1 / 13
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2016 1
УДК 621.039.6; 539.172.84 DOI 10.18698/2308-6033-2016-08-1523
Особенности реакций синтеза при столкновениях
ускоренных дейтронов в плазме
© В.В. Долганов, А.Ю. Чирков
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Рассмотрена возможность получения высокого выхода нейтронов из дейтерие-
вой плазмы при наличии значительной популяции быстрых частиц. Высокую долю
быстрых дейтронов предлагается поддерживать мощным пучком нейтральных
атомов дейтерия. При этом скорость ядерных реакций синтеза в дейтерии воз-
растает на порядок по сравнению с максвелловской плазмой и существенно снижа-
ются требования к параметрам системы магнитного удержания такой плазмы.
Выполнены оценки скорости реакции с учетом неравновесной функции распределе-
ния ядер дейтерия по скоростям. Показано, что для достижения коэффициента
усиления мощности в плазме Q = 1 энергия инжектируемых атомов дейтерия
должна составлять около 2 МэВ. Такую систему можно рассматривать как ис-
точник термоядерных нейтронов для перспективных гибридных энергетических
систем типа синтез – деление. Преимущество рассмотренного подхода заключа-
ется в отсутствии необходимости воспроизводства трития.
Ключевые слова:
дейтерий, быстрые нейтроны, термоядерная плазма, инжекци-
онный нагрев, гибридные системы синтез — деление.
Введение.
Известно несколько десятков реакций синтеза, проте-
кающих между легкими ядрами с выделением энергии. Наибольший
интерес с практической точки зрения представляют реакции, проте-
кающие в плазме, содержащей дейтерий D, тритий T, гелий-3
3
He и
изотопы лития
6
Li и
7
Li:
D + T
→
n
(14,1 МэВ) +
4
He (3,5 МэВ);
(1)
D +
3
He
→
p
(14,68 МэВ) +
4
He (3,67 МэВ);
(2)
D + D
→
p
(3,02 МэВ) + T (1,01 МэВ);
(3)
D + D
→
n
(2,45 МэВ) +
3
He (0,817 МэВ);
(4)
D +
6
Li
→
p
+ T +
4
He + 2,257 МэВ;
(5)
D +
6
Li
→
p
(4,397 МэВ) +
7
Li (0,628 МэВ);
(6)
D +
6
Li
→
n
(2,958 МэВ) +
7
Be (0,423 МэВ);
(7)
D +
6
Li
→
n
(~ 0,66 МэВ) +
4
He +
3
He + 1,794 МэВ;
(8)
D +
6
Li
→
4
He +
4
He + 22,371 МэВ;
(9)
D +
7
Li
→
n
+
4
He +
4
He + 15,121 МэВ.
(10)
Скорость реакции в плазме характеризуется параметром <σ
υ
>,
усредненным по функциям распределения сталкивающихся частиц,