Ha a termonukleáris erőmű épül. Thermonukleáris reaktor e.p.



Miért kezdődött. Az "energias kihívás" a következő tényezők kombinációjának következtében keletkezett:


1. Az emberiség óriási energiát fogyaszt.


Jelenleg az energiafogyasztás a világon körülbelül 15,7 terravatt (TVT). Ennek a nagyságnak a megosztása a bolygó populációjához, személyenként 2400 wattot kapunk, amely könnyen értékelhető és benyújtható. Az egyes rezidensek által fogyasztott energia (beleértve a gyermekeket is) energiát megegyezik a 24 tűzhely elektromos lámpák 24 órás működésével. Azonban az energia fogyasztásának a bolygón nagyon egyenetlen, mivel sok országban nagyon nagy, és másokban jelentéktelenül. Fogyasztás (egy személy szempontjából) 10,3 kW az Egyesült Államokban (az egyik rekordérték), az Orosz Föderációban, az Egyesült Királyságban, de másrészt csak egyenlő 0,21 kW Bangladesben (az USA-ban az energiafogyasztás szintjének 2% -a!).


2. A világ energiafogyasztásának drasztikusan növekszik.


A Nemzetközi Energiaügynökség (2006) előrejelzése szerint a világ energiafogyasztása 2030-ra 50% -kal kell növekednie. Természetesen a fejlett országok természetesen további energiát jelenthetnek, de ez a növekedés szükséges ahhoz, hogy a szegénységből származó fejlődő országok lakosságát biztosítsák, ahol az 1,5 milliárd ember akut hiányát tapasztalja elektromos energia.



3. Jelenleg a világ által fogyasztott világ 80% -át a fosszilis tüzelőanyagok égetésével hozták létre (olaj, szén és gáz), amelynek alkalmazása:


a) potenciálisan befolyásolja a katasztrofális környezeti változások veszélyét;


b) elkerülhetetlenül véget kell vetnie.


Ami egyértelmű, hogy most fel kell készülnünk a korszak végére a fosszilis tüzelőanyag-típusok használatával


Jelenleg az atomerőművek széles skáláján vannak, amelyet a megosztott reakciók során felszabadított energiával nyerünk. atom gabonafélék. Minden lehetséges módon kell megoldania az ilyen állomások létrehozását és fejlesztését, azonban figyelembe kell venni, hogy a munkájuk egyik legfontosabb anyagainak (olcsó urán) tartalékai is teljes mértékben költözhetők a Következő 50 év. A divízióalapú energetikai magok lehetőségeit (és kell) jelentősen bővíteni kell a hatékonyabb energiaciklusok használatával, amelyek szinte kétszerese a kapott energiát. Ennek az irányban az energia kialakításához szükséges, hogy reaktorokat kell létrehozni a tóriumon (az úgynevezett tórium-testvér-reaktorok vagy reaktorok szorzása), amelyben a forrású urán, amelynek következtében több tórium van Az adott anyag alatt kapott energia teljes mennyisége 40-szer nő. A Plutonium Bruizers létrehozása a gyors neutronokon, amelyek sokkal hatékonyabbak, mint az urán reaktorok, amelyek jelentősen hatékonyabbak, mint az energia. Lehetséges, hogy ezeknek a területeknek a fejlesztése új, nem szabványos módszereket kell kidolgoznia az urán (például a tengervízből, amely úgy tűnik, hogy a legmegfelelőbbnek tűnik).


Termonukleáris erőművek


Az ábrán látható sématikus rendszer (a készülék skálájának betartása és a termonukleáris erőmű működésének elvének megfelelően. A központi részben van egy toroid (buborék formájában), amelynek térfogata ~ 2000 m3, teleium-deutérium (T-D) plazmával 100 m ° C feletti hőmérsékletre melegítve van. A szintézis-reakció (1) alatt kialakított neutronok elhagyják a "mágneses palackot", és az ábrán látható héjba esnek körülbelül 1 m vastagsággal.



A héj neutronok belsejében lítiumatomokkal szembesülnek, ami reakciót eredményez a trícium képződésére:


neutron + lítium → hélium + Tritmium


Ezenkívül a rendszerben versengő reakciók (trícium formázása nélkül) a rendszerben, valamint a további neutronok felszabadulásával járó reakciók is előfordulnak, amelyek ezután trícium képződéséhez vezetnek (a további neutronok felszabadulása jelentősen javítható, például, például, például, a bererlium atomok bevezetésével a héjba és az ólomba). Az általános következtetés az, hogy ebben a telepítésben (a legalábbElméletileg) A nukleáris szintézis reakciója bekövetkezik, hogy melyik trícium alakul ki. Ugyanakkor a három általánosabb trícium mennyisége nemcsak a létesítmény igényeit is biztosítja, hanem kissé nagy, ami tríciumot és új létesítményeket biztosít. Ez a munka fogalma, amelyet az alábbiakban ismertetett ITER-reaktoron ellenőrizni és végrehajtani kell.


Ezenkívül a neutronoknak fel kell melegíteniük a héjat az úgynevezett kísérleti növényekben (amelyben ezeket a "rendes" szerkezeti anyagokhoz viszonyítva) körülbelül 400 ° C-ra kell alkalmazni. A jövőben olyan fejlett létesítményeket kell létrehozni, amelyek 1000 ° C feletti fűtőfűtési hőmérsékletű fűtési hőmérsékletet biztosítanak, amelyet a legújabb nagy szilárdságú anyagok (például szilícium-karbid kompozíciói) segítségével lehet elérni. A héjban felszabadított hőt, mint a hagyományos állomásoknál, az elsődleges hűtőhurok egy hűtőfolyadékkal (például víz vagy hélium) van kiválasztva, és a másodlagos áramkörre továbbítják, ahol vízgőzzel állítjuk elő, amely a turbinába szállítják.


1985 - A Szovjetunió javasolta a következő generációs Tokamak telepítését, négy vezető ország tapasztalatait a termonukleáris reaktorok létrehozásához. Az Amerikai Egyesült Államok Japánnal és az Európai Közösséggel együtt javaslatot terjesztett elő a projekt végrehajtására.



Jelenleg Franciaországban az alábbiakban leírt nemzetközi Tokamak kísérleti reaktor (nemzetközi Tokamak kísérleti reaktor) folyamatban van, amely az első Tokamak képes plazma.


A legfejlettebb meglévő berendezések A tocamak típusa hosszú ideje elérte a hőmérsékletet körülbelül 150 mm ° C, közel a termonukleáris állomás működéséhez szükséges értékekhez, de az ITER reaktornak az első nagyszabású energia beállításnak kell lennie hosszú működés. A jövőben jelentősen javítani kell a működésének paramétereit, amely először is megköveteli, növeli a nyomást a plazmában, mivel az adott hőmérsékleten lévő magok magjainak szellőzőnyílása arányos a téren a nyomás. A fő tudományos probléma ugyanakkor kapcsolódik azzal a ténnyel kapcsolatban, hogy a plazmában való növekvő nyomás nagyon összetett és veszélyes instabilitás, az instable üzemmódok.



Miért van szükségünk rá?


A nukleáris szintézis fő előnye, hogy üzemanyagként csak egy nagyon kis mennyiségű anyag nagyon gyakori a természetben. A leírt beállításokban a nukleáris szintézis reakciója hatalmas mennyiségű energia elosztásához vezethet, tízmilliószor nagyobb, mint a hagyományos kémiai reakciók (például a fosszilis tüzelőanyag-égés) standard hőtermelésének. Összehasonlításképpen rámutatunk arra, hogy az 1 gigavatt (GW) kapacitással rendelkező hőerőmű működéséhez szükséges szén mennyisége 10 000 tonna (tíz vasúti autó), és ugyanazon teljesítmény termonukleáris telepítése A D + T keverék csak körülbelül 1 kilogrammját fogyasztja.


A deutérium stabil hidrogén izotóp; A hétköznapi víz 3350 molekuláinak egyike, a hidrogénatomok egyike helyettesíti a Deuterium (a nagy robbanás örökségét). Ez a tény teszi könnyű megszervezni a meglehetősen olcsó megszerzését a szükséges mennyiségű deutériumot a vízből. Összetettebb a trícium megszerzéséhez, ami instabil (felezési idő körülbelül 12 éves, amelynek eredményeképpen a tartalma elhanyagolható) azonban a fentiekben látható módon a trícium közvetlenül a termonukleáris üzemben történik a neutron reakció litonokkal.



Így a termonukleáris reaktor kezdeti üzemanyag a lítium és a víz. A lítium hagyományos fém, amelyet széles körben használnak a háztartási készülékekben (az elemeknél mobiltelefonok stb.). A fentebb leírt telepítés, még a hiányossági hatékonyság figyelembevételével is képes lesz 200 000 kW / óra elektromos energiát termelni, ami egyenértékű a 70 tonna szénen található energiával. A szükséges mennyiségű lítium egy számítógép egy számítógépen található, és a deutérium mennyisége 45 liter vízben van. A fenti érték megfelel a modern villamosenergia-fogyasztásnak (az egyik személy) az EU-országokban 30 éve. Az a tény, hogy az ilyen jelentéktelen lítium ilyen számos villamos energiának (CO2-kibocsátás nélkül és a legkisebb légszennyezés nélkül) kifejlesztését biztosítja, meglehetősen komoly érv a termonukleáris energia leggyorsabb és energetikai fejlődésének (minden nehézség és probléma ellenére ) És még a posztpoint bizalom nélkül is bizalommal az ilyen kutatás sikere.


A mérsékelteknek elegendőnek kell lenniük több millió éve, és a könnyen előállított lítium tartalékai elégségesek ahhoz, hogy több száz évig biztosítsák az igényeket. Még ha lítiumtartalék is sziklák Elfogyott, vízből előállíthatjuk, ahol elegendően magas koncentrációban (100-szor jobb az urán koncentrációja), hogy termelése gazdaságilag megfelelő.



A kísérleti termonukleáris kísérleti reaktor Kadarash város közelében épült Franciaországban. Az ITER projekt fő feladata az ipari méretű szabályozott termonukleáris szintézis reakció megvalósítása.


A termonukleáris tüzelőanyag tömegének egysége, amely körülbelül 10 milliószor nagyobb energiát termel, mint amikor ugyanolyan mennyiségű ökológiai üzemanyag égetése, és körülbelül százszor több, mint amikor az urán nukleei hasítás a jelenlegi NPP-k reaktoraiban. Ha a tudósok és a tervezők számításai indokoltak, akkor az emberiség kimeríthetetlen energiaforrást ad.


Ezért számos ország (Oroszország, India, Kína, Korea, Kazahsztán, USA, Kanada, Japán, az Európai Unió országai) egyesült erőfeszítéseiket egy nemzetközi termonukleáris kutatási reaktor létrehozására - számos új energiatermelésre.


Az ITER olyan telepítés, amely a hidrogénatomok és tríciumok (hidrogén-izotóp) szintézisének feltételeit eredményezi, amelynek eredményeképpen egy új atom képződik - hélium atom. Ezt a folyamatot egy hatalmas energiafutás kíséri: a plazma hőmérséklete, amelyben a termonukleáris reakció vége körülbelül 150 millió Celsius fok (összehasonlítás esetén - a naprendszer hőmérséklete 40 millió fok). Ugyanakkor az izotópok kiégnek, gyakorlatilag megakadályozzák a radioaktív hulladékot.


A nemzetközi projekt részvételi rendszere a reaktorkomponensek beszerzését és az építési finanszírozását biztosítja. Ennekért cserébe mindegyik résztvevő ország teljes hozzáférést kap minden olyan technológiához, amely termonukleáris reaktor létrehozására és az összes kísérleti munka eredményeire vonatkozik, amely ezen a reaktoron található, ami alapul szolgál a soros energiatermiidreaktorok kialakításának alapjául.


A reaktor a termonukleáris szintézis elve alapján nincs radioaktív sugárzás, és teljesen biztonságos a környezet számára. Majdnem bárhol a világon található, és a szokásos víz az üzemanyagot szolgálja. Az ITER építése körülbelül tíz évig tart, majd a reaktort 20 évig kell használni.


Oroszország érdekei a Tanácsban Nemzetközi szervezet Az elkövetkező években, tagja az RF Mikhail Kovalcsuk igazgatója, a RNC Kurchatov Intézet Intézet Crystaiiography az Orosz Tudományos Akadémia és a tudományos titkár az Elnöki Tanács fogja képviselni az elkövetkező években. A Kovalchuk átmenetileg helyettesíti az akadémikus Evgeny Velikovot ezen a hozzászóláson, amelyet az ITER Nemzetközi Tanács elnöke az elkövetkező két évben választottak meg, és nem joga van ötvözni ezt a pozíciót a részt vevő ország hivatalos képviselőjének kötelezettségeivel.


Az építés teljes költsége 5 milliárd euróra becsülhető, amennyire csak a reaktor kísérleti. India, Kína, Korea, Oroszország, az Egyesült Államok és Japán részesedése a teljes költség megközelítőleg 10 százaléka, az Európai Unió országaira esik. Eddig azonban az európai államok egyetértettek, pontosan, hogy a költségek hogyan kerülnek elosztásra. Emiatt az építési kezdetét 2010 áprilisáig elhalasztották. A következő halasztás ellenére az ITER létrehozásában részt vevő tudósok és tisztviselők azt állítják, hogy 2018-ra képesek lesznek kitölteni a projektet.


Az ITER becsült termonukleáris ereje 500 megawatt. A mágnesek külön részei 200 és 450 tonna közötti súlyt eredményeznek. Hűtés esetén az ITER napi 33 ezer köbméter vizet igényel.



1998-ban az Egyesült Államok abbahagyta a projektben való részvételét. Miután a republikánusok hatalomra kerültek az országban, és a fan tápegységek Kaliforniában kezdődtek, a Bush-adminisztráció bejelentette az energiaágazat beruházásainak növekedését. Az amerikai nemzetközi projektben való részvétel nem szándékozott és foglalkozott saját termonukleáris projektjében. 2002 elején a Tanácsadó Bush elnöke a Technologies, John Marburger III, kijelentette, hogy az Egyesült Államok megváltozott, és visszatér a projekthez.


A projekt a résztvevők számában összehasonlítva a másik nagy nemzetközi tudományos projektet - nemzetközi űrállomás. Az ITER költsége, amely korábban elérte a 8 milliárd dollárt, majd kevesebb, mint 4 milliárd. Az Egyesült Államok résztvevőinek kijáratának következtében úgy döntöttek, hogy csökkentik a reaktor kapacitását 1,5 GW-ra 500 MW-ra. Ennek megfelelően az "elveszett súly" és a projekt ár.


2002 júniusában az ITER szimpóziuma Moszkvában az orosz fővárosban tartották. Megvitatta a projekt újjászületésének elméleti, gyakorlati és szervezeti problémáit, amelynek szerencse képes megváltoztatni az emberiség sorsát, és adja meg az újfajta Energia, a hatékonyság és a hatékonyság szempontjából, csak a Nap energiájával összehasonlítva.


2010 júliusában a Nemzetközi Thermalian Reactor ITER projekt tagországainak képviselői jóváhagyták költségvetését és az építési időt a francia Cadarache rendkívüli ülésen. A találkozójelentés itt elérhető.


A múltbeli rendkívüli ülésen a projekt résztvevői jóváhagyták az első kísérletek kezdetét a plazma - 2019-vel. A teljes körű kísérletek lefolytatása 2027 márciusra kerül sor, bár a projektmenedzsment megkérdezte a technikai szakértőket, hogy próbálják optimalizálni a folyamatot és 2026-os kísérleteket indítanak. A találkozó résztvevői is úgy döntöttek, hogy a reaktor kiépítésének költségeit is elhatározták, azonban a telepítés létrehozására tervezett összegek nem kerülnek közzétételre. A Sciencenow Portál szerkesztője által beérkezett információk szerint a meg nem nevezett forrásból, miszerint a kísérletek elkezdték az ITER projekt költségeit 16 milliárd euróval.


A Cadarasban tartott találkozó az új projektvezető első hivatalos munkanapává vált, a japán fizika Osama Motojima (Osamu Motojima). 2005-től a japán Kanam Ideda (Kaname Ikeda) 2005-től vezette a projektet, amely a költségvetés és az építési idő jóváhagyása után azonnal elhagyta a bejegyzést.


A Thermonuclear ITER reaktor az Európai Unió államainak közös projektje, Svájc, Japán, USA, Oroszország, Dél-Korea, Kína és India. Az ITER létrehozásának ötletét a múlt század 80-as évek óta tartják, azonban a pénzügyi és technikai nehézségek miatt a projekt költsége folyamatosan növekszik, és az építési kezdési időpont folyamatosan elhalasztásra kerül. 2009-ben a szakértők elvárják, hogy a reaktor létrehozásának munkája 2010-ben kezdődik. Később ezt a dátumot áthelyezték, és a reaktor kezdetét először hívták, majd 2019-ben.


A termonukleáris szintézis reakciói a könnyű izotópok magjainak összevonása, hogy nagymértékű rendszermagot képezzen, amelyet egy hatalmas energia emisszió kísérnek. A termonukleáris reaktorok elméletében sok energiát kaphat alacsony költséggel, de tovább ebben a pillanatban A tudósok sokkal több energiát és pénzt költenek a szintézis reakció megkezdéséhez és fenntartásához.



A termonukleáris szintézis olcsó és környezetbarát módja a bányászati \u200b\u200benergia. A Napban már nem kezelt termonukleáris szintézis van a napsütésben - a geliumot nehéz izotóp-hidrogénből állapítják ki. Ez megkülönbözteti a hatalmas energiát. Azonban a Földön az emberek még nem tanultak ilyen reakciók kezelésére.


A hidrogén izotópokat az ITER-reaktorban üzemanyagként használják. A termonukleáris reakció során az energia felszabadul, ha a könnyű atomokat nehezebbé teszi. Ennek eléréséhez szükség van a gáz felmelegedésére több mint 100 millió fokkal - sokkal magasabb hőmérsékleten a Nap közepén. A gáz egy ilyen hőmérsékleten plazmavá válik. A hidrogén izotópok atomjait összeolvasztják, hélium atomokká alakulnak kiemeléssel nagyszámú neutronok. Az ebben az elvben működő erőmű a sűrű anyag (lítium) sűrű anyagának (lítium) sűrű anyagának (lítium) lassulását alkalmazza.



Miért van ilyen késleltetett termonukleáris létesítmények létrehozása?


Miért olyan fontos és értékes berendezések, amelyek előnyeit szinte a káliumról vitatják meg, még nem jöttek létre? Három fő oka van (az alábbiakban figyelembe vett), amelyek közül az első úgy hívható külsőnek vagy nyilvánosságnak, és a többi fennmaradó - belső, azaz a termonukleáris energia fejlesztésének törvényei és feltételei miatt.


1. Hosszú ideig úgy vélték, hogy a termonukleáris szintézis energiájának gyakorlati felhasználásának problémája nem igényel sürgős megoldásokat és cselekvéseket, mivel a múlt század 1980-as éveiben a fosszilis tüzelőanyagok forrása kimeríthetetlennek tűnt, és a Az ökológia és az éghajlatváltozás nem aggódott a nyilvánossággal. 1976-ban az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának belső energiatanácsadó bizottsága megpróbálta megbecsülni a K + F megvalósítását és a termonukleáris energiaüzem különböző kutatási finanszírozási lehetőségekkel történő bemutatását. Ugyanakkor megállapítást nyert, hogy az ebben az irányban lévő tanulmányok egyéves finanszírozása teljesen elégtelen, és a meglévő allokációk fenntartásában, a termonukleáris berendezések létrehozásának megteremtése soha nem lesz teljesítve, mivel az elosztott pénzeszközök nem a minimális, kritikus szintnek is megfelel.


2. A vizsgálatok fejlesztésének komolyabb akadálya, hogy a megvitatott típusú termonukleáris felszerelést nem lehet létrehozni és kis méretben kialakítani. A következő magyarázatokból világossá válik, hogy a termonukleáris szintézis esetében nem csak a plazma mágneses megőrzése szükséges, hanem elegendő fűtéshez is szükséges. A töltött és az ebből eredő energia aránya legalább a térrel arányosan növekszik lineáris méretek Az eredményeként a termonukleáris berendezések tudományos és technikai képességei és előnyei csak akkor ellenőrizhetők és kimutathatók kellőképpen nagy állomásoknál, például az említett ITER-reaktorban. A Társaság egyszerűen nem volt hajlandó finanszírozni ilyen nagy projekteket, amíg elegendő bizalom volt a sikerben.


3. A termonukleáris energia fejlesztése azonban nagyon összetett volt, azonban (annak ellenére, hogy nem megfelelő finanszírozás és a központok kezelésének nehézségei a jet és iter beállítások létrehozásához) utóbbi évek Tiszta haladás van, bár a működési állomás még nem jött létre.



A modern világ nagyon komoly energias kihívással szembesül, amely pontosabban "bizonytalan energiaválságnak" nevezhető. A probléma az a tény, hogy a fosszilis éghető anyagok tartalékai kiszáradhatnak a század második felében. Ráadásul a fosszilis tüzelőanyagok égetése a kegyetlen és a "Mentse" szén-dioxidot (a CCS-program felett említett "megtakarítás" igényt eredményezheti, hogy megakadályozza a bolygó éghajlatának jelentős változásait.


Jelenleg az emberiség által fogyasztott összes energiát a fosszilis tüzelőanyagok égetésével hozták létre, és a probléma megoldása a napenergia vagy az atomenergia (a reaktorok létrehozása - a gyors neutronok megteremtése stb.). A globális probléma a fejlődő országok lakosságának növekedése miatt, valamint az előállított energiaösszeg növelésének javításának szükségessége, csak a vizsgált megközelítések alapján megoldható, bár természetesen bármilyen kísérlet Alternatív energiatermelési módszereket kell ösztönözni.


Valójában van egy kis választás A viselkedési stratégiák és a termonukleáris energia fejlesztése rendkívül fontos, még a siker garancia hiánya ellenére is. A Financial Times újság (2004. július 01-től) írta ezt:



"Még ha az ITER projekt költsége jelentősen meghaladja a kezdeti becslést, valószínűleg nem éri el az évente 1 milliárd dollárt. Az ilyen költségek szintjét nagyon mérsékelt díjnak kell tekinteni, hogy meglehetősen elfogadhatóbb lehetőséget teremtsen egy új energiaforrás létrehozására minden emberiség számára, különösen azzal a ténnyel, hogy ebben a korban elkerülhetetlenül kell részt vennie a pazarló és gondatlanul égetve fosszilis tüzelőanyagok. "


Reméljük, hogy nem lesz nagy és váratlan meglepetés a termonukleáris energia fejlődésének útján. Ebben az esetben először 30 év elteltével első alkalommal képesek leszünk elektromos áramot küldeni az energiahálózatokra, és egy másik 10 kereskedelmi termenukleáris erőmű 10 év elteltével kezdődik. Lehetséges, hogy a század második felében a nukleáris szintézis energiája elkezdi felváltani a fosszilis tüzelőanyagokat, és fokozatosan egyre fontosabb szerepet fog játszani az energia emberiségének globális szinten történő biztosításában.


Nincs abszolút garancia arra, hogy a termonukleáris energia létrehozásának feladata (mint az összes emberiség hatékony és nagyméretű energiaforrása) sikeresen befejeződik, de ennek az irányban a jó szerencse valószínűsége elég magas. Mivel a hatalmas potenciális termonukleáris állomások, lehetséges, hogy fontolja meg az összes költséget a projektek azok gyors (és még gyorsult) fejlesztése, különösen azért, mert ezek a beruházások meg nagyon szerény, a háttérben a hatalmas mennyiségének a globális energiapiacon ( 4 trillió dollárt évente8). Az emberiség igényeinek biztosítása az energiában nagyon komoly probléma. Mivel a fosszilis tüzelőanyag kevésbé megfizethető (ráadásul a felhasználása nem kívánatos), a helyzet megváltozik, és egyszerűen nem engedhetjük meg magunknak, hogy ne fejlődjünk termonukleáris energiát.


A kérdésre "mikor jelenik meg a termonukleáris erőforrás?" Lev Artzimovich (elismert úttörő és a kutatás vezetője ezen a területen) Valahogy válaszolt arra, hogy "akkor jön létre, amikor valóban szükséges az emberiséghez"



Az ITER lesz az első termonukleáris reaktor, amely több energiát eredményez, mint a fogyasztásra. A tudósok ezt a tulajdonságot egyszerű együttható segítségével mérik, amelyeket "Q" hívnak. Ha az ITER eléri a kijelölt összes tudományos célt, akkor 10-szer több energiát fog termelni, mint a fogyasztásra. Az utolsó az épített eszközök a "közös európai tor" Angliában - a termonukleáris reaktor kisebb prototípusa, amely a tudományos kutatás végső szakaszában a Q értéke szinte 1-nek felel meg. Ez azt jelenti, hogy pontosan a ugyanaz az energia, mint amennyit fogyasztott. Az ITER lehetővé teszi, hogy meghaladja ezt az eredményt azáltal, hogy megmutatja az energia létrehozását a termonukleáris szintézis folyamatában, és eléri a q értékét 10-vel. Az ötlet az, hogy az energiafogyasztás mennyisége körülbelül 50 MW-os szinten 500 MW. Így az ITER egyik tudományos célja annak bizonyítása, hogy a q értéke megvalósítható.


Egy másik tudományos cél az, hogy az ITER nagyon hosszú időpontja lesz az "égő" - egy pulzus a megnövekedett időtartamig akár egy óra. Az ITER olyan kutatási kísérleti reaktor, amely folyamatosan nem tud energiát termelni. Ha az ITER elkezd dolgozni, akkor egy órán át bekapcsol, majd le kell tiltani. Ez azért fontos, mert eddig olyan tipikus eszközöket hoztunk létre, amelyeket néhány másodpercenként vagy akár tizedben is lehetett égési idővel rendelkezniük - ez egy maximum. "A közös európai thor" elérte q értékét 1, körülbelül két másodperces égési idő alatt, 20 másodperces impulzushosszon. De a folyamat, amely néhány másodpercig tart, nem igazán állandó. Az autómotor elindításával analógiával: a motor rövid távú hatalma, amelyet a leállítás követi, nem az autó valódi működése. Csak akkor, ha fél órán át átadja az autóját, akkor az állandó üzemmódban lesz kiadva, és azt mutatja, hogy egy ilyen autóban tényleg lehet menni.


Vagyis technikai és tudományos szempontokkal az ITER 10-es értéket és a megnövekedett égési időt biztosítja.



A termonukleáris szintézis programja valóban nemzetközi, széles. Az emberek már számítanak az ITER sikerére, és gondolkodnak a következő lépésről - a demó nevű ipari termonukleáris reaktor prototípusának létrehozása. Építeni kell, hogy az ITER működött. Tudományos célokat kell elérnünk, mert ez azt jelenti, hogy az általunk jelölt ötletek meglehetősen megvalósíthatók. Mindazonáltal egyetértek azzal, hogy mindig gondolkodnod kell, hogy mi fog történni. Ezenkívül az ITER üzemeltetésének 25-30 éven belül a tudásunk fokozatosan elmélyül és kibővül, és pontosabb lehetünk a következő lépésünket.



Valójában azzal a viták, hogy az IT-nek a Tokamaknak kell lennie, nem fordul elő. Egyes tudósok meglehetősen eltérő kérdést tettek: legyen? A különböző országok szakemberei saját, nem olyan nagyszabású termonukleáris projektek, Azt állítják, hogy egy ilyen nagy reaktor egyáltalán nem szükséges.


Véleményük azonban valószínűleg nem tekinthető hitelesnek. Az ITER létrehozásában a toroid csapdákkal működő fizikusok több évtizedes részt vettek. A karadash kísérleti hőreaktorának eszköze, a tucatnyi prekurzoros tocamak-k tucatnyi kísérlet során kapott tudás bemutatták. És ezek az eredmények azt sugallják, hogy a reaktornak szükségszerűen Tokamaknak kell lennie, és nagyobb.


Jet jelenleg a legsikeresebb Tokamac, amelyet az EU által az Ebingedon brit városában építette. Ez a mai legnagyobb tokamak típusú reaktorok, a plazma Torus nagy sugarája 2,96 méter. A termonukleáris reakció hatalma több mint 20 megawattot ér el 10 másodpercig. A reaktor a plazmába fektetett energia mintegy 40% -át adja vissza.



Ez volt a plazmafizika, amely meghatározza az energiaegyensúlyt, "mondta az infox.ru Igor Semenov. Mi az energiaegyensúly, az MFTI társult professzora egy egyszerű példa: "Mindannyian láttuk, hogy a tűz ég. Valójában nincs tűzifa, de gáz. Az energia lánc van: a gázégés, a melegítő tűzifa, tűzifa elpárolog, a gáz újra világít. Ezért, ha a víz tűzbe kerülnénk, akkor drámaian elviszik az energiát a rendszerből a folyékony víz fázisátmenetbe a gőzállapotba. Az egyenleg negatív lesz, a tűz kialszik. Van egy másik út - egyszerűen csak az űrben vehetünk és szétszórhatunk. A máglya is kimegy. Szintén a termonukleáris reaktorban is épülünk. A méreteket úgy választják ki, hogy létrehozzák ezt a reaktorot a megfelelő pozitív energiaegyenleghez. Elegendő ahhoz, hogy valódi Teec építsen a jövőben, és döntsön meg, kísérleti szakaszban minden olyan probléma, amely jelenleg megoldatlan. "


A reaktor méretei egyszer megváltoztak. Ez történt a XX-XXI. Század fordulóján, amikor az Egyesült Államok jött ki a projektből, és a fennmaradó tagok rájöttek, hogy a költségvetés ITER (abban az időben becslések szerint 10 milliárd dollár) túl nagy. A fizikusoktól és mérnököktől kértek a telepítés költségeinek csökkentésére. És ezt csak a méret rovására lehetett tenni. A Robert Aymar (Robert Aymar) vezető "Robert Aymar" vezetője, Robert Aymar (Robert Aymar) vezette, aki korábban a French Tokamak Tore Supra-ban dolgozott Karadashban. A plazma torusz külső sugara 8,2-ről 6,3 méternél csökkent. A méretcsökkenéssel járó kockázatok azonban részben kompenzálódtak több további szupravezető mágnes esetében, amelyek lehetővé tették, hogy nyitott és vizsgálták a plazma levonási módot.



A XX. Század második felében a nukleáris fizika gyors fejlődésének időszaka volt. Nyilvánvalóvá vált, hogy a nukleáris reakciók alkalmazhatók arra, hogy óriási energiát kapjanak a szennyezőanyag mennyiségéről. Összesen kilenc éve telt el az első nukleáris bomba robbanásából az első atomerőműbe, és amikor egy hidrogén bombát 1952-ben tesztelték, előrejelzések jelentek meg, amelyek az 1960-as években a termonukleáris erőművek figyelembe veszik. Sajnos, ezek a remények nem indokoltak.

Termonukleáris reakciók összes termonukleáris reakciót a közeljövőben érdekes csak négy: deutérium + deutérium (termékek - trícium és a proton, energiák 4,0 MeV), deutérium + deutérium (hélium-3 és a neutron, 3,3 MeV), deutérium + trícium (helium- 4 és neutron, 17,6 mev) és deutérium + hélium-3 (hélium-4 és proton, 18,2 MEV). Az első és a második reakció párhuzamosan egyenlő valószínűséggel. A kapott trícium és hélium-3 "égés" a harmadik és a negyedik reakcióban

Az emberiség számára az energia fő forrása jelenleg szén, olaj és gáz éget. De tartalékaik korlátozottak, és az égési termékek szennyezik a környezetet. A szénerőműnek több radioaktívabb kibocsátást ad, mint az NPP ugyanazon teljesítmény! Akkor miért nem kapcsolunk be a nukleáris energiaforrásokra? Számos oka van ennek, de a fő a közelmúltban rádiós flakefóvia. Annak ellenére, hogy a szénerőmű még rendszeres munka esetén is károsítja az egészséget több Az emberek, mint a sürgősségi kibocsátás az atomerőművekben, csendben és észrevétlenül teszi a nyilvánosság számára. A balesetek az atomerőműben azonnal a média főbb híreisé válnak, ami közös pánikot okoz (gyakran teljesen ésszerűtlen). Ez azonban nem jelenti azt, hogy az atomenergia nem rendelkezik objektív problémával. Sok nehézség radioaktív hulladékot szállít: a velük való együttműködés technológiái még mindig rendkívül költségesek, és az ideális helyzet előtt, amikor mindegyike teljesen újrahasznosított és használt, messze van.


A közeljövőben lévő összes termonukleáris reakció közül csak négy érdekes: Deuterium + Deuterium (termékek - Tritium és proton, Energic 4.0 MeV), Deuterium + Deuterium (hélium-3 és neutron, 3.3 MeV), Deuterium + Tritium (hélium -4 és neutron, 17,6 mev) és deutérium + hélium-3 (hélium-4 és proton, 18,2 MEV). Az első és a második reakció párhuzamosan egyenlő valószínűséggel. A három és a negyedik reakciót a tríciumot és a hélium-3-at "égették" a harmadik és a negyedik reakciókban.

A szintézisig

Ezeket a problémákat potenciálisan megoldja, lehetővé teszi a hasadó reaktorokból való áttérés szintézis reaktorokhoz való átmenetét. Ha egy tipikus divíziós reaktor tucatnyi radioaktív üzemanyagot tartalmaz, amely tucatnyi radioaktív hulladékot tartalmaz, amely sokféle radioaktív izotópokat tartalmaz, a szintézis reaktor csak több száz grammot használ, legfeljebb egy kilogramm, egy radioaktív hidrogén izotóp - Tritium. Ezen túlmenően, a reakciót igényel jelentéktelen mennyiségű ennek legalább a veszélyes radioaktív izotóp, a termelés is tervezik közvetlenül az erőmű, hogy minimalizálja a kockázatok szállítás. A szintézis termékei stabilak (nem radioaktív) és nem toxikus hidrogén és hélium. Ezenkívül a hasadási reakcióval ellentétben a termonukleáris reakció a telepítés megsemmisülése során azonnal leáll, anélkül, hogy a termikus robbanás veszélyeit létrehozná. Akkor miért nem egy cselekvésű termonukleáris erőmű még mindig nem épül? Ennek az az oka, hogy a hiányosságok elkerülhetetlenül kiáramlik a felsorolt \u200b\u200belőnyökből: a szintézis feltételeinek megteremtése sokkal nehezebb, mint az elején.

Kritériumok Louuson

A termonukleáris reakcióhoz, hogy energetikusan előnyös legyen, elegendő biztosítani kell magas hőmérsékletű Termonukleáris tüzelőanyag, nagy sűrűsége és kellően kis energiavesztesége. Az utóbbit számszerűen jellemzi az úgynevezett „retenciós idő”, amely egyenlő az arány a hőenergiát plazma, hogy a hatalom az energiaveszteség (sokan tévesen úgy vélik, hogy a „levonás idő” az az idő, amely alatt a forró plazma a telepítésben). A hőmérsékletet keverékéből deutérium és a trícium, egyenlő 10 keV (körülbelül 110.000.000 fok), meg kell, hogy olyan terméket kapjunk, a számú tüzelőanyag-részecskék 1 cm 3 (azaz a plazma koncentráció) idején a hold (másodpercben ) legalább 10 14. Ugyanakkor nem számít, hogy van-e plazmája, amelynek koncentrációja 1014 cm -3 és a levonási idő 1 C, vagy egy plazma, amelynek koncentrációja 10 23 és az 1 Ns tartási idő. Ezt a kritériumot "Louuson kritériumnak" nevezik.
Amellett, hogy a kritériuma Louuson, amely felelős a megszerzésére energetikailag előnyös reakció, van egy másik Plazma gyújtás kritérium, amely deutérium-trícium reakció körülbelül háromszor több Louuson kritérium. „Ignition” azt jelenti, hogy a részesedése a termonukleáris energia, amely továbbra is a plazmában, elég lesz, hogy fenntartsák a kívánt hőmérsékletet, és a kiegészítő fűtés a plazmát már nincs szükség.

Z-pinch

Az első olyan eszköz, amelyben az ellenőrzött termonukleáris reakció megszerzésére tervezett, az úgynevezett Z-csipet volt. Ez a beállítás a legegyszerűbb esetben a deutérium (hidrogén-2) környezetét vagy a deutérium- és trícium keverékét tartalmazza, valamint a nagyfeszültségű impulzuskondenzátorok elemeit. Első pillantásra úgy tűnik, hogy lehetővé teszi, hogy egy tömörített plazmát kapjon, hatalmas hőmérsékletre melegítve: pontosan mire van szükség a termonukleáris reakcióhoz! Mindazonáltal minden az életben, sajnos, messze rózsás. A plazma kábelkötege instabilnak bizonyult: a legkisebb hajlítás az egyik oldalon a mágneses mező növekedéséhez vezet, és a feltörekvő erők növelik a heveder hajlítását - és az egész plazma "elesik" oldalfal Kamerák. A kábelköteg nemcsak a kanyarban instabil, a legkisebb vékonyabb a mágneses mező ezen részének növekedéséhez vezet, ami tovább tömöríti a plazmát, összenyomva a hám fennmaradó térfogatába, amíg a kábelköteg végül "továbbítódik". A továbbított rész nagy elektromos ellenállással rendelkezik, így az áram megszakad, a mágneses mező eltűnik, és az egész plazmát eloszlik.


A Z-pinch működés elve egyszerű: az elektromos áram egy gyűrű alakú mágneses mezőt generál, amely ugyanazzal az árammal kölcsönhatásba lép és tömöríti azt. Ennek eredményeképpen a sűrűség és a plazma hőmérséklet, amelyen keresztül a jelenlegi áramlások növekszik.

Stabilizáljuk, hogy a plazma kábelköteg erőteljes külső mágneses mezőt szabott rá, párhuzamosan, és egy vastag vezetőképes burkolatba helyezve (amikor a plazmát mozgatjuk, a mágneses mezőt mozgatjuk, ami a burkolatban elektromos áramot indít, visszaadja a plazmát a helyre). A plazma megszűnt, és kihívást jelentett, de mielőtt a termonukleáris reakció bármilyen súlyos skálán még mindig messze volt: a plazma az elektródákra vonatkozik, és hőt ad nekik.

Modern munka terén a szintézis Z-Pince javasolni egy másik létrehozásának elvét termonukleáris plazma: az áram átfolyik a volfrám plazma cső, amely erőteljes és X-ray, tömörítésére és melegítés kapszula termonukleáris tüzelőanyag belsejében plazma cső, ahogy megtörténik a termonukleáris bomba. Ezek a munkák azonban tisztán kutatási jellegűek (a nukleáris fegyverek működésének mechanizmusai tanulmányozták), és az energia felszabadulása ebben a folyamatban még több milliószor kevesebb, mint a fogyasztás.


Minél kisebb a tormaque torus nagy sugarának aránya (távolságok a torusz közepétől a központba keresztmetszet A csövei) egy kicsi (a cső keresztmetszete), annál nagyobb a plazma nyomás ugyanabban a mágneses mezőben. A hozzáállás csökkentése, a tudósok a plazma kerek részéből váltottak vákuumkamra A D-alakú (ebben az esetben egy kis sugár szerepe a szakasz magassága fele). Minden modern Tokamak-ot tartalmaznak, azaz. A végső eset az úgynevezett "gömb alakú tokamak" volt. Ilyen Tokamakokban a vákuumkamra és a plazma szinte gömb alakú alakja van, kivéve a szféra pólusait összekötő keskeny csatornát. A magatartásokat mágneses tekercsekkel végzik. Az első gömb alakú Tokamak csak 1991-ben kezdődött, így ez meglehetősen fiatal irányú, de már bemutatta a lehetőséget, hogy ugyanazt a plazma nyomást kapjon kisebb mágneses mezővel.

Procoscotron, stellarator, tokamak

Egy másik lehetőség, amely a reakcióhoz szükséges feltételek megteremtéséhez az úgynevezett nyitott mágneses csapdák. A leghíresebb közülük a "Proboscotron": egy hosszanti mágneses mező, amely a végein fokozódik, és gyengül a közepén. A végein kibővített terület létrehoz egy "mágneses parafát" (ahol az orosz nevet) vagy a "mágneses tükör" (angol - tükör gép), amely a plazmát a végső végeken keresztül tartja. Az ilyen levonás azonban hiányos, az egyes pályák szerint mozgó töltött részecskék néhány része, kiderül, hogy képes lesz átmenni ezeken a forgalmi dugókon. És az ütközések eredményeként bármely részecske előbb-utóbb az ilyen pályára esik. Ezenkívül a ProMoscotron plazma is instabil volt: Ha valamilyen helyen egy kis plazma szakasz kerül eltávolításra a telepítési tengelyről, vannak olyan erők, amelyek egy plazmát emelnek a kamra falán. Bár az alapvető ötlet proboscotron jelentősen javult (amely lehetővé tette, hogy csökkentsék mind a plazma instabilitás és a permeabilitása a dugók), a szükséges paramétereit energetikailag előnyös szintézis, a gyakorlatban ez nem is megközelíteni.


Lehetséges, hogy a plazma nem hagyja el a "forgalmi dugókat"? Úgy tűnik, nyilvánvaló döntés - a plazma összeomlása a gyűrűben. Azonban a gyűrűben lévő mágneses mező erősebb, mint a külső, és a plazma ismét elhagyja a fényképezőgép falát. Ennek a nehéz helyzetnek a kiútja is nyilvánvalónak tűnt: a gyűrű helyett "nyolc", majd egy darab a részecske eltávolításra kerül a telepítési tengelyről, és a másik pedig visszafelé visszatér. Így jöttek a tudósok az első rallár ötletéhez. De az ilyen "nyolc" nem lehet ugyanabban a síkban készíteni, ezért a harmadik dimenziót kellett használnom, a második irányban a mágneses mező hajlítását, amely szintén a tengelyből származó részecskék fokozatos ellátását eredményezte.

A helyzet drámaian megváltozott a Tokamak típusú beállítások létrehozásával. A T-3 Tokamakban az 1960-as évek második felében kapott eredmények annyira megdöbbentőek voltak abban az időben, amikor a nyugati tudósok a sztsr-hez érkeztek a mérőberendezésekkel, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a plazma paraméterek önmagukban. A valóság még meghaladta az elvárásaikat.


Ezek a fantasztikusan csavart csövek nem művészeti projektek, de a stellarátor kamrája komplex, háromdimenziós görbe formájában görbül.

A tehetetlenségi kezekben

A mágneses megtartás mellett alapvetően eltérő megközelítés van a termonukleáris szintézis - inerciális retencióhoz. Ha az első esetben nagyon alacsony koncentrációs plazmát tartunk hosszú ideig (a molekulák koncentrációja a levegő körülötte több százezer alkalommal több), majd a második - tömöríti a plazmát egy hatalmas sűrűségre, A nagyságrenddel magasabb, mint a legnehezebb fémek sűrűsége, kiszámítva, hogy a reakció időbe telik, hogy a rövid időn át menjen, amíg a plazma ideje van, hogy szétesjen.

Kezdetben az 1960-as években tervezték, hogy egy kis golyót használnak a fagyasztott termonukleáris tüzelőanyag, egyenletesen besugárzott minden oldalról több lézer sugarakkal. A labda felülete az volt, hogy azonnal elpárologjon, és egyenletesen bővítse minden irányba, összenyomja és melegítse az üzemanyag fennmaradó részét. A gyakorlatban azonban a besugárzás nem volt elég egységes. Ezenkívül a sugárzási energia egy részét a belső rétegekre továbbították, ami fűthető, ami bonyolult tömörítés. Ennek eredményeképpen a labda egyenetlenül és gyengén összeszorult.


Számos modern konfiguráció létezik, és mindannyian közel vannak Tóra. Az egyik legelterjedtebb konfiguráció magában foglalja a tokamakok poloidális területének tekercseihez hasonló tekercsek használatát, és a vákuumvezetők körét körülvevő négy-hat csavart csavarokat többirányú árammal. Ezzel létrehozott komplex mágneses mező megbízhatóan tartja a plazmát anélkül, hogy a gyűrű alakú elektromos áram áramlása lenne. Ezenkívül a toroid mező tekercsei használhatók a kollátorok, mint a tokamakok. És a csavaros vezetékek hiányozhatnak, de akkor a "toroidális" mező tekercsei egy komplex, háromdimenziós görbe mentén vannak felszerelve. A rallaratorok területén végzett legújabb fejlemények magukban foglalják a mágneses tekercsek és a vákuumkamrát egy nagyon összetett forma (erősen "gyűrött" torusz) a számítógépen.

Az egyenlőtlenség problémