühinemise protsessi käivitamiseks kulus. |
|||
'''Termotuumareaktsioon''' on [[tuumareaktsioon]], kus kergemate aatomituumade liitumise tulemusel tekivad raskemad aatomid. Termotuumareaktsioonis vabanev energia eraldub peamiselt energiana, vähemal määral kergete osakestena. Termotuumareaktsiooni käigus eraldub kordades rohkem energiat, kui tavalise [[tuumareaktsioon|tuumareaktsiooni]] käigus. |
|||
==Termotuumaprotsess== |
|||
Looduses leiavad termotuumareaktsioonid aset [[Täht (astronoomia)|tähtede]] sisemuses. Tüüpiline termotuumaraktsioon toimub [[Päike|Päikese]] tuumas, kus vesiniku tuumad ühinevad [[heelium|heeliumi]] tuumadeks. Päikesel puudub [[deuteerium]], seega ei plahvata see [[vesinikupomm|vesinikupommina]]. |
|||
Termotuumaprotsessi käivitamiseks on oluline anda aatomituumadele energia, mis on piisav tuumaühinemist takistava [[Coulombi barjäär]]i ületamiseks. See on keeruline protsess, kuna nii kõrge temperatuurini kuumutatud [[plasma]] kipub [[soojuspaisumine|soojuspaisumise]] tõttu laiali valguma ning muutub liiga hõredaks, et toimuks tuumareaktsiooniks vajalikul määral kokkupõrkeid aatomituumade vahel. Sõltuvalt plasma tihendamiseks kasutatavatest meetoditest jagunevad termotuumareaktsioonid järgmiselt: |
|||
===Gravitatsiooniliselt alahoitud termotuumareaktsioon=== |
|||
Kuna termotuumareaktsioon toimub väga kõrgel temperatuuril, siis on seda kunstlikult väga keeruline tekitada ja stabiilsena hoida. 2005. aastal otsustati alustada projekteerimist ja ehitamist esimese termutuumareakori käivitamiseks tehislikes tingimustes. Planeeritav reaktor ehitatakse [[Prantsusmaa|Prantsusmaale]]. |
|||
Gravitatsiooniliselt alahoitud termotuumareaktsioon toimub [[Täht (astronoomia)|tähtede]] sisemuses, kus [[vesinik]] põleb [[heelium]]iks. Tähe mass peab olema piisavalt suur, et gravitatsioonijõuga suruda kerged aatomituumad teineteisele piisavalt lähedale, et toimuks tuumaühinemine. Sellist tüüpi termotuumareaktsioon toimub ka [[päike]]se sees ning sealt on praktiliselt kogu [[päikesesüsteem]]is tekkiva energia allikas. |
|||
Tähtede termotuumareaktsioonid toimuvad aeglaselt tänu sellele, et tähtede sisemuses puudub piisavas koguses [[deuteerium]]i. Selleks, et tekiks deuteerium, peavad kaks vesiniku tuuma omavahel ühinema, et ühe vesiniku tuuma [[prooton]] saaks laguneda [[beetalagunemine|beetalagunemise]] tulemusena [[neutron]]iks. Kuna sellise protsessi toimumise tõenäosus on ülimalt madal, siis põlebki päike aeglasel, ega plahvata [[termotuumapomm]]ina. |
|||
Täpsemat infot projekti ajakava, osaliste ja arengu kohta on võimalik leida projekti kodulehelt [http://www.iter.org ITER - nuclear fusion project]. |
|||
===Magnetiliselt alalhoitud termotuumareaktsioon=== |
|||
Laetud osakestest koosnevat plasmat on võimalik kokku suruda ülitugeva [[magnetväli|magnetvälja]] abil. Lihtsaim meetod on kasutada [[solenoid]]i – pikka silindrit, mille ümber olevad magnetpoolid tekitavad silindriga paralleelse magnetvälja. Sellisel moel ei puutu plasma kokku toru seintega, kuid võib välja pääseda toru otstest. Silindri otste sulgemiseks on võimalik kasutada [[magnetpeegel|magnetpeegleid]] või kaotada lahtised otsad üldse ära - keerata solenoid "rõngasse" (toroidi). Esimesed sellised seadmed ([[tokamak]]id) ehitati [[Nõukogude liit|Nõukogude Liidus]] [[1950]] aastate lõpus. Just tokamak [[termotuumareaktor|reaktoris]] saavutati aastal [[1968]] esimest korda maapealne kontrollitud termotuumareaktsioon. |
|||
Tokamak reaktor koosneb toroidsest plasmakambrist, milles hoitakse kümnete miljonite kraadise [[temperatuur]]iga plasmat vaakumis ülitugeva magnetvälja abil. Selleks, et plasma ei jahtuks alla termotuumareaktsiooni tekitamiseks vajalikku temperatuuri ei tohi plasma puutuda vastu plasmakambri seinu. Samuti peab magnetväli olema piisavalt tugev, et suruda plasma kokku termotuumareaktsiooniks vajaliku tiheduseni. |
|||
Koos inertsiaalselt alalhoitud termotuumareaktsiooniga on magnetiliselt alalhoitud tuumareaktsioon põhiline uuritav juhitava termotuumareaktsiooni tekitamise võimalus tänapäeval. |
|||
===Inertsiaalselt alalhoitud termotuumareaktsioon=== |
|||
Kolmas termotuumareaktsiooni tekitamise meetod on rakendada kiireid suure energia [[impulss]]e tuumkütuse tüki pinnale tekitades implosiooni, mis üheaegselt surub [[tuumkütus]]e kokku ning kuumutab seda. Kui temperatuur ja rõhk on piisavalt suured, siis tõuseb tuumaühinemise reaktsiooni tõenäosus piisavalt kõrgele, et enamus tuumkütusest põleb ära enne tüki laialipihustumist. Sellist meetodit kasutatakse [[termotuumapomm]]is, kus termotuumareaktsiooni sütikuks on [[tuumapomm]]i plahvatusel tekkiv kiirgus. |
|||
Inertsiaalselt alahoitud termotuumareaktsiooni püütakse tekitada ka kontrollitud kujul kasutades suure võimsusega [[laser]]it, [[ioonkahur|ioon-]] või [[elektronkahur|elektronkahurit]] ning [[Z-pinch]]'i. Katsetatud on ka tuumkütuse kokkusurumist tavalõhkeaine plahvatuse abil. |
|||
==Termotuumareaktor== |
|||
{{main|termotuumareaktor}} |
|||
Termotuumareaktor on seade, millega tekitatakse kontrollitud termotuumareaktsiooni. Hetkel ei ole ühtegi töötavat termotuumareaktorit, mis annaks välja rohkem energiat kui termotuumareaktsiooni esilekutsumiseks kulus. Selline reaktor loodetakse ehitada [[Prantsusmaa]]le [[Cadarache]] uurimiskeskusesse. Täpsemat infot projekti ajakava, osaliste ja arengu kohta on võimalik leida projekti kodulehelt [http://www.iter.org ITER - nuclear fusion project]. |
|||
==Vaata ka== |
|||
*[[Tuumaühinemine]] |
|||
*[[Tuumalõhustumine]] |
|||
*[[Termotuumapomm]] |
|||
*[[Termotuumareaktor]] |
|||
[[Kategooria:Tuumafüüsika]] |
|||
Redaktsioon: 12. september 2008, kell 16:10
Termotuumareaktsioon on tuumareaktsioon, kus kergemate aatomituumade tuumaühinemise tulemusel kõrge temperatuuri ja rõhu juures tekivad raskemad aatomid. Termotuumareaktsioon on kõige levinum meetod tuumaühinemise esilekutsumiseks. Teised meetodid on veel elementaarosakeste kiirendis kiirendatud tuumade omavaheline kokkupõrgatamine ja müüon-katalüsaatormeetod.
Tuumaühinemisel vabaneb suurtes kogustes energiat (kordades rohkem kui tuumalõhustumisel), kuid siiani ei ole suudetud luua tingimusi tuumaühinemise reaktsiooni toimumiseks moel, mis annaks tagasi rohkem energiat kui tuumaühinemise protsessi käivitamiseks kulus.
Termotuumaprotsess
Termotuumaprotsessi käivitamiseks on oluline anda aatomituumadele energia, mis on piisav tuumaühinemist takistava Coulombi barjääri ületamiseks. See on keeruline protsess, kuna nii kõrge temperatuurini kuumutatud plasma kipub soojuspaisumise tõttu laiali valguma ning muutub liiga hõredaks, et toimuks tuumareaktsiooniks vajalikul määral kokkupõrkeid aatomituumade vahel. Sõltuvalt plasma tihendamiseks kasutatavatest meetoditest jagunevad termotuumareaktsioonid järgmiselt:
Gravitatsiooniliselt alahoitud termotuumareaktsioon
Gravitatsiooniliselt alahoitud termotuumareaktsioon toimub tähtede sisemuses, kus vesinik põleb heeliumiks. Tähe mass peab olema piisavalt suur, et gravitatsioonijõuga suruda kerged aatomituumad teineteisele piisavalt lähedale, et toimuks tuumaühinemine. Sellist tüüpi termotuumareaktsioon toimub ka päikese sees ning sealt on praktiliselt kogu päikesesüsteemis tekkiva energia allikas.
Tähtede termotuumareaktsioonid toimuvad aeglaselt tänu sellele, et tähtede sisemuses puudub piisavas koguses deuteeriumi. Selleks, et tekiks deuteerium, peavad kaks vesiniku tuuma omavahel ühinema, et ühe vesiniku tuuma prooton saaks laguneda beetalagunemise tulemusena neutroniks. Kuna sellise protsessi toimumise tõenäosus on ülimalt madal, siis põlebki päike aeglasel, ega plahvata termotuumapommina.
Magnetiliselt alalhoitud termotuumareaktsioon
Laetud osakestest koosnevat plasmat on võimalik kokku suruda ülitugeva magnetvälja abil. Lihtsaim meetod on kasutada solenoidi – pikka silindrit, mille ümber olevad magnetpoolid tekitavad silindriga paralleelse magnetvälja. Sellisel moel ei puutu plasma kokku toru seintega, kuid võib välja pääseda toru otstest. Silindri otste sulgemiseks on võimalik kasutada magnetpeegleid või kaotada lahtised otsad üldse ära - keerata solenoid "rõngasse" (toroidi). Esimesed sellised seadmed (tokamakid) ehitati Nõukogude Liidus 1950 aastate lõpus. Just tokamak reaktoris saavutati aastal 1968 esimest korda maapealne kontrollitud termotuumareaktsioon.
Tokamak reaktor koosneb toroidsest plasmakambrist, milles hoitakse kümnete miljonite kraadise temperatuuriga plasmat vaakumis ülitugeva magnetvälja abil. Selleks, et plasma ei jahtuks alla termotuumareaktsiooni tekitamiseks vajalikku temperatuuri ei tohi plasma puutuda vastu plasmakambri seinu. Samuti peab magnetväli olema piisavalt tugev, et suruda plasma kokku termotuumareaktsiooniks vajaliku tiheduseni.
Koos inertsiaalselt alalhoitud termotuumareaktsiooniga on magnetiliselt alalhoitud tuumareaktsioon põhiline uuritav juhitava termotuumareaktsiooni tekitamise võimalus tänapäeval.
Inertsiaalselt alalhoitud termotuumareaktsioon
Kolmas termotuumareaktsiooni tekitamise meetod on rakendada kiireid suure energia impulsse tuumkütuse tüki pinnale tekitades implosiooni, mis üheaegselt surub tuumkütuse kokku ning kuumutab seda. Kui temperatuur ja rõhk on piisavalt suured, siis tõuseb tuumaühinemise reaktsiooni tõenäosus piisavalt kõrgele, et enamus tuumkütusest põleb ära enne tüki laialipihustumist. Sellist meetodit kasutatakse termotuumapommis, kus termotuumareaktsiooni sütikuks on tuumapommi plahvatusel tekkiv kiirgus.
Inertsiaalselt alahoitud termotuumareaktsiooni püütakse tekitada ka kontrollitud kujul kasutades suure võimsusega laserit, ioon- või elektronkahurit ning Z-pinch'i. Katsetatud on ka tuumkütuse kokkusurumist tavalõhkeaine plahvatuse abil.
Termotuumareaktor
Pikemalt artiklis termotuumareaktor
Termotuumareaktor on seade, millega tekitatakse kontrollitud termotuumareaktsiooni. Hetkel ei ole ühtegi töötavat termotuumareaktorit, mis annaks välja rohkem energiat kui termotuumareaktsiooni esilekutsumiseks kulus. Selline reaktor loodetakse ehitada Prantsusmaale Cadarache uurimiskeskusesse. Täpsemat infot projekti ajakava, osaliste ja arengu kohta on võimalik leida projekti kodulehelt ITER - nuclear fusion project.