Kodolsintēzes reaktori pasaulē. Pirmais fusion reaktors

Mūsdienās daudzas valstis piedalās kodolsintēzes pētniecībā. Vadītāji ir Eiropas Savienība, ASV, Krieviju un Japānu, savukārt Ķīnas programma, Brazīlija, Kanāda un Koreja ir strauji pieaug. Sākotnēji kodolsintēzes reaktoru ASV un Padomju Savienību, ir saistīts ar attīstību kodolieroču un palika noslēpums līdz konferencē "Atoms mieram", kas notika Ženēvā 1958. gadā. Pēc izveides padomju TOKAMAK pētījuma kodolsintēzes 1970 tas ir kļuvis "lielā zinātne". Bet izmaksas un sarežģītību ierīces ir pieaudzis līdz vietai, ka starptautiskā sadarbība ir vienīgā iespēja, lai virzītos uz priekšu.

Kodolsintēzes reaktori pasaulē

Kopš 1970, sākums komerciālai izmantošanai kodolsintēzes enerģijas tiek pastāvīgi atlikta uz 40 gadiem. Tomēr daudz kas ir noticis pēdējos gados, padarot šo termiņu var saīsināt.

Built vairāki tokamaki, tostarp JET Eiropas, Lielbritānijas un MAST eksperimentālā kodoltermiskā reaktora TFTR Prinstonas ASV. Starptautiskā ITER projekts pašlaik ir izstrādes stadijā Kadarašā, Francijā. Tas kļūs par lielāko tokamaks kas darbosies gados 2020. 2030. gadā Ķīnā tiks būvēts CFETR, kas pārspēs ITER. Tikmēr Ķīna veic pētījumus par eksperimentālu supravadītāju TOKAMAK EAST.

Kodolsintēzes reaktori cita veida - stellaratorus - arī populārs starp pētniekiem. Viens no lielākajiem, LHD, pievienojās Japānas nacionālais institūts Fusion 1998. gadā. To lieto, lai meklētu labāko konfigurāciju magnētisko plazmas dzemdībām. Vācijas Maksa Planka institūtā par periodu no 1988. līdz 2002. gadam, veica pētījumu par Wendelstein 7-AS reaktora Garhingā, un tagad - pie Wendelstein 7-X, kura celtniecība ilga vairāk nekā 19 gadus. Vēl stellarator TJII darbojās Madridē, Spānijā. Jo ASV Prinstonas laboratorija plazmas fizikā (PPPL), kur viņš uzcēla pirmo kodoltermisko reaktoru šāda veida 1951. gadā, 2008. gadā tas pārtrauca celtniecību NCSX pateicoties izmaksu pārsniegumiem un finansējuma trūkums.

Turklāt ievērojami sasniegumi pētniecībā inerciālo kodolsintēze. Building Valsts Aizdedzes mehānisms (NIF) vērts $ 7 miljardi Lorensa Livermora National Laboratory (LLNL), ko finansē Valsts kodoldrošības administrācijai, tika pabeigta 2009. gada martā, Francijas Laser Mégajoule (LMJ) uzsāka darbu 2014. gada oktobrī. Kodolsintēzes reaktori, izmantojot lāzeri piegādāti dažu miljardās otru apmēram 2 miljoni džouli gaismas enerģiju pie mērķa lielums vairāku milimetru sākt kodolsintēzi. Galvenais mērķis NIF un LMJ ir pētījumi, lai atbalstītu valsts kodolieroču programmas.

ITER

1985. gadā Padomju Savienība ierosināja veidot nākamās paaudzes TOKAMAK kopā ar Eiropu, Japānu un ASV. Darbs tika veikts saskaņā ar SAEA. Laikā no 1988. līdz 1990. gadam tā tika izveidota pirmos uzmetumus Starptautiskā kodoltermiskā eksperimentālā reaktora ITER, kas nozīmē arī "ceļu" vai "ceļojumus" latīņu valodā, lai pierādītu, ka fusion var saražot vairāk enerģijas, nekā tas absorbē. Kanāda un Kazahstāna piedalījās starpniecību Euratom un Krievijas, attiecīgi.

