Fuusioreaktoreihin maailmassa. Ensimmäinen fuusioreaktorin

Nykyään monet maat osallistuvat fuusiotutkimukseen. Johtajat ovat Euroopan unioni, Yhdysvallat, Venäjä ja Japani, kun taas Kiinan ohjelma, Brasiliassa, Kanadassa ja Koreassa kasvaa nopeasti. Aluksi fuusioreaktoreihin Yhdysvalloissa ja Neuvostoliitossa on kehittämiseen liittyvät ydinaseiden ja pysyi salassa, kunnes konferenssissa "Atoms for Peace", joka pidettiin Genevessä vuonna 1958. Perustamisen jälkeen Neuvostoliiton Tokamakin tutkimus ydinfuusion vuonna 1970 se on tullut "suuri science". Mutta kustannukset ja laitteiden monimutkaisuutta on kasvanut siihen pisteeseen, että kansainvälinen yhteistyö oli ainoa mahdollisuus päästä eteenpäin.

Fuusioreaktoreihin maailmassa

1970-luvulta lähtien, alussa kaupalliseen käyttöön fuusioenergian jatkuvasti lykätään 40 vuotta. Kuitenkin paljon on tapahtunut viime vuosina, joten tämä ajanjakso voidaan lyhentää.

Rakentanut useita tokamakit, kuten JET Euroopan, Britannian ja MASTO lämpöydinkoereaktorille TFTR Princeton, USA. Kansainvälinen ITER-hanke on parhaillaan rakenteilla Cadarachessa, Ranskassa. Se tulee suurin Tokamakin joka toimii vuosina 2020. Vuonna 2030 Kiinassa rakennetaan CFETR, joka ylittää ITER. Samaan aikaan Kiina tutkii kokeellisesti suprajohtava tokamak EAST.

Fuusioreaktoreihin muu - stellaraattorit - myös suosittu tutkijoita. Yksi suurimmista, LHD, liittyi Japanin National Institute for Fusion vuonna 1998. Sitä käytetään etsimään paras kokoonpano magneettisen plasman synnytystä. Saksalainen Max Planck -instituutin kaudeksi 1988-2002, tutkinut Wendelstein 7-AS reaktori Garchingissa, ja nyt - at Wendelstein 7-X, jonka rakentaminen kesti yli 19 vuotta. Toinen Stellaraattorikonseptin TJII toimi Madridissa, Espanjassa. Yhdysvalloissa Princeton laboratorio plasmafysiikkaa (PPPL), jossa hän rakensi ensimmäisen ydinfuusioreaktori tämäntyyppisiä 1951, vuonna 2008 se pysähtyi rakentaminen NCSX johtuen kustannusten ylitykset ja rahoituksen puuttuminen.

Lisäksi merkittäviä saavutuksia tutkimukseen inertia fuusio. Rakennus National Ignition Facility (NIF) arvoltaan $ 7 miljardia Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), rahoittaa National Nuclear Security Administration, valmistui maaliskuussa 2009, Ranskan Laser megajoulea (LMJ) aloitti työnsä lokakuuta 2014. Fuusioreaktoreihin käyttämällä lasereita toimitetaan muutaman miljardisosaa toisen noin 2.000.000 joulea valon energian tavoite koko on muutamia millimetrejä ja käynnistää ydinfuusioon. Päätavoitteena Nordisk LMJ on tutkimuksen tukea kansallisia ydinaseohjelmista.

ITER

Vuonna 1985 Neuvostoliitto aiotaan rakentaa seuraavan sukupolven tokamakin yhdessä Euroopassa, Japanissa ja Yhdysvalloissa. Työ tehtiin johdolla IAEA. Vuosina 1988-1990 se luotiin ensimmäiset luonnokset kansainvälisen lämpöydinkoereaktorin ITER, mikä tarkoittaa myös "way" tai "matka" latinaksi, jotta voidaan todistaa, että fuusio voi tuottaa enemmän energiaa kuin se absorboi. Kanadan ja Kazakstanin osallistuivat välittyy Euratomin ja Venäjän vastaavasti.

6 vuoden välein ITERin neuvosto hyväksyi ensimmäisen kompleksisen reaktorin suunnittelu perustuu vakiintuneeseen fysiikkaan ja teknologiaan arvoltaan $ 6 miljardia dollaria. Sitten Yhdysvaltain vetäytyi konsortio, joka pakotti puolittaa kustannukset ja muuttaa projektin. Tuloksena oli ITER-FEAT arvoltaan $ 3 miljardia dollaria., Mutta voit saavuttaa omavaraista reaktio, ja positiiviset voimatasapaino.

Vuonna 2003 Yhdysvalloissa jälleen yhdistäneet konsortion, ja Kiina ilmoitti haluavansa osallistua siihen. Tämän seurauksena vuoden 2005 puolivälissä, kumppanit sopivat ITERin rakentamisesta Cadaracheen Etelä-Ranskassa. EU ja Ranska ovat tehneet puolet 12,8 miljardia euroa, kun taas Japani, Kiina, Etelä-Korea, Yhdysvallat ja Venäjä - 10% kutakin. Japani tarjoaa korkean sisältämien komponenttien asennus maksaa IFMIFin 1000000000 tarkoitettu koemateriaaleista ja oli oikeus pystyttää seuraavaan testiin reaktorin. Kokonaiskustannukset ITERin sisältää puolet kustannuksista 10 vuoden rakentamisen ja puoli - 20 vuoden toiminnan. Intiasta tuli seitsemäs jäsen ITERin vuoden 2005 lopulla

Kokeet ovat aluksi vuonna 2018 kanssa vedyn käyttö, jotta vältetään aktivointi magneetteja. Käyttämällä DT plasmassa ei odoteta ennen 2026

Tarkoitus ITER - kehittää 500 megawatin (ainakin 400 sekuntia) käyttäen alle 50 mW ottoteho ilman sähkön tuottamiseen.

Dvuhgigavattnaya Demo koelaitoksen tuottaa suuren mittakaavan sähkön pysyvästi. Demo suunnittelu valmistuu vuoteen 2017 mennessä, ja sen rakentaminen alkaa 2024. Start tapahtuu vuonna 2033.

JET

Vuonna 1978 EU: ssa (Euratom, Ruotsi ja Sveitsi) ovat aloittaneet yhteisen eurooppalaisen JET-hankkeen Isossa-Britanniassa. JET on tällä hetkellä suurin toiminta tokamak maailmassa. Tällainen reaktori JT-60 toimii Japanin National Institute of fuusion, mutta vain JET voi käyttää deuterium-tritium polttoainetta.

Reaktori käynnistettiin 1983 ja se oli ensimmäinen kokeilu, jossa lämpöydinfuusion 16 MW pidettiin marraskuussa 1991 toisen 5 MW, ja vakaa virta deuterium-tritium plasma. Monet kokeita on suoritettu tutkimaan eri lämmityspiirien ja muita tekniikoita.

Lisäparannuksia koskevat JET lisätä kapasiteettiaan. Mast kompakti reaktori on kehitetty JET ja ITER on osa projektia.

K-STAR

K-STAR - Korean suprajohtava tokamak instituutti Fusion Studies (NFRI) Daejeonissa, joka tuotti ensimmäisen plasma vuoden 2008 puolivälissä. Tämä on pilottihanke ITER, joka on seurausta kansainvälisen yhteistyön. Tokamakin säde 1,8 m - ensimmäisessä reaktorissa käytetään suprajohtavien magneettien Nb3Sn, sama, jota käytetään ITER. Ensimmäisen vaiheen aikana, joka päättyi 2012, K-STAR oli osoittaa sellaisten perus- tekniikoita ja saavuttaa plasman pulssin kesto 20 sekuntia. Toisessa vaiheessa (2013-2017) on suorittaa tutkia uudistamisesta pitkä pulsseja jopa 300 s H-tilassa, ja siirtyminen hyvin AT-tilassa. Tarkoituksena kolmannen vaiheen (2018-2023) on saavuttaa korkea suorituskyky ja tehokkuus pitkällä pulssi tilassa. Vaiheessa 4 (2023-2025) testataan DEMO tekniikkaa. Laite ei pysty työskentelemään tritiumin DT ja polttoaineen käyttötarkoituksia.

K-DEMO

Suunniteltu yhteistyössä Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Yhdysvaltain energiaministeriön ja Etelä-Korean Institute NFRI, K-DEMO pitäisi olla seuraava askel kohti kaupallisia reaktoreiden jälkeen ITER, ja on ensimmäinen voimalaitos pystyy tuottamaan tehoa sähköverkkoon, nimittäin, 1000000 kilowattia muutaman viikon. Sen halkaisija on 6,65 m, ja se on yleinen moduuli Hankkeen tuottamat DEMO. Opetus-, tiede- ja teknologia Korean aikoo panostaa siihen noin biljoonaa Korean wonia ($ 941 miljoonaa euroa).

EAST

Kiinalainen pilotti parantunut suprajohtava tokamakiksi (EAST) Institute of Physics Kiinassa Hefee luotu vetyplasmalla lämpötila 50000000 ° C: seen ja pidetään se 102 sekuntia.

TFTR

Amerikkalainen laboratorio PPPL kokeellinen thermonuclear reaktorin TFTR työskenteli 1982-1997. Joulukuussa 1993 hän tuli ensimmäinen TFTR magneettisen tokamak, joka teki laajoja kokeiluja plasma deuterium-tritium. Seuraavassa reaktorissa tuotettu levy kontrolloitu teho 10,7 MW, ja vuonna 1995, kirjaa lämpötila saavutettiin ionisoitua kaasua on 510000000 ° C Kuitenkin asennus ei onnistunut nollatuloksen fuusiovoimalaitoksen, mutta on täyttänyt onnistuneesti Tavoitteena on suunnitella laitteisto, merkittävän panoksen ITERin.

LHD

LHD vuonna Japanin National Institute for ydinfuusion Toki Gifu prefektuurissa, oli suurin stellaraattori maailmassa. Käynnistäminen fuusioreaktorin tapahtui 1998, ja hän on osoittanut laatua plasman synnytyksen, verrattavissa muihin suuriin laitoksiin. Se saavutettiin 13,5 keV ioni lämpötilassa (noin 160000000 ° C) ja energia 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Jälkeen vuoden testaus, joka alkaa loppuvuodesta 2015, heliumin lämpötilan lyhyessä ajassa on saavuttanut 1000000 ° C Vuonna 2016 thermonuclear reaktoriin vetyplasmalla käyttäen 2 MW, lämpötila saavutti 80000000 ° C neljäsosa toisen. W7-X-stellaraattorin on maailman suurin, ja sen odotetaan olevan jatkuvassa käytössä 30 minuutin ajan. Kustannukset Reaktorin olivat € 1 miljardi.

NIF

National Ignition Facility (NIF) vuonna valmistui maaliskuussa 2009 Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) vuodessa. Käyttämällä 192 lasersäteitä, NIF on kykenee keskittämään 60 kertaa enemmän energiaa kuin mikään aikaisempi laser-järjestelmä.

kylmä fuusio

Maaliskuussa 1989 kaksi tutkijaa, amerikkalainen Stenli Pons ja Martin Fleischmann britti, sanoivat he ovat käynnistäneet yksinkertainen työpöydän kylmä fuusioreaktorin toimi huoneenlämpötilassa. Prosessi koostui elektrolyysissä raskaan veden käyttäen palladiumia elektrodi, jossa deuterium tumat väkevöitiin korkea tiheys. Tutkijat väittävät, että tuottaa lämpöä, joka voidaan selittää pelkästään ydin- prosessien sekä oli sivutuotteiden synteesin, mukaan lukien helium, tritiumia ja neutroneja. Kuitenkin muut kokeiluissa ei jäljitellä tätä kokemusta. Suurin osa tiedeyhteisön ei usko, että kylmä fuusio reaktorit ovat todellisia.

Matalan ydinreaktiot

Käynnistämä väitteet "kylmä fuusio" tutkimus jatkui alan vähän energiaa ydinreaktioita, joidenkin empiiristä tukea, mutta ei ole yleisesti hyväksytty tieteellinen selitys. Ilmeisesti, heikko ydin- vuorovaikutukset (eikä vahva voima, kuten ydinfission tai synteesi) käytetään luomaan ja kaapata neutroneita. Kokeet ovat tunkeutumisen vety tai deuterium katalyyttipedin läpi ja reaktio metallin kanssa. Tutkijat raportoivat havaitun energian vapautumista. Tärkein käytännön esimerkki on reaktio vedyn kanssa nikkeli- jauhe lämmön määrä, joka on suurempi kuin voidaan antaa minkä tahansa kemiallisen reaktion.