257 Shares 5761 views

reaktory fuzyjne świata. Pierwszy reaktor fuzji

Obecnie wiele krajów biorą udział w badaniach fusion. Liderami są Unia Europejska, Stany Zjednoczone, Rosja i Japonia, a Program Chiny, Brazylia, Kanada i Korea są szybko rośnie. Początkowo reaktory fuzyjne, w Stanach Zjednoczonych i Związku Radzieckiego zostały powiązane z rozwojem broni jądrowej i pozostał tajemnicą aż do konferencji „Atomy dla Pokoju”, która odbyła się w Genewie w 1958 roku. Po stworzeniu radzieckiej badań tokamaka fuzji jądrowej w 1970 roku stało się „Big Science”. Ale koszt i złożoność urządzeń wzrosła do tego stopnia, że współpraca międzynarodowa była jedyna okazja, aby ruszyć do przodu.

reaktory fuzyjne świata

Od 1970 roku, na początku komercyjnego wykorzystania energii termojądrowej jest stale odroczona do 40 lat. Jednak dużo działo się w ostatnich latach, dzięki czemu okres ten może ulec skróceniu.

Wbudowane kilka tokamaki, w tym JET Europejskiej, Brytyjczycy i MAST eksperymentalnego reaktora termojądrowego TFTR w Princeton, USA. Międzynarodowy projekt ITER jest obecnie w trakcie budowy w Cadarache we Francji. Stanie się największym tokamakiem który będzie działał w latach 2020. W 2030 roku Chiny będą budowane CFETR, który będzie przewyższać ITER. Tymczasem Chiny prowadzi badania nad eksperymentalnym nadprzewodzących tokamaka EAST.

reaktory fuzyjne innego rodzaju – stellaratory – również popularne wśród badaczy. Jeden z największych, LHD, dołączył do japońskiego Narodowego Instytutu Fusion w 1998 roku. Jest on stosowany, aby szukać najlepszej konfiguracji magnetyczne zamknięcie plazmy. Niemiecki Instytut Maxa Plancka w okresie od 1988 do 2002 roku prowadził badania na Wendelstein 7-AS reaktora w Garching, a teraz – w Wendelstein 7-X, którego budowa trwała ponad 19 lat. Innym stellaratora TJII pracuje w Madrycie, Hiszpania. W laboratorium Stany Zjednoczone Princeton fizyki plazmy (PPPL), gdzie zbudowano pierwszy reaktor fuzji jądrowej tego typu w roku 1951, w roku 2008 zatrzymał budowę NCSX powodu przekroczenia kosztów i braku funduszy.

Ponadto, znaczące osiągnięcia w badaniach inercyjnej fuzji. Instrument budynek Narodowy zapłonu (NIF) wart $ 7 mld USD na Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), finansowane przez National Nuclear Security Administration, została zakończona w marcu 2009 roku, francuska Laser Megajoule (LMJ) rozpoczął pracę w październiku 2014 r. Reaktory fuzyjne przy użyciu laserów dostarczane w ciągu kilku miliardowych drugim przybliżeniu 2000000 dżuli energii światła na docelowej wielkości kilku milimetrów do rozpoczęcia syntezy jądrowej. Głównym celem NIF i LMJ są badania w celu wsparcia krajowych programów broni jądrowej.

ITER

W 1985 roku Związek Radziecki zaproponował zbudowanie nowej generacji TOKAMAK wraz z Europy, Japonii i Stanach Zjednoczonych. Prace prowadzono pod auspicjami MAEA. W okresie od 1988 do 1990 roku został utworzony pierwsze projekty Międzynarodowego eksperymentalnego reaktora termojądrowego ITER, co oznacza także „drogę” albo „podróży” w języku łacińskim, w celu udowodnienia, że fuzja może produkować więcej energii niż pochłania. Kanada i Kazachstan uczestniczył za pośrednictwem Euratomu i Rosji, odpowiednio.

Po 6 latach Rada ITER zatwierdziła pierwszą złożoną konstrukcję reaktora na podstawie ustalonej fizyki i technologii o wartości $ 6 mld dolarów. Następnie USA wycofały się z konsorcjum, które zmuszone do zmniejszenia o połowę koszty i zmienić projekt. Wynik był ITER-FEAT wart $ 3 mld dol., Ale można osiągnąć samowystarczalnego reakcyjnej i dodatni bilans energii.

