خطوات الاستخدام
أدخل نسبة تكاثر التريتيوم من الليثيوم-6 (Li6 TBR): تمثل هذه القيمة كفاءة تفاعل الليثيوم-6 مع النيوترونات لإنتاج التريتيوم. تعتمد هذه النسبة على تصميم المفرخ (بلانكت) وطاقة النيوترونات. عادةً ما تكون أعلى من 0.8 في التصاميم الحديثة، ويتم حسابها من محاكاة النقل النيوتروني.
أدخل نسبة تكاثر التريتيوم من الليثيوم-7 (Li7 TBR): تمثل هذه القيمة كفاءة تفاعل الليثيوم-7 مع النيوترونات عالية الطاقة لإنتاج التريتيوم. تعتمد هذه النسبة على طيف النيوترونات وتصميم المفرخ، وتكون عادةً أقل من Li6 TBR وقد تتراوح بين 0.1 و0.5.
أدخل نسبة الليثيوم-6 في خليط الليثيوم (Li6 Fraction): هذه هي الكسر المولي أو الكتلي للنظير Li6 في الليثيوم الطبيعي أو المخصب. تبلغ نسبة Li6 الطبيعي حوالي 7.5%، ولكن يمكن تخصيبها حتى 90% لتحسين الأداء. يتم إدخالها كرقم عشري بين 0 و1.
اضغط على زر 'احسب' ليقوم الحاسب بحساب نسبة تكاثر التريتيوم الكلية (TBR Total). تستخدم المعادلة: TBR_total = (Li6TBR × Li6Fraction) + (Li7TBR × (1 - Li6Fraction)). تمثل هذه القيمة متوسط عدد ذرات التريتيوم المنتجة لكل نيوترون حراري في المفاعل.
فسر النتيجة: يجب أن تكون TBR الكلية أكبر من 1.0 لتحقيق الاكتفاء الذاتي من التريتيوم (TBR > 1). القيم بين 1.0 و1.2 تعتبر جيدة، ولكن التصاميم المتقدمة تستهدف 1.1-1.5 لتعويض الفقد. إذا كانت النتيجة أقل من 1، فهذا يعني أن المفاعل سيحتاج إلى مصدر خارجي للتريتيوم.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على توليد التريتيوم بخطوات الحل كاملة.
الحل
لنفترض أن Li6 TBR = 1.2 وأن Li7 TBR = 0.4، مع استخدام ليثيوم طبيعي حيث Li6 Fraction = 0.075 (7.5%). نحسب TBR الكلية: (1.2 × 0.075) + (0.4 × 0.925) = 0.09 + 0.37 = 0.46. هذه القيمة أقل بكثير من 1، مما يعني أن هذا التصميم لا يمكنه تحقيق الاكتفاء الذاتي من التريتيوم. لذلك، يحتاج مفاعل ITER إلى تخصيب الليثيوم-6 أو تحسين تصميم المفرخ لزيادة Li6TBR وLi7TBR. على سبيل المثال، إذا قمنا بتخصيب Li6 إلى 30% (0.3)، مع نفس Li6TBR وLi7TBR، نحصل على: (1.2×0.3)+(0.4×0.7)=0.36+0.28=0.64، لا تزال أقل من 1. لتحقيق TBR >1، يجب زيادة كفاءة التفاعل (Li6TBR وLi7TBR) أو رفع درجة التخصيب أكثر. هذا يوضح أهمية تصميم المفرخ واختيار المواد.
الحل
في أحد التصاميم المتقدمة، تم استخدام ليثيوم مخصب بنسبة 90% Li6 (Li6Fraction = 0.9). من محاكاة دقيقة، تم الحصول على Li6TBR = 1.8 وLi7TBR = 0.6. نحسب TBR الكلية: (1.8 × 0.9) + (0.6 × 0.1) = 1.62 + 0.06 = 1.68. هذه القيمة أعلى من 1.2، مما يتيح هامش أمان جيد لتغطية فقد التريتيوم أثناء الاستخراج والتخزين. هذا التصميم يفي بمتطلبات الاكتفاء الذاتي ويسمح بإنتاج تريتيوم إضافي لمفاعلات أخرى. يعتمد الحساب على معادلة بسيطة لكنها أساسية في فيزياء مفاعلات الاندماج.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة توليد التريتيوم.
قيم مُدخَلة قياسية
- نسبة Li6
- 50
- نسبة Li7
- 50
- كسر Li6
- 0.5
قيم مُدخَلة مرتفعة
- نسبة Li6
- 90
- نسبة Li7
- 90
- كسر Li6
- 0.85
قيم مُدخَلة منخفضة
- نسبة Li6
- 10
- نسبة Li7
- 10
- كسر Li6
- 0.1
قيم مُدخَلة قياسية
- نسبة Li6
- 30
- نسبة Li7
- 30
- كسر Li6
- 1
قيم مُدخَلة مرتفعة
- نسبة Li6
- 80
- نسبة Li7
- 80
- كسر Li6
- 1