Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 46 - Den termonukleära reaktorn, av Jan Flinta
<< 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.
begränsas av värmeflödet och trycket i
plasman; de största upptagna partikeltätheterna,
dvs. mycket höga tryck och fast material,
gäller för detonatorer.
I en vätebomb nås den erforderliga
temperaturen genom detonation av en atombomb.
Reaktionen sker då så snabbt att ett omgivande
hölje kan hålla ihop reaktionsmassan
(plasman) så länge, någon mikrosekund, att en stor
energimängd hinner frigöras. För att en
termo-nukleär reaktion skall kunna utnyttjas som
energikälla i ett kraftverk, måste reaktionen
innehållas i t.ex. ett starkt magnetfält, en
magnetisk flaska. Erforderlig temperatur tänker
man sig uppnå med en elurladdning.
Ett dussin fusionsreaktioner är tänkbara
(Tekn. T. 1956 s. 104). Av dessa tycks
D-D-reaktion vara mest aktuell därför att den har
relativt stort reaktionstvärsnitt, dvs. kan ske
vid relativt låg temperatur. Bränslet är
dessutom tillgängligt i enorma mängder och kan
isoleras till en rimlig kostnad. I princip är
fyra typer av processer tänkbara, nämligen
kontinuerliga eller intermittenta samt för var
och en av dessa överföring av den vid
fusionen frigjorda energin till plasman antingen
direkt genom partikelkollisioner eller indirekt
över ett ångkraftverk.
Vid en D-D-reaktion, där de laddade
reaktionsprodukterna avger sin energi direkt till
plasman, fördelas energin med ungefär två
tredjedelar på utläckande neutroner, en
sjättedel på värmeavgång genom konvektion och
direkt elenergigenerering, en tolftedel på
strålning och en tolftedel på uppvärmning av
ny-tillförd gas.
Konvektions- och strålningsvärmet måste
föras bort genom kylning och kan utnyttjas för
ånggenerering. De utläckande neutronerna
måste bromsas ned och absorberas för att
strål-risken skall avlägsnas. Därvid är det av största
vikt att man använder absorberande ämnen
som inte ger y-strålning. Flera metoder har
diskuterats, bl.a. strålskydd av uran 238 som
klyvs med de erhållna snabba neutronerna
och därvid ger 50 gånger så stor effekt som
fusionsprocessen. Denna effekt blir så stor att
man får svårt att ta hand om den. Dessutom
slipper man inte ifrån klyvningsprodukter och
dessas strålning.
Man kan emellertid i stället moderera och
absorbera neutronstrålningen i ett borhaltigt
medium, varvid ett effekttillskott av 2,5
gånger fusionseffekten fås, eller i litium, som ger
ett trefaldigt effekttillskott och dessutom
tritium. För att slippa de svårigheter som
neutronstrålningen vållar vill man dock helst
använda en reaktion som inte ger neutroner, t.ex.
7Li-aH-reaktionen.
Vid de låga tryck, som kan väntas bli
utnyttjade i praktiken, blir den fria väglängden för
atomkärnorna så stor och reaktionstiden så
lång att man måste tillgripa ett permanent
magnetfält för att hålla samman plasman.
Endast vid mer än 100 at övertryck eller för fast
fas är reaktionstiden så kort att urladdnings-
strömmens eget magnetfält kan hålla samman
plasman under reaktionen ("pinch"-effekten).
Val av reaktortyp
Fördelningen av reaktionsenergin vid
D-D-reaktionerna D+(d, n)3Hea+ och D+(d, p)T+ blir
i genomsnitt per D-D-par 1,2 MeV kinetisk
energi till neutroner och 2,4 MeV till
reaktionsprodukterna 3He-+, T+ och H\ Hålls de senare
kvar i plasman med ett magnetfält, kan man
räkna med dels att energin överförs till
plasman som värmeenergi, dels att T-D-reaktionen
T+(d, n) 4He*+ sker.
I detta fall blir den totala energifördelningen
per D-D-par i genomsnitt 8,5 MeV till
neutroner och 4,2 MeV till jonerna. Endast den
senare energin räknas i det följande som nyttig
energi för den termonukleära reaktionen,
eftersom de oladdade neutronerna inte kan hållas
kvar i reaktionszonen. Den med dem
bortförda energin blir nyttig bara om den genom
absorption i ett strålskydd kan återföras till
reaktionen, t.ex. över ett värmekraftverk.
Kontinuerlig eller intermittent drift
Vid val av reaktortyp har man två möjligheter.
Den ena består i utveckling av ett system i
vilket förbrukad gas kontinuerligt pumpas ut
och ersätts med ny. Den andra består i att
man byter ut hela gasmassan efter varje
reaktion. Den senare intermittenta metoden har,
som senare skall visas, begränsningen att
endast två gånger mer energi utvecklas än som
måste tillföras vid reaktionens start (tabell 1,
rad 9 och 12).
På grund av att strålningsförlusten är
direkt proportionell mot jonladdningens kvadrat
uppstår i båda fallen dessutom svårigheten att
inte mer än kanske en tiondel av gasen är
tillgänglig för reaktion. De bildade
heliumjoner-na har nämligen två laddningar och svarar
alltså för fyra gånger så stor strålningseffekt
per jon som deuteronerna. Vid kontinuerlig
drift måste därför hela gasmassan bytas ut
under tiden 0,2 r där x är
reaktionshalverings-tiden (tabell 1, rad 3).
Direkt eller indirekt energiöverföring
Vid båda reaktortyperna måste man välja
mellan att överföra reaktionsprodukternas energi
till gasen antingen direkt eller indirekt över
ett yttre ångkraftverk. Vid direkt överföring
får man 4,2 MeV per D-D-reaktion, och
härvid fordras ett starkt magnetfält som måste
verka under tiden 0,2 r (tabell 1, rad 4) för
att en tiondel av gasen skall hinna reagera vid
intermittent drift. Vid kontinuerlig drift måste
magnetfältet givetvis vara konstant. Av
praktiska skäl bör det vara så starkt att endast
ca 20 % av de bildade högenergetiska
helium-jonerna förloras.
Tar man ut jonernas energi som värme genom
överföring till urladdningskärlets väggar, får
man bara 2,4 MeV per D-D-reaktion, och ingen
D-T-reaktion sker. Det uttagna värmet måste
1110 TEKN ISK TI DSKRI FT 1957
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
