Весна

Материалы термоядерных реакторов

Fusion Reactor Materials

Аннотация курса

Данная дисциплина относится к циклу лекций, обеспечивающих обучение студентов для магистерской программы по направлению 14.04.02 «Ядерные физика и технологии» – очная форма обучения. Излагаемые в настоящей дисциплине сведения необходимы для более глубокого понимания студентами зависимости экологических проблем от видов и состава материалов, применяемых в атомных энергетических реакторах. Дисциплина содержит учебный материал, необходимый для лучшего усвоения ряда специальных дисциплин, таких как «Специальные вопросы радиационного материаловедения», «Физика плазмы», и «Материаловедения ТЯР». Целями освоения учебной дисциплины «Специальные вопросы материаловедения ТЯР» являются последовательное изучение студентам данной специальности: истории развития термоядерного синтеза, физических основы физики плазмы, основ термоядерного синтеза, видов и типов конструкций установок управляемого термоядерного синтеза, материаловедческих проблемы создания термоядерных реакторов, выбора материалов первой стенки.
Занятия проводятся с использованием мультимедийного оборудования
Дисциплина не может быть выбрана студентами центра «Ядерные системы и материалы»
Презентация дисциплины

Авторы

Польский В.И.
Польский Валерий Игоревич
Ученое звание
доцент
Ученая степень
кандидат физико-математических наук
Об авторе

Польский Валерий Игоревич, доцент, к.ф.-м.н.., доцент кафедры №9

Темы курса

1. Принципы работы термоядерных установок
Принципы получения управляемой энергии термоядерного синтеза. Энергетические проблемы. Ядерная и термоядерная энергетика. Топливо и реакции синтеза. Методы поджига и удержания плазмы. Магнитная термоизоляция. Типы установок с магнитным удержанием плазмы.
2. Введение в физику плазмы
Физические основы поджига и удержания плазмы в системах с магнитной термоизоляцией. Параметры и свойства плазмы. Критерий Лоусона. Примеси в плазме. Получение плазмы в им-пульсных системах: зета- и тета- пинчах, плазменном фокусе. Неустойчивости плазмы.
3. Инерционный термоядерный синтез
Физические основы инерционного синтеза. Суть принципа инерционности. Оценки энергии драйвера, времени удержания, критерия эффективности, его связи с критерием Лоусона.
4. Классификация термоядерных установок
Проекты термоядерных реакторов. Классификация термоядерных установок и реакторов. Конструктивная схема реактора. Параметры термоядерных реакторов. Бланкет и первая стенка.
5. Конструктивные особенности термоядерных установок
Условия работы материалов первой стенки и бланкета. Тепловое и радиационное воздействие плазмы на первую стенку: тепловой поток, поток нейтронов, потоки заряженных частиц, ожидаемые флюенсы нейтронов, ионов дейтерия, трития, гелия и примесей.
6. Взаимодействие термоядерной плазмы с материалами первой стенки
Взаимодействие ионов плазмы с первой стенкой. Упругие и неупругие соударения ионов с атомами стенки. Пробеги ионов, распределение ионов в материале. Поведение примесей в плазме: предельно-допустимые концентрации, распределение внутри рабочей камеры.
7. Конструкция бланкета
Физико-химические процессы взаимодействия материалов. Конструкция прямого, обра-щенного, смешанного и гибридного бланкетов. Характеристика рабочей среды в бланкете.
8. Взаимодействие материалов бланкета
Виды теплоносителей ТЯР. Коррозия конструкционных материалов в жидком литии. Газы в металлах.
9. ITER
Термоядерный реактор ИТЭР. История разработки проекта, две фазы в создании реактора. Параметры реактора. Конструктивные особенности первой стенки и дивертора. Материалы первой стенки и дивертора.
10. DEMO
Конструкционные материалы бланкета. Перспективные аустенитные стали, их свойства и опыт применения. Теплоотводящие медные сплавы, виды, свойства, результаты испытаний. Криогенные стали и сверхпроводники. Перспективы сооружения реактора ДЕМО.