W 2003 roku Stany Zjednoczone po raz kolejny dołączył do konsorcjum, a Chiny ogłosiły chęć uczestniczenia w nim. W rezultacie, w połowie 2005 roku, partnerzy zgodzili się na budowę ITER w Cadarache w południowej Francji. Unia Europejska i Francja dokonały połowa z 12,8 mld EUR, podczas gdy w Japonii, Chinach, Korei Południowej, Stanów Zjednoczonych i Rosji – 10% każdy. Japonia zapewnia wysokie składniki zawarte koszt instalacji IFMIF 1 miliard przeznaczony do materiałów testowych i miał prawo do wyprostowany następnego testu reaktora. Całkowity koszt projektu ITER obejmuje połowę kosztów budowy 10-letniej, a druga połowa – na 20 lat eksploatacji. Indie stały się siódmym członkiem ITER pod koniec 2005 roku

Doświadczenia rozpocząć 2018 przy użyciu wodoru w celu uniknięcia aktywację magnesów. Korzystanie z plazmy DT nie należy się spodziewać przed 2026

Celem ITER – opracowanie 500 MW (co najmniej 400 sekund) przy mocy wejściowej mniej niż 50 mW bez generowania energii elektrycznej.

Dvuhgigavattnaya demo demonstracja fabryka będzie produkować na dużą skalę produkcję energii elektrycznej na stałe. Demo projekt koncepcyjny zostanie zakończona w 2017 roku, a jego budowa rozpocznie się w 2024 roku. Start odbędzie się w 2033 r.

JET

W 1978 roku UE (Euratom, Szwecja i Szwajcaria) rozpoczęły wspólny europejski projekt JET w Wielkiej Brytanii. JET jest obecnie największym tokamakiem operacyjny na świecie. Taki reaktor JT-60 pracuje w Narodowym Instytucie japońskiej fuzji, ale tylko JET mogą wykorzystywać paliwa deuteru i trytu.

Reaktor został uruchomiony w 1983 roku i był to pierwszy eksperyment, w którym kontrolowana synteza termojądrowa do 16 MW odbył się w listopadzie 1991 roku po raz drugi 5 MW i stabilne zasilanie osocza deuteru i trytu. Wiele eksperymenty zostały przeprowadzone w celu zbadania różne obiegi grzewcze i inne techniki.

Kolejne ulepszenia dotyczą JET zwiększyć jego pojemność. MAST kompaktowy reaktor został opracowany z JET i ITER jest częścią projektu.

K-STAR

K-STAR – koreański nadprzewodzących tokamakiem Narodowy Instytut Badań Fusion (NFRI) w Daejeon, która wyprodukowała swoją pierwszą plazmę w połowie 2008 roku. Jest to pilotażowy projekt ITER, która jest wynikiem współpracy międzynarodowej. Tokamakiem promień 1,8 m – pierwszy reaktor z wykorzystaniem cewek nadprzewodzących Nb3Sn, ten sam, który będzie stosowany w ITER. Podczas pierwszego etapu, który zakończył się w 2012 roku, K-STAR musiał udowodnić rentowności podstawowych technologii oraz osiągnięcie impulsu plazmy do 20 sekund. W drugim etapie (2013-2017) prowadzi się w celu zbadania modernizacji długie impulsy do 300 s w trybie H, a przejście do wysoce W trybie. Celem trzeciej fazie (2018-2023), to w celu osiągnięcia wysokiej wydajności i skuteczności sposobu długi impuls. W etapie 4 (2023-2025), bada się technologię Demo. Urządzenie nie jest w stanie pracować z trytem DT i paliw zastosowań.

K-demo

Zaprojektowany we współpracy z Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) amerykańskiego Departamentu Energii i południowokoreańskiego Instytutu NFRI, K-DEMO powinien być następny krok w kierunku stworzenia reaktorów komercyjnych po ITER i będzie pierwszą elektrownią w stanie generować energię do sieci elektrycznej, a mianowicie 1 milion kilowatów do kilku tygodni. Jego średnica będzie 6,65 m, i będzie miał moduł koc generowany przez DEMO projektu. Ministerstwo Edukacji, Nauki i Technologii Korei planuje zainwestować w nim około biliona wonów koreańskich ($ 941 milionów).

EAST

Chiński pilota ulepszone nadprzewodzące tokamakiem (East) w Institute of Physics w Chinach Hefee utworzony wodoru temperatury plazmy 50 milionów ° C i utrzymywano ją przez 102 sekund.

TFTR

Amerykańskie laboratorium PPPL eksperymentalny reaktor termojądrowy TFTR pracował od 1982 do 1997 roku. W grudniu 1993 roku został pierwszym TFTR tokamakiem magnetyczne, które przeprowadzili rozległe eksperymenty z osocza deuteru i trytu. W dalszej części, w reaktorze wytwarza się zapisania podczas kontrolowanej mocy 10,7 MW, w 1995 roku, rekord temperatury uzyskano zjonizowany gaz do 510 milionów ° C. Jednak instalacja nie powiedzie energii termojądrowej rentowności, ale jest z powodzeniem spełniony cel projektowania sprzętu, wnosi znaczący wkład do projektu ITER.

LHD

LHD w Instytucie japońskiego Narodowego fuzji jądrowej w Toki, Gifu prefekturze był największym stellaratora na świecie. Począwszy reaktor fuzja miała miejsce w 1998 roku, a on wykazał jakość utrzymywania plazmy, porównywalne do innych dużych instalacjach. To zostało osiągnięte 13,5 temperatury keV jonów (około 160 milionów ° C) i 1,44 MJ energii.

Wendelstein 7-X

Po roku testów, rozpoczynający się pod koniec 2015 roku, temperatura helu w krótkim czasie osiągnęła 1.000.000 ° C. W 2016 r termojądrowa reaktora plazmowego wodoru, z użyciem 2 MW temperatura osiągnęła 80 ° C w ciągu milionów ćwierć sekundy. W7-X stellaratora jest największym na świecie i planuje być w ciągłej pracy przez 30 minut. Koszt reaktora wynosiła 1 mld €.

NIF

Narodowy Instrument zapłonu (NIF) w ukończono w marcu 2009 roku, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) roku. Wykorzystując swoje 192 wiązek laserowych, NIF jest w stanie koncentrować się 60 razy więcej energii niż jakikolwiek poprzedni system laserowy.

zimna fuzja

W marcu 1989 roku dwaj naukowcy, amerykański Stenli Pons i Martin Fleischmann Brytyjczyk powiedział, że uruchomiliśmy prosty stacjonarny reaktor zimnej fuzji, działający w temperaturze pokojowej. Proces polegał na elektrolizie w ciężkiej wodzie, stosując elektrodę palladu, w których jądro deuteru zatęża o wysokiej gęstości. Naukowcy uważają, że wytwarza ciepło, które można wyjaśnić tylko pod względem procesów jądrowych, a także były produkty uboczne syntezy, w tym helu, tryt i neutronów. Jednak inni eksperymentatorzy nie powielać tego doświadczenia. Większość społeczności naukowej nie wierzy, że reaktory zimnej fuzji są prawdziwe.

Reakcje jądrowe niskoenergetyczne

Zainicjowany przez roszczeń „zimnej fuzji” badania kontynuowano w dziedzinie niskoenergetycznych reakcji jądrowych, z jakiegoś empirycznego wsparcia, ale nie jest powszechnie akceptowane wyjaśnienie naukowe. Oczywiście, słabe oddziaływanie jądrowe (a nie z dużą siłą, ponieważ w rozszczepienia jądrowego lub syntezy) są wykorzystywane do tworzenia i wychwytywanie neutronów. Eksperymenty przenikania wodoru obejmują deuter i przez złoże katalizatora i reakcję metalu. Naukowcy zgłaszać zaobserwowane uwalnianie energii. Głównym Konkretnym przykładem jest reakcją wodoru z proszku niklowego z ciepła, których liczba jest większa niż może dać żadnej reakcji chemicznej.