Fúzny reaktory vo svete. Prvý reaktor Termojadrové

Dnes, mnoho krajín sa zúčastňuje výskumu fúzie. Vodcovia sú Európska únia, Spojené štáty, Rusko a Japonsko, pričom Čína je programom, Brazília, Kanada, Kórea sa rýchlo zvyšuje. Spočiatku, fúzny reaktory v Spojených štátoch a Sovietskom zväze boli spojené k vývoju jadrových zbraní a zostal tajomstvom až do konferencie "Atómy pre mier", ktorá sa konala v Ženeve v roku 1958. Po vzniku Sovietskeho tokamaku výskumu jadrovej fúzie v roku 1970 sa stal "veľkou vedu". Ale náklady a zložitosť zariadenia vzrástla do tej miery, že medzinárodná spolupráca bola jediná príležitosť napredovať.

Fúzny reaktory vo svete

Od roku 1970, začiatok komerčného využitia termojadrovej energie sa neustále odkladá za posledných 40 rokov. Avšak, veľa sa stalo v posledných rokoch, čo môže byť táto lehota skrátená.

Vstavané niekoľko tokamaky vrátane JET európskej, britský a MAST termonukleárny experimentálny reaktor TFTR v Princeton, USA. Projekt medzinárodnej ITER je v súčasnej dobe vo výstavbe v Cadarache vo Francúzsku. To sa stane najväčší tokamak, ktorý vydrží v rokoch 2020. V roku 2030 bude Čína postavený CFETR, ktorý prekoná ITER. Medzitým Čína vykonáva výskum na experimentálnom supravodivého tokamaku na východ.

Fúzny reaktory iný typ - stelarátory - tiež populárne medzi výskumníkmi. Jeden z najväčších, LHD, vstúpil do japonskej Národný inštitút pre fúzie v roku 1998. Používa sa pre vyhľadanie najlepšie konfiguráciu magnetického väzenia plazmy. Nemecký Inštitút Maxa Plancka pre obdobie od roku 1988 do roku 2002, robil výskum na Wendelstein 7-AS reaktora v Garchingu, a teraz - na Wendelstein 7-X, ktorého stavba trvala viac ako 19 rokov. Ďalšie stelarátor TJII prevádzkovaný v Madride, Španielsko. V Spojených štátoch Princeton laboratórium fyziky plazmy (PPPL), kde postavil prvý jadrová fúzny reaktor tohto typu v roku 1951, v roku 2008 zastavil výstavbu NCSX kvôli prekročenia nákladov a nedostatku finančných prostriedkov.

Okrem toho významné úspechy v oblasti výskumu inerciálnej fúzie. Budova National Ignition Facility (NIF) v hodnote 7 miliárd $ v Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), financovaný Národným úradom pre jadrovú bezpečnosť, bola dokončená v marci 2009, francúzska Laser Megajoule (LMJ) začala činnosť v októbri 2014. Fúzny reaktory pomocou laserov dodanej počas niekoľkých miliardtina sekundy približne 2 milióny joulov svetelnej energie na cieľové veľkosti niekoľkých milimetrov, kto jadrovej fúzie. Hlavným cieľom NIF a LMJ je výskum na podporu národných programov jadrových zbraní.

ITER

V roku 1985, Sovietsky zväz plánuje výstavba novej generácie tokamak spoločne s Európou, Japonskom a Spojenými štátmi. Práca bola vykonaná pod záštitou MAAE. V období od roku 1988 do roku 1990 bol vytvorený prvý návrhmi Medzinárodný termonukleárny experimentálny reaktor ITER, čo tiež znamená "spôsob" alebo "cestovanie" v latinčine, aby sa preukázalo, že fúzia môže produkovať viac energie, než absorbuje. Kanada a Kazachstanu sa zúčastnilo sprostredkovaný Euratomu a Ruska, resp.

