Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1137074), страница 3

Файл №1137074 Диссертация (Создание физических моделей и разработка обращённых к плазме энергонапряжённых внутрикамерных элементов токамака на основе литиевых капиллярно-пористых систем) 3 страницаДиссертация (1137074) страница 32019-05-20СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

/ 0,02 п.л.).7. Progress in development and application of lithium based components forTokamak / M. Zharkov [et al.] // Fusion Engineering and Design. 2014. V.89. Issues7–8. P. 996–1002. (0,44 п.л. / 0,06 п.л.).8. Tests of the cryogenic target for lithium and hydrogen isotopes extraction from thechamber of T-11M tokamak without its venting / M. Zharkov [et al.] // FusionEngineering and Design. 2014. V. 89. Issue 12. P. 2923–2929. (0,44 п.л. / 0,04 п.л.).14Структура и объём диссертацииВся диссертация изложена на 188 страницах, включая 110 рисунков, 17таблиц и 90 наименований в списке литературы.

Структурно диссертациясостоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы.Личный вклад автораЯвляясьведущимконструкторомАО«Краснаязвезда»,автордиссертации лично разработал литиевые внутрикамерные устройства токамакаТ-11М,контролировалпроцессихизготовленияииспытаний.Всяэкспериментальная часть выполнялась им на токамаке Т-11М в сотрудничествес коллективом АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ». В ходе экспериментальных кампанийавтор занимался обработкой полученных данных в целях рационализацииконструкции созданных устройств.

В ходе материаловедческих исследованийперспективных материалов на основе ванадия автор разработал испытательныестенды, провёл расчёты конвективных потоков рассматриваемой коррозионноагрессивной среды, непосредственно контролировал ход эксперимента, а такжелично провёл испытания механических свойств образцов с последующейобработкой результатов.Автор выражает глубокую благодарность к.т.н. Люблинскому И.Е. ик.т.н. Верткову А.В. (АО «Красная звезда», г. Москва) за консультации впроцессе расчёта и создания внутрикамерных элементов токамака Т-11М,д.т.н.

профессору Мирнову С.В. (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», г. Москва) запомощь в экспериментальных исследованиях литиевых устройств на токамакеТ-11М и своему научному руководителю д.ф.–м.н. профессору Бондаренко Г.Г.(МИЭМ НИУ ВШЭ, г. Москва) за всестороннюю помощь и поддержку в ходедиссертационного исследования.15Глава 1. Литературный обзор. Анализ перспектив использованиялития в качестве материала для внутрикамерных элементов токамака1.1.Материаловедческая проблема внутрикамерных элементовтокамаков и предполагаемые методы её решенияВ связи с истощением углеводородных энергетических ресурсов иувеличением энергопотребления в XXI веке остро встаёт вопрос о созданииальтернативного источника, способного обеспечить человечество относительнодешёвой и чистой в экологическом отношении энергией. Одно из решенийданнойпроблемы—управляемыйтермоядерныйсинтез(УТС)—удовлетворяет всем критериям такого альтернативного источника энергии.

Впроцессеразвития УТСбыло разработано множество устройств, однакосамым оптимальным и перспективным на данный момент является токамак,предложенный Сахаровым А.Д. и Таммом И.Е [4, 5]. Плазменный шнур второидальной камере токамака удерживается с помощью магнитного поляособой конфигурации: суперпозиция винтового магнитного поля от тока,текущего в плазме, и тороидального поля от тока внешних катушек токамака.Оптимальная температура плазмы, при которой максимален энергетическийвыход дейтерий-тритиевой термоядерной реакции — 10 КэВ.

Из этого следует,что для работы токамака необходимо термически изолировать разряднуюстенку от горячей плазмы, но термоизоляция магнитным полем недостаточноэффективна: некоторая часть частиц за счёт диффузии поперёк магнитногополя и во время срывов всё же достигает поверхности камеры, к тому жеудержание магнитным полем совершенно неприменимо к переносу энергииизлучением и нейтральными частицами.Для решения этой проблемы наранних токамаках было предложено специальное устройство — лимитер, наболее поздних – дивертор. Основные задачи этих устройств — термоизоляциястенки камеры токамака и предотвращение диффузии примесей в центрплазменного шнура.16В работе [6] показано, что тепловой поток на лимитер и дивертор втокамаке может достигать 20…50 МВт/м2. В связи с этим возникает проблемавыбора материалов для этих устройств.

Перечислим некоторые требования кним:– долговечность или возобновляемость;– отсутствие потоков элементов с высоким Z в плазму;– радиационная и термическая стойкость.Разработанная на сегодняшний день конструкция дивертора ИТЭР, верхматериаловедческих и инженерных технологий, очень слабо решает проблемуснятия теплового потока. Для реактора ДЕМО, где условия работы намногожёстче, проблема внутрикамерных элементов не решена. В целом, материалов,способных выдержать такие нагрузки в природе не существует [7 – 11]. Вработе [12] были предложены такие решения поставленной задачи:–организациябыстротекущихпоохлаждаемойподложкежидкометаллических пленок;– создание, завесы сплошным потоком жидкого металла;– создание капельной жидкометалличекой завесы;– создание завесы из падающих твердых шаров;– размещение в диверторе вращающихся цилиндров.На первый взгляд, все предложения очень просты, однако на практикеони труднореализуемы. Все идеи жидкометаллического дивертора в работе[12] сводятся либо к охлаждению твёрдой подложки жидким металлом, либосозданию капельной завесы, воспринимающей тепловой поток из плазмы.

Впервом случае имеет место ограничение по тепловой нагрузке (до 5 МВт/м2), вовтором случае, как показали эксперименты на токамаке Т-3М [13], имеет местонестабильность системы в условиях магнитного поля.Вработах[14, 15] рассмотренвариант приёмнойдиверторнойповерхности в виде текущей плёнки жидкого галлия (скорость потока V=10 м/с,толщина плёнки 2 – 8 мм).

Анализ этого варианта [16] показывает, что галлий17при благоприятных условиях не может воспринимать удельную мощностьвыше 15 – 20 МВт/м2 в силу высокого Z.1.2.Использованиежидкоголитиявкачествематериала,контактирующего с плазмой. Литиевые капиллярно-пористые системы(КПС)Следующим этапом в развитии жидкометаллического внутрикамерногоэлемента стала концепция лимитера (дивертора) на основе лития, как металла снаименьшим зарядовым числом [17,18]. Одной из простейших схем реализацииэтой концепции является дивертор (лимитер), в котором передача тепла отплазмы к стенке осуществляется за счёт переизлучения ионами и нейтральнымиатомами лития.

Основным фактором, определяющим эффективность схемы,является концентрация ионов в периферийной области плазменного шнура,которая в свою очередь зависит от величины эмиссии лития и времени егожизни в плазме. К тому же следует учитывать, что литий является плохимпереизлучателем из-за малого Z.

Исправить этот недостаток можно двумяпутями: введением примеси с более высоким Z, либо переводом лития в сильнонестационарное ионизационное состояние, когда литий переходит из одногоионизационного состояния в другое. Из-за опасности проникновения примеси свысоким Z в центр плазменного шнура более предпочтителен второй вариант.Применение жидкого металла (лития) в условиях токамака имеет многопотенциальных достоинств [19], однако возникают и технологическиепроблемы, а именно:– неустойчивость поверхности жидкого металла из-за МГД эффектов;– аномальное распыление поверхности жидкого металла ионами плазмы;– снятиетепловыхнагрузокитермическаяповерхности для предотвращения сильного испарения лития;– осаждение лития на поверхности вакуумной камеры;стабилизация18– накопление трития и дейтерия в жидком литии и их извлечение излития;– влияние примеси лития на параметры плазмы.В целях компенсации пондеромоторных сил, возникающих во времяразряда, было предложено использование литиевых капиллярно-пористыхсистем (КПС) — принципиального нового материала, в котором жидкий литийзаключён в матрицу из пористого материала и удерживается силамиповерхностного натяжения (Рисунок 1.1) [17, 18].абРисунок 1.1.

КПС с (а) и без (б) заполнения литием1.3.Экспериментальноеподтверждениецелесообразностиприменения лиитиевых КПС в качестве материала, контактирующего сплазмой токамакаЭкспериментальное подтверждение оценок работоспособности литиевыхКПС было проведено при испытаниях моделей внутрикамерных элементовтокамака. Моделирование условий проводилось облучением литиевых КПСэлектронным пучком с удельной плотностью падающего потока энергии до 50МВт/м2 [20 – 25]. Полученные результаты показали, что литиевые КПС сограниченным запасом лития и отсутствием активного охлаждения способнывоспринимать тепловую нагрузку до 50 МВт/м2, что позволяет использовать ихв термоядерном реакторе.19Отдельным вопросом стоит совместимость литиевых КПС с плазмойтокамака.

Под термином «совместимость» здесь подразумевается отсутствиеканалов аномальной эрозии лития. Причины такой эрозии могут быть:– разность электрических потенциалов плазма-стенка и, как следствиеэтого, развитие униполярных дуг или локальных "взрывов" поверхности;– процессы ионного распыления лития;– микрокапиллярные волны вблизи границы жидкий металл-плазма.1.3.1. Исследования динамики эмиссии и распыления лития вусловиях плазмы токамакаДинамика эмиссии лития с поверхности КПС во время разряданаблюдалась в экспериментах на токамаке Т-11М с лимитером на основе КПС[26].

Характеристики

Список файлов диссертации

Создание физических моделей и разработка обращённых к плазме энергонапряжённых внутрикамерных элементов токамака на основе литиевых капиллярно-пористых систем
Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6508
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее