پایان نامه مطالعه بر روی نقش کاهش تریتیوم در تعیین بهره واکنش همجوشی DT و تعیین برد بهینه با در نظر گرفتن احتراق سریع در word دارای 146 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد پایان نامه مطالعه بر روی نقش کاهش تریتیوم در تعیین بهره واکنش همجوشی DT و تعیین برد بهینه با در نظر گرفتن احتراق سریع در word کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است
بخشی از فهرست مطالب پروژه پایان نامه مطالعه بر روی نقش کاهش تریتیوم در تعیین بهره واکنش همجوشی DT و تعیین برد بهینه با در نظر گرفتن احتراق سریع در word
چکیده
فصل اول
همجوشی
1-1- عوامل موثر درهمجوشی
1-2- واکنشهای همجوشی
1-3- همجوشی گرما هسته ای
1-4- توازن توانی
4-1- 1 – توان گرما هسته ای
4 -1- 2 – اتلاف انرژی
4-1- 3 – گرمادهی ذرات
5-1 – احتراق
5-1-1- شرایط احتراق
5-1- 2 – رسیدن به احتراق
1-6-توکامک
7-1- راکتور توکامک
7-1- 1- ساختار راکتور
7-1- 2- پارامترهای راکتور
1-7-3 - توان راکتور
1-7- 4 – ناخالصیها
1-8 – منابع سوخت
1-9- علم اقتصاد توکامک
1-10- بررسی توکامک
1-11 : همجوشی از طریق فشردگی اینرسی ICF))
فصل دوم
بررسی دینامیک احتراق سریع
مقدمه
2-1- بررسی فرایندمدل احتراق سریع
2-2- مدل های تحلیلی برای بررسی دینامیک احتراق سریع
2-2-1- مدل فروصوتی
2-2-2- مدل فوق صوتی
2-3- برد بهینه ی پالس پروتونی برای راه اندازی احتراق سریع
2-4- مزیتهای اصلی احتراق سریع
2-5- انفجار سریع با لیزر petawatt
2-6بهره هدف
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
3- 1- مقایسه ترکیبات سوخت هم چگال با ترکیبات سوخت هم فشار
3- 2- کسر مصرفی سوخت برای دوتریوم تریتیوم
3-3- تخمین انرژی احتراق در سوخت DT
3- 4- بهره انرژی همجوشی
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
4-2- بررسی چگالی توان و چگالی انرژی در همجوشی دوتریم – تریتیم با حضور چشمه
دوتریم و تریتیم
4-3- بررسی دما در همجوشی دوتریم تریتیم
4-4- بهره انرژی همجوشی در حضور چشمه دوتریم و تریتیم
فصل پنجم
بحث ونتیجه گیری
مراجع
Refrence
[1]Doran,T.J.Fusion research.prtgamon press,Newyork(1982)
[2]Miyamoto,k.plasma of nuclear fusion ,2nd edn.MITPress,Cambridge, Mass.(1989)
[3]Taller,E.(ed.).fusion.Academicpress,London(1981)
[4]keishiro,Nuclearfusion,Tokyo Institue of Technology English Edition(1989)
[5]Rand McNally,R.and et al.Fusion Reactivity,OakRidge Nat.Lab(1979)
[6]Lawson,J.D.some criteria for apower production thermonuclear reactor, Proceedings of the physical society(1986)
[7]Artsimovitsh ,L.A. Tokamak device.NuclearFusion215(1972)
[8]Conn,R.W.Magneticfusion reactor.Fusion(ed.E.Teller)Vol.1,AcademicPress, Newyork(1981)
[9]Gross,J.Fusion energy.Willey,NewYork(1984)
[10]Thegeneral subjecct of fuel resource is discussed in Lapedes,D.N.(ed.) Encyclopedia of energy. McGraw-Hill,Newyork(1971)
[11]Conn, R.W.etal.Economics,safety and environ mental Prospects of fusion Reactors.Nuclear Fusion30,1919(1998)
[12]Krakowaski,R.A . and Delene,j.G .connection between physics and Economics for tokamak fusion power plants. J.Fusion Energy7,49(1988)
[13]Pfirisch,D.andschmitter, K.H Conference on energy option .London, I.E.E. Conference publicationNo.233,350,I.E.E,London(1984)
[14]Kadomtsev, B.B,Tokama plasma,a complex physical system .Institue of physics publifsing,Bristol (1992)
[15]Goldeston,R.J. Energy confinement scaling in tokamaks plasma physics and contrlled Fusion ,26,No.1A,87(1984)
[16]Eskandari,M.R.InterialConfinementFusionLaserIon Compression,Mcmaster University,(1993)
[17] R.A. Snavely, et al. Phys. Rev. Lett. 85 (200)
[18] S Atzeni, M Temporal and JJ Honrubia , Nacl. Fusion 42 (2002)
[19] M Temporal and JJ Honrubia , Phys . of plasmas, 9(2002)
[20] S C Wilks , et al., phys. Plasmas 8(2001)
[21] S Atzeni, ML Ciampi, Nacl. Fusion . 37 (1997)
[22] A Caruso and UA Pais , Nacl . Fusion 36 (1996)
[23] J Sanz , A R Piriz and F G Tomasel , Phys. Fluids B 4 (1992)
[24] A R Piriz and F G Tomasel , Phys .Rev. A 45 (1992)
[25] A. R. Piriz and M M Sanchez ,phys. of plasmas , 5 (1998)
[26] Lindl J 1995 Phys. Plasmas
[27] Atzeni S 1999 Phys. Plasmas
[28] Tabak M et al 1994 Phys. Plasmas
[29] Norreys P A et al 2000 Phys. Plasmas
[30] Kodama R et al 2001 Nature
[31]A .R.Piriz andF.GTomasel.phys.Rev.A45.8787(1992)
[31]Norreys P.A etal2000Physics of plasma
[32]J.Sanz,A.R.Piriz,andF.G.Tomsel.Phys.FluidsB4,683(1992)
[33] R. E. Kidder, Nucl. Fusion 16, 405 (1976)
[34] TABAK, M., et al., Phys. Plasmas 1 (1994)
[35] BASOV, N.G., GUS’KOV, S.Yu., FEOKISTOV, L.P., J. Sov. Laser Res. 13 (1992)
[36] MILEY, G.H., in Laser Interaction and Related Plasma Phenomena, Vol. 5 (SCHWARTZ, J., Ed.), Plenum Press, New York and London (1981)
[37] DAWSON, J.M., Fusion, Vol. 1, Part B (TELLER, E., Ed.), Academic Press, New York (1981)
[38] SKUPSKY, S., Nucl. Fusion 18 (1978)
[39] KAWATA, S., TAKASE, S., NIU, K., J. Phys. Soc
[40] TAKASE, S., KAWATA, S., NIU, K., J. Phys. Soc
[41] RAGHEB, M., MILEY, G., STUBBINS, J., CHOI,
[42] TABAK, M., Nucl. Fusion 36 (1996)
[43] FRALEY, G.S., LINNEBUR, E.J., MASON, R.J.,
[44] LEVUSH, B., CUPERMAN, S., Nucl. Fusion 22. design, Fusion Technol. 26 (1994) 1169-l
[45] J Meyer-ter-Vehn, Plasma Phys. Control. Fusion 43 (2001) A113–A
[46] “Principles of inertial confinement funcion – physics of implasion and the confinement of inertial funsion energy, S. Nakai and H. Takabe, institute of laser engineering, Osaka university, Suita, Osaka 565. Japan,1997 CAM BRIDGE UNIVERSITY PRESST,
[47] Roth M. et al 2001 Phys. Rev. Lett.
[48]” Plasma physics”,by T. Fangster ,
[49] “Nuclear Fusion”, Keishiro NIU, Tokyoinstitue of Technology, English Edition
[50] Bosch H. S. Hale G.M. Improved formulas for Fusion Cross- Section and Thermal Reactivities // Nuclear Fasion .– 1992 – Vol. 32, No 4.- P. 611-
[51]Pellet injection algoritmhm for the FFHR helical ractor o.mitarial, a.sagra, k.yamazaki,o.motojima, Fusion Engineering and Design TO (2004) 247-
[52]Rand mcnallt,R.andetal.FusionReactiviy,OakridgeNat.Lab 6914 ( 1979)
[53] Mitarai O. and Maraoka k. Ignition analysis for burn control and diagnostic developments in ITER // Nuclear Fusion – 1997- Vol. 37, No
-P.1523-
[54] Beidler C.D., Harmeyer E., Kisslinger J. Ott, I. , Rau F., Wobig H. Studies of a Shellarator Reactor of the Helias Type: The Power Balance // Max- Planck – Institute for Plasmaphysik m Report IPP 2/318. June
[55]A.V.Eremin,A.A.Shiskin Institue of Plasma Physics ,National Science Center”Kharkiv Institue ofPhysics and Technology”Kharkiv-108,Ukrane July
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 واکنشهای 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
همجوشی
1-1 – عوامل موثر درهمجوشی
اگر یک هسته دوتریوم با یک هسته تریتیوم همجوشی پیدا کند، یک ذرهتولید 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]
که و ، چگالی یونی پیک و دمای یونی پیک در پلاسما بوده و زمان محصور سازی است. پیشرفت در مقدار بدست آمده این پارامتر در طی سالیان، در شکل (1-1) نشان داده شده است
1-2- واکنشهای همجوشی
تا میزان زیادی، بهترین حالت واکنش هسته ای این است که در آن هسته های دوتریوم و تریتیوم با هم همجوشی کرده و یک ذره آلفا با آزاد کردن یک نوترون به شکل زیر ایجاد شود
واکنش در برخوردهای بین ذرات بوجود می آید و بنابراین سطح مقطع واکنش از اهمیت اساسی برخوردار است. سطح مقطع در انرژیهای برخوردی کم، کوچک است زیرا سد کولنی از رسیدن هسته ها به درون ابعاد هسته ای جلوگیری می کند. پتانسیل در شکل)1-2) توصیف شده است.باید توجه داشت که در شکل)1-2) انرژی پتانسیل در بینهایت صفر درنظر گرفته میشود به سبب تونل زنی مکانیک کوانتومی، همجوشی D-T در انرژیها تا اندازه ای کمتر از انرژی مورد نیاز برای غلبه بر سد کولنی، اتفاق می افتد. سطح مقطع واکنش در شکل (1-3)داده شده و دیده می شود که حداکثر سطح مقطع در تقریبا بالای 100KeV اتفاق می افتد[3]
1-3- همجوشی گرما هسته ای
محاسبه آهنگ وکنش در یک پلاسمای D-T داغ، به یک انتگرال گیری روی توابع توزیع هر دو گونه نیاز دارد. آهنگ واکنش بر واحد حجم بین ذرات یک گونه با یک سرعت و ذرات گونه دیگر با سرعت به شکل زیر است
اگر سطح مقطع برای واکنشهای D-T که در بخش 1-2 داده شد، در انتگرال رابطه (1-1)گذاشته شود، آهنگ واکنش بدست می آید که در شکل (1-3)داده شده است. برای یک چگالی یون معین، حداکثر آهنگ برای بدست می آید. در دماهای مورد علاقه، واکنشهای همجوشی بطور عمده ای از انتهای توزیع حاصل می شوند. این در شکل(1-4)توضیح داده شده که انتگرال ده معادله (1-2)بر حسبهمراه با دو فاکتور و برای D-T پلاسما در دمای 100keV کشیده شده است
4-1- 2 : اتلاف انرژی