Po 6 rokoch rada ITER schválila prvý zložitú konštrukciu reaktora na základe stanoveného fyziky a technológie v hodnote 6 miliárd $. Potom sa USA stiahli z konzorcia, ktoré nútený polovicu nákladov a zmeniť projekt. Výsledkom bol ITER-FEAT v hodnote $ 3 miliarda., Ale môžete dosiahnuť sebestačné reakcie a pozitívnu rovnováhu síl.

V roku 2003 sa Spojené štáty opäť pripojila ku konzorciu, a Čína oznámili svoje želanie podieľať sa na ňom. Výsledkom je, že v polovici roka 2005, sa partneri dohodli na výstavbe reaktora ITER v Cadarache v južnom Francúzsku. EÚ a Francúzsko urobili polovicu z 12,8 mld EUR, zatiaľ čo v Japonsku, Číne, Južnej Kórei, Spojených štátoch a Rusku - 10% každý. Japonsko poskytuje vysoké komponenty obsiahnuté náklady na inštaláciu IFMIF 1 miliardu určenú pre testovaných materiálov a mal právo postaviť ďalší test reaktora. Celkové náklady na projekt ITER zahŕňa polovicu náklady na výstavbu 10 rokov a polovicu - na 20 rokov prevádzky. India sa stala siedmym členom ITER na konci roka 2005

Experimenty sú začať v roku 2018 s použitím vodíka, aby sa zabránilo aktivácii magnetov. Použitie plazmy DT sa neočakáva skôr ako v roku 2026

Účelom ITER - rozvíjať 500 megawatt (aspoň pre 400 sekúnd) pomocou príkon menej ako 50 mW bez generovania elektriny.

Dvuhgigavattnaya Demo ukážka závod bude vyrábať vo veľkom meradle výrobu elektriny trvalo. Demo koncepčný návrh bude dokončená v roku 2017 a jeho výstavba bude zahájená v roku 2024. Štart sa bude konať v 2033.

JET

V roku 1978 EÚ (Euratom, Švédsko a Švajčiarsko) začali spoločný európsky projekt JET vo Veľkej Británii. JET je v súčasnej dobe najväčší prevádzkový tokamak na svete. Takýto reaktor JT-60 pracuje v japonskej Národný inštitút pre fúzie, ale iba JET môžu použiť deutéria a trícia palivo.

Reaktor sa začal v roku 1983 a bola prvou pokus, v ktorom bola riadená termonukleárna fúzia do 16 MW sa konala v novembri 1991 na druhej 5 MW a stabilné energie do deutéria a trícia plazmy. Mnoho pokusov boli vykonané na štúdium rôzne vykurovacie okruhy a ďalšie techniky.

Ďalšie vylepšenia sa týkajú JET zvýšiť svoju kapacitu. MAST kompaktný reaktor je vyvíjaný s JET a ITER je súčasťou projektu.

K-STAR

K-STAR - kórejský supravodivý tokamak National Institute for Fusion štúdií (NFRI) v Daejeon, ktoré produkoval jeho prvá plazma v polovici roka 2008. Ide o pilotný projekt ITER, ktorý je výsledkom medzinárodnej spolupráce. Tokamak polomer 1,8 m - prvý reaktor používajúci supravodivé magnety Nb3Sn, rovnaké, ktoré budú použité v ITER. Počas prvej fázy, ktorý skončil v roku 2012, K-STAR musela preukázať životaschopnosť základné technológie a pre dosiahnutie trvania plazma impulzu na 20 sekúnd. V druhej fáze (2013-2017) sa vykonáva pre štúdium jeho modernizáciu dlhé pulzy až 300 s v režime H, a prechod na vysoko AT režimu. Účelom tretej fázy (2018-2023), je pre dosiahnutie vysokého výkonu a účinnosti v móde s dlhým impulzov. V kroku 4 (2023-2025), budú testované DEMO technológie. Prístroj nie je vhodný pre prevádzku s tríciom DT a palivové účely.

K-DEMO

Navrhnuté v spolupráci s Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) amerického ministerstva energetiky a juhokórejským inštitútom NFRI, K-DEMO by malo byť ďalším krokom k vytvoreniu komerčných reaktorov po ITER, a bude prvý elektráreň schopné generovať energiu do elektrickej siete, menovite 1 milión kilowattov až za niekoľko týždňov. Jeho priemer bude 6,65 m, a to bude mať plošnú modul generované DEMO projektu. Ministerstvo školstva, vedy a technológie Kórejskej plánuje investovať do neho asi bilión kórejský won (941 miliónov $).

EAST

Čínsky pilot zlepšil supravodivý Tokamak (EAST) v Ústave fyziky v Číne Hefei vytvorený vodíka plazma 50 miliónov ° C a udržiava sa na 102 sekúnd.

TFTR

Americká laboratórium PPPL experimentálny termonukleárny reaktor TFTR pracoval od roku 1982 do roku 1997. V decembri 1993 sa stal prvým TFTR magnetický tokamak, ktorý robil rozsiahle experimenty s plazmou deutéria a trícia. V nasledujúcom texte sa reaktor produkoval záznam zatiaľ čo riadené napájanie 10,7 MW, a v roku 1995, záznam teploty bolo dosiahnuté ionizovaný plyn na 510 miliónov ° C. Inštalácia však neuspela zvratu termojadrovej energie, ale je úspešne splnený cieľ návrhu hardvéru, čo významne prispieva k ITER.

LHD

LHD v japonskom Národnom ústave pre jadrovú fúziu v Toki, Gifu prefektúra, bol najväčší stelarátor na svete. Spustenie fúzny reaktor sa konala v roku 1998, a sa preukázal kvalitu väzenia plazmy, čo je porovnateľné s inými hlavnými zariadení. To bolo dosiahnuté 13,5 teploty keV iónov (približne 160 miliónov ° C) a energiu 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Po roku testovania, ktoré začína na konci roka 2015 dosiahla teplota hélium v krátkom čase 1 milión ° C. V roku 2016 termonukleárny reaktor s vodíkovou plazmou s použitím 2 MW, teplota dosiahne 80 miliónov ° C počas štvrť sekundy. W7-X stelarátor je najväčší na svete a predpokladá sa, byť v nepretržitej prevádzke po dobu 30 minút. Náklady reaktora predstavovali 1 miliardu €.

NIF

National Facility zapaľovania (NIF) vo bola dokončená v marci 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ročne. Prostredníctvom svojich 192 laserových lúčov, NIF je schopný sústrediť 60 krát viac energie než predchádzajúce laserového systému.

studená fúzia

V marci 1989, dva výskumníci, American stenly Pons a Martin Fleischmann Brit, povedal, že spustila jednoduchý desktop chladný fúzny reaktor, pracujúci pri izbovej teplote. Tento proces spočíva v elektrolýze ťažkej vody, za použitia palladiového elektródy, v ktorom boli deutérium jadra koncentrovaná s vysokou hustotou. Výskumníci tvrdia, že produkuje teplo, ktoré možno vysvetliť len z hľadiska jadrovej procesov, rovnako ako boli vedľajšie produkty syntézy, vrátane hélia, trícium a neutrónov. Avšak, iní experimentátori nepodarilo zopakovať túto skúsenosť. Väčšina vedeckej komunity neverí, že chladný fúzny reaktory sú skutočné.

Nízkoenergetické jadrové reakcie

Iniciované tvrdením "studenej fúzie" pokračoval výskum v oblasti nízkoenergetických jadrových reakcií, s nejakou empirickou podporu, ale nie je všeobecne prijímanej vedecké vysvetlenie. Je zrejmé, že slabý nukleárna interakcie (a nie silný sila, ako v jadrovej štiepenie alebo syntézou), sa používajú na vytváranie a zachytenie neutrónov. Experimenty zahŕňajú prenikaniu vodíka alebo deutéria cez lôžka katalyzátora a reakcia s kovom. Vedci hlásia pozorované uvoľňovanie energie. Hlavným praktickým príkladom je reakcia vodíka s práškového niklu s teplom, je počet, ktorý je väčší, než môže poskytnúť žiadnu chemickú reakciu.