فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:144
فهرست مطالب:
عنوان صفحه
چکیده 1
فصل اول
همجوشی
1-1- عوامل موثر درهمجوشی 3
1-2- واکنشهای همجوشی 5
1-3- همجوشی گرما هسته ای 7
1-4- توازن توانی 10
4-1- 1 – توان گرما هسته ای 10
4 -1- 2 - اتلاف انرژی 11
4-1- 3 - گرمادهی ذرات 12
5-1 – احتراق 12
5-1-1- شرایط احتراق 12
5-1- 2 - رسیدن به احتراق 15
1-6-توکامک 17
7-1- راکتور توکامک 22
7-1- 1- ساختار راکتور 22
7-1- 2- پارامترهای راکتور 24
1-7-3 - توان راکتور 27
1-7- 4 - ناخالصیها 29
1-8 - منابع سوخت 29
1-9- علم اقتصاد توکامک 32
1-10- بررسی توکامک 34
1-11 : همجوشی از طریق فشردگی اینرسی ICF)) 38
فصل دوم
بررسی دینامیک احتراق سریع
مقدمه 44
2-1- بررسی فرایندمدل احتراق سریع 45
2-2- مدل های تحلیلی برای بررسی دینامیک احتراق سریع 47
2-2-1- مدل فروصوتی 47
2-2-2- مدل فوق صوتی 59
2-3- برد بهینه ی پالس پروتونی برای راه اندازی احتراق سریع..................................................66
2-4- مزیتهای اصلی احتراق سریع 67
2-5- انفجار سریع با لیزر petawatt 69
2-6بهره هدف 70
فصل سوم
بررسی نقش کاهش تریتیوم در تعیین بهره واکنش های همجوشی دوتریوم تریتیوم با در نظر
گرفتن احتراق سریع از طریق بدون در نظر گرفتن فرایند نشت وتزریق
مقدمه 74
3- 1- مقایسه ترکیبات سوخت هم چگال با ترکیبات سوخت هم فشار 75
3- 2- کسر مصرفی سوخت برای دوتریوم تریتیوم 76
3-3- تخمین انرژی احتراق در سوخت DT 83
3- 4- بهره انرژی همجوشی 84
فصل چهارم
نقش کاهش تریتیم در تعیین بهره واکنش¬های همجوشی دوتریم، تریتیم با در نظر گرفتن چشمه
تریتیم و دوتریم و توانهای موثر در فرایند همجوشی
4-1- معادلات تعادلی برای همجوشی دوتریم – تریتیم با حضور چشمه دوتریم و تریتیم 92
4-2- بررسی چگالی توان و چگالی انرژی در همجوشی دوتریم – تریتیم با حضور چشمه
دوتریم و تریتیم 109
4-3- بررسی دما در همجوشی دوتریم تریتیم 117
4-4- بهره انرژی همجوشی در حضور چشمه دوتریم و تریتیم 119
فصل پنجم
بحث ونتیجه گیری 129
مراجع 132
چکیده
دراین پایان نامه در ابتدا به بررسی عوامل موثر در همجوشیDT پرداخته و واکنشهای همجوشی را مورد بررسی قرار میدهیم. در ادامه به معرفی راکتور توکامک و ساختار وتوان آن پرداخته و آن را از لحاظ اقتصادی بررسی میکنیم. سپس به همجوشی ازطریق فشردگی اینرسی (ICF) پرداخته و دینامیک احتراق سریع ومدلهای فراصوتی وفرو صوتی را بررسی کده وبرد بهینه برای فرایند احتاق سریع و مزیتهای آن را بررسی میکنیم. پس از آن به مقایسه ترکیبات سوخت هم چگال با ترکیبات سوخت هم فشار میپردازیم. از طرفی باتوجه به نیمه عمر کم تریتیم ومیزان کم تریتیم موجود در طبیعت ، نقش کاهش تریتیوم در تعیین بهره واکنشهای همجوشی دوتریوم تریتیوم با در نظرگرفتن فرآیند احتراق سریع از طریق در دو حالت مورد مطالعه قرار میدهیم. در حالت نخست بدون در نظر گرفتن فرآیند نشت وتزریق، معادلات توازن مربوط به آن را حل کرده و کسر مصرفی سوخت برای دوتریوم تریتیوم را معرفی می کنیم و انرژی احتراق در سوخت DT و بهره انرژی همجوشی را تخمین می‌زنیم. حالت دوم نقش کاهش تریتیم در تعیین بهره واکنش¬های همجوشی دوتریم تریتیم را با در نظر گرفتن چشمه تریتیم و دوتریم وفرآیند نشت وتزریق و توانهای موثر در فرآیند همجوشی و توان کل و انرژی کل دوتریم و تریتیم در همجوشی آنها مورد توجه قرار داده و برای اولین بار به بررسی وابستگی دما نسبت به زمان در این حالت پرداخته و بهره انرژی همجوشی در حضور چشمه دوتریم و تریتیم را محاسبه می کنیم ودرمحاسبات خود به این نتیجه می رسیم که در دمای که سطح مقطع همجوشی ماکزیمم بوده و در نتیجه بیشترین احتمال همجوشی وجود دارد، بسته به توانایی ما در ساخت سیستمی با مناسب می توان با کسر بسیار جزئی تریتیم بهره کل بزرگتر از 200 که بهره مطلوب می باشد را بدست آورد. نتیجه دیگرآنکه همجوشی D-T در حضور چشمه دوتریم و تریتیم بهره وانرژی بیشتری را در مقایسه با حالت نخست به ما می‌‌دهد.
فصل اول
همجوشی
همجوشی
1-1 - عوامل موثر درهمجوشی
اگر یک هسته دوتریوم با یک هسته تریتیوم همجوشی پیدا کند، یک ذره تولید می شود و یک نوترون آزاد می گردد. ترکیب جدید هسته ای باعث کاهش جرم کل و در پی آن کاهش انرژی به صورت کاهش انرژی جنبشی محصولات واکنش می شود. انرژی که آزاد می شود MeV 17.6 بر هر واکنش است. در مقیاسهای ماکروسکوپیک، تنها1 کیلوگرم از این سوخت، انرژی آزاد خواهد کرد و نیازهای یک نیروگاه (الکتریکی) 1GW را برای یک روز تأمین می کند. دوتریوم یک منبع فراوان است اما تریتیوم به طور طبیعی یافت نمی شود. اما باید امکان استفاده از نوترونهای آزاد شده در واکنش هسته ای برای تولید تریتیوم از لیتیومی که ذخایر فراوانی دارد، وجود داشته باشد. برای القای همجوشی هسته های دوتریوم و تریتیوم، به سبب بارهای مثبت آنها، غلبه بر رانش متقابل لازم است و همچنین نیز به سبب اینکه سطح مقطعهای همجوشی در انرژیهای پایین، کوچک است. به هر حال، سطح مقطع با انرژی افزایش پیدا می کند و به یک مقدار حداکثر 100KeV می رسد وهمچنین اگر ذرات سوخت قبل از اینکه انرژیشان را از دست بدهند بتوانند تولید شوند،یک توازن انرژی مثبت امکان خواهد داشت. برای دستیابی به این منظور، ذرات باید انرژی شان را حفظ کرده و مدت زمانی کافی در منطقه واکنشی باقی بمانند. بطور دقیقتر، حاصلضرب این زمان و چگالی ذرات واکنش کننده باید باندازه کافی بزرگ باشد. بهترین روش فراهم کردن انرژی، گرم کردن سوخت دوتریوم- تریتیوم تا دمایی باندازه کافی بالا است تا جایی که سرعتهای گرمایی هسته ها باندازه ای بالا باشد که واکنشهای مورد نیاز را تولید کنند. همجوشی که به این روش ایجاد می شود همجوشی گرما هسته ای نامیده می شود. دمای بهینه باندازه دمای مربوط به انرژی سطح مقطع بیشینه بالا نیست، زیرا واکنشهای مورد نیاز، در بخش پایانی پر انرژی ذرات گرم شده با توزیع ماکسولی اتفاق می افتد[1]. دمای مورد نیاز، تقریباً 10keV است، که تقریباً 100 میلیون درجه سانتی گراد است. در چنین دمایی، سوخت کاملاً یونیزه می شود. بار الکترواستاتیکی یونهای هسته ای بوسیله حضور تعدادی مساوی از الکترونها خنثی شده و گاز خنثی حاصل، پلاسما نامیده می شود.چون چنین دماهای بالایی از محدودیت بوسیله دیواره های مادی جلوگیری می کند، روش محدودیت دیگری مورد نیاز است. توکامک (tokamak) چنین روشی را پیشنهاد می کند. در یک توکامک، ذرات پلاسما در یک منطقه چنبره ای (toroidal) بوسیله یک میدان مغناطیسی محصور می شود، و بوسیله میدان در مدارهای چرخشی کوچکی نگه داشته می شود. بوسیله این ابزار می توان آن یونها را طوری آرایش داد تا فاصله ای باندازه یک میلیون برابر ابعاد ظرف را قبل از اینکه به دیواره برسند، طی کننداگرچه دمای مورد نیاز، چگالی و زمان محدودیت، همگی در توکامکها بدست آمده اند، اما در همان پلاسما بدست نیامده اند. به هر حال، پیشرفت به سوی این هدف چشمگیر بوده و توان گرما هسته ای بیشتر از شصت درصد انرژی ورودی بدست آمده است. قدم بعدی رسیدن به احتراق است، که با وجود سوختهای فسیلی، فرآیند احتراق بدون گرمادهی بعدی، خودنگهدار (self-sustaining) می شود. شکل وابستگی سطح مقطع همجوشی به انرژی، خوشبختانه اجازه می دهد که شرط احتراق تقریباً به شکل زیر توصیف شود[2]:
پایان نامه مطالعه بر روی نقش کاهش تریتیوم در تعیین بهره واکنش همجوشی DT و تعیین برد بهینه با در نظر گرفتن احتراق سریع
