Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 11 - Termonukleär forskning, av Erling Dahlberg, Stig Lundquist och Robert Nilsson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Termonukleär forskning
Civ.-ing. Erling Dahlberg,
Docent Stig Lundquist,
Fil. lic. Robert Nilsson,
Kungl. Vattenfallsstyrelsen, Stockholm
The paper gives an outline of the basic operational
principles employed in fusion research today. The
abundance of fuel (deuterium) and the comparatively
speaking negligible radioactivity hazards would
make fusion power much more attractive than fission
power. The conditions that have to be fulfilled in
a possible fusion reactor are, however, extremely
severe. After a summary of these conditions an
account is given of the main devices that have been
developed: the stabilized pinch, the stellarator and
the mirror machine. Finally the magnitude and scope
of the present efforts are indicated.
Fission och fusion
Den form av atomenergi, vars fredliga tekniska
utnyttjande nu är på väg att starta, frigöres genom
klyvning, fission, av vissa tunga atomkärnor vid en
kontrollerad kedjereaktion. Det viktigaste klyvbara
materialet är isotopen U 235, som utgör 0,7 % av i
naturen förekommande uran. Återstoden, U 238, kan
vid bestrålning i en reaktor delvis omvandlas till
klyvbart plutonium, varvid det utnyttjningsbara
energiinnehållet i naturligt uran ökas med en faktor
2 à 3. De kända urantillgångarna motsvarar dock
endast en mindre del av de totala energitillgångarna i
form av fossilt bränsle, och det är osäkert om de
ekonomiskt brytvärda uranförekomsterna räcker
mer än 50—100 år.
Teoretiskt skulle man emellertid i s.k.
breederreak-torer kunna förbränna det mesta av isotopen U 238,
varigenom avsevärda energimängder skulle ställas till
förfogande. De tekniska och ekonomiska
förutsättningarna för breeding har dock ännu ej
demonstrerats. För start av en breederreaktor krävs vidare
stora mängder plutonium, som det tar lång tid att
producera, varför antalet breederreaktorer endast kan
växa långsamt.
Trots 15 års intensiv forskning saknas ännu svar på
många väsentliga frågor, såsom balansen mellan
säkerhetssynpunkter och ekonomi framför allt då det
gäller förvaring av de enorma mängderna
radioaktivt avfall. Det är därför naturligt, att man världen
runt med största intresse följer det accelererade
arbete, som nu pågår i syfte att söka fredligt utnyttja
den form av atomenergi, som frigöres vid
sammansmältning, fusion, av lätta atomkärnor.
Det bränsle, som här är aktuellt, den tunga
väteisotopen deuterium (D), finns i riklig mängd i oceaner-
539.17 : 621.039.5
na, uppskattningsvis 1013 ton, vilket vid fullständig
förbränning skulle ge ca 1023 kWh. Det kan
framställas till lågt pris — idag ca 2 Mkr/ton. En väsentlig
fördel är också att säkerhetsproblemen blir av
konventionell natur och att radioaktivt avfall ej bör
erbjuda några problem.
Termonukleär energi
I motsats till fissionsprocessen kräver
fusionsprocessen mycket höga energier hos de partiklar som
skall reagera. För att en fusion av två
deuteriumkär-nor, deuteroner, skall äga rum måste dessa bringas
mycket nära varandra, vilket försvåras av att de
positivt laddade kärnorna starkt repellerar varandra.
Kollisionen måste således ske vid hög hastighet. I de
flesta fall resulterar den ändå i en elastisk stöt och
mycket sällan i en reaktion. Härav inses att
fusionsenergin ej kan utnyttjas genom att man skjuter en
stråle av snabba deuteroner mot t.ex. ett stycke tung
is. Det är nödvändigt, att partiklarna stängs in i en
volym, där de kan stöta samman många gånger. Den
relativa hastighet, som behövs för en tillräckligt stor
fusionssannolikhet, utgör ca 10" m/s, vilket erhålles
i en gas av temperaturen 10s °K.
Vid en så hög temperatur har atomerna mist alla
elektroner och gasen utgör ett plasma av elektroner
och joner. För att hålla trycket av detta heta plasma
inom rimliga gränser, måste tätheten vara låg, dock
ej alltför låg, eftersom reaktionshastigheten eller
specifika effekten per volymsenhet är proportionell
mot kvadraten på tätheten. Det praktiskt intressanta
området ligger mellan 1020 och 1024 partiklar per m3.
Som exempel ges i tabell 1 värden på specifika
effekten för några olika temperaturer, dels för deuterium
och dels för en blandning av lika delar av
väteisotoperna deuterium och tritium. Denna
bränsleblandning är betydligt mer reaktiv, men då tritium ej finns
i naturen utan måste framställas exempelvis genom
neutronbestrålning av litium, torde den få betydelse
endast under ett första utvecklingsstadium.
Tabell 1. Effekttäthet i MW/m5 vid 1011 joner/m3.
Temperatur, 10øoK D-D D-T
30 0,01 0,5
50 0,1 5
100 0,5 50
1 000 50
ELTEKNIK 1958 1 1 9
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