Pēc 6 gadu ITER Padome apstiprināja pirmo komplekso reaktora dizainu, pamatojoties uz noteikta fizikas un tehnoloģiju vērts $ 6 miljardiem. Tad ASV atteicās no konsorcija, kas spiesti pusi samazināt izmaksas un mainīt projektu. Rezultāts bija ITER-FEAT vērts $ 3 miljardus., Bet jūs varat sasniegt patstāvīga reakciju, un varas pozitīvo bilanci.

2003. gadā ASV atkal pievienojās konsorcijs, un Ķīna paziņoja par savu vēlmi piedalīties tajā. Tā rezultātā 2005. gada vidū, partneri vienojās par ITER celtniecību Kadarašā Francijā dienvidos. ES un Francija ir veikuši pusi no EUR 12800000000, savukārt Japānas, Ķīnas, Dienvidkorejas, ASV un Krievijā - par 10% katrā. Japāna piedāvā augstas sastāvdaļas iekļauta uzstādīšana izmaksās IFMIF 1 miljards paredzēts testa materiāliem un bija tiesības uzcelt nākamo testa reaktoru. Kopējās izmaksas ITER ietilpst pusi izmaksas 10 gadu būvniecības un pusi - par 20 gadiem. Indija kļuva par septīto locekli ITER 2005. gada beigās

Eksperimenti ir sākt 2018 ar ūdeņradi izmanto, lai izvairītos aktivizēšanu no magnētiem. Izmantojot DT plazmu nav paredzama līdz 2026

Mērķis ITER - izstrādāt 500 megavatu (vismaz 400 sekundes), izmantojot mazāk nekā 50 W jaudu, kas bez elektrības ražošanai.

Dvuhgigavattnaya Demo demonstrēšana uzņēmums ražos liela mēroga ražošanu elektroenerģijas pastāvīgi. Demo konceptuālais projekts tiks pabeigts līdz 2017. gadam, un tā būvniecība sāksies 2024.. Sākt notiks 2033. gadā.

JET

In 1978, ES (Euratom, Zviedrija un Šveice) ir sākuši kopīgu Eiropas JET Lielbritānijā. pašlaik JET ir lielākais darba tokamaks pasaulē. Šāds reaktora JT-60 darbojas Japānas valsts institūts fusion, bet tikai JET var izmantot deitērija un tritija degvielu.

Reaktora tika uzsākta 1983. gadā un bija pirmais eksperiments, kurā kontrolē termokodolsintēzi līdz 16 MW notika 1991. gada novembrī uz otro 5 MW un stabilu strāvas padeve deitērija un tritija plazmā. Daudzi eksperimenti tika veikti, lai izpētītu dažādu apkures loki un citas metodes.

Turpmāki uzlabojumi attiecas JET palielinātu tās jaudu. MAST kompakta reaktors ir izstrādāta ar JET un ITER ir daļa no projekta.

K-STAR

K-STAR - Korejas supravadītāju tokamaks Nacionālais institūts Fusion Studies (NFRI) Daejeon, kas ražo savu pirmo plazmas 2008. gada vidū. Tas ir izmēģinājuma projekts, ITER, kas ir rezultāts starptautisko sadarbību. Tokamak rādiuss 1,8 m - pirmā reaktora nodarbina supravadītāju magnētu Nb3Sn, tas pats, kas tiks izmantoti ITER. Pirmajā posmā, kas beidzās 2012. gadā, K-STAR nācās pierādīt dzīvotspēju pamata tehnoloģijas un lai sasniegtu plazmas impulsa ilgumu līdz 20 sekundēm. Otrajā posmā (2013-2017) tiek veikts, lai izpētītu tās modernizāciju garas impulsus līdz 300 s H režīmā, un pāreju uz augsti AT režīmā. No trešā posma (2018-2023) mērķis ir panākt augstu veiktspēju un efektivitāti ilgākā impulsa režīmā. 4. solī (2023-2025), tiks pārbaudīta DEMO tehnoloģiju. Ierīce nav spējīga strādāt ar tritiju DT un degvielas veidiem.

K-DEMO

Izstrādāts sadarbībā ar Princeton plazmas fizikas laboratorija (PPPL) ASV Enerģētikas departamenta un Dienvidu Korejas institūta NFRI, K-DEMO būtu nākamais solis, lai izveidotu komerciālu reaktoru pēc ITER, un būs pirmā elektrostacija, kas spēj radīt pilnvaras elektrosistēmu, proti, 1 miljons kilovatus uz pāris nedēļām. Tās diametrs būs 6,65 m, un tas būs vispārēju moduli projekta DEMO radīto. Par Izglītības, zinātnes un tehnoloģijas Korejas ministrija plāno ieguldīt tajā aptuveni triljonu Korejas vonu ($ 941,000,000).

EAST

Ķīnas izmēģinājuma uzlabota supravadītāju tokamaks (EAST), kas Fizikas institūta Ķīnas Hefee izveidots ūdeņraža plazmas temperatūra 50 miljonu ° C, un tur to 102 sekundes.

TFTR

Amerikāņu laboratorija PPPL eksperimentālā kodoltermiskā reaktora TFTR strādāja no 1982. līdz 1997. gadam. 1993. gada decembrī viņš kļuva par pirmo TFTR magnētiskā tokamaks, kas veikti plaši eksperimentus ar plazmas deitērija un tritija. Turpmāk reaktors ražo ierakstu, atrodoties kontrolējamā jauda 10,7 MW, un 1995. gadā, ieraksts par temperatūras tika sasniegts jonizētu gāzi līdz 510 miljoniem ° C. Tomēr instalācija neizdevās līdzsvara kodolsintēzes enerģiju, bet ir veiksmīgi izpildīts mērķi projektēšanas aparatūru, veicot nozīmīgu ieguldījumu ITER.

LHD

LHD Japānas valsts institūts kodolsintēzes Toki, Gifu prefektūrā, bija lielākais stellarator pasaulē. Sākot kodolsintēzes reaktoru notika 1998. gadā, un viņš ir pierādījuši plazmas hermetizācijas kvalitāti, salīdzinot ar citām lielākajām iekārtām. Tā tika panākta 13,5 keV jonu temperatūru (aptuveni 160 miljonu ° C) un enerģiju 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Pēc pārbaudes gadā, kas sākas 2015. gadā beigās, hēlija temperatūra īsā laikā ir sasniedzis 1 miljonu ° C In 2016 termokodolreaktoru ar ūdeņraža plazmas, izmantojot 2 MW, temperatūra sasniegusi 80 miljonus ° C par vienu ceturtdaļu no otrā. W7-X stellaratora ir lielākais pasaulē, un tiek plānots pastāvīgi darbojas 30 minūtes. No reaktora izmaksas sasniedza € 1 miljardu.

NIF

Valsts Aizdedzes mehānisms (NIF), kas tika pabeigta, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) gadu 2009. gada martā. Izmantojot savus 192 lāzera starus, tad NIF spēj koncentrējas 60 reizes vairāk enerģijas nekā jebkura iepriekšējā lāzera sistēmu.

Cold Fusion

1989. gada martā, divi pētnieki, amerikāņu Stenli Pons un Martin Fleischmann brits, teica, ka viņi ir uzsākuši vienkāršs darbvirsmas auksts kodolsintēzes reaktoru, kas darbojas istabas temperatūrā. Process sastāvēja elektrolīzes smagā ūdens, izmantojot, piemēram pallādiju elektrodu, kurā deitērija kodoli tika koncentrētu ar augstu blīvumu. Pētnieki apgalvo, ka ražo siltumu, ko var izskaidrot tikai saistībā ar kodolenerģijas procesu, kā arī tur bija blakus produkti sintēzes, tostarp hēlija, tritija un neitroniem. Tomēr citi eksperimentētājiem neizdevās atkārtot šo pieredzi. Lielākā daļa zinātnieku aprindās uzskata, ka nav auksts fusion reaktori ir īsta.

Zema enerģijas kodolreakcijas

Uzsāka pretenzijas turpināja jomā zema enerģijas "Cold Fusion" pētniecības kodolreakciju, ar kādu empīriskiem atbalstu, bet nav vispārpieņemta zinātnisku izskaidrojumu. Acīmredzot, vāja kodolieroču mijiedarbība (un ne spēcīgs spēks, kā kodoldalīšanās vai sintēzē), tiek izmantoti, lai izveidotu un uztveršanas neitronu. Eksperimenti ietver iekļūšanu ūdeņraža vai deitērija caur katalizatora un reakciju ar metāla. Pētnieki ziņo novēroto enerģijas atbrīvošanu. Galvenais praktiskais piemērs ir reakcija no ūdeņraža ar niķeļa pulveri ar siltumu, skaits, kas ir lielāks nekā var sniegt jebkādu ķīmisko reakciju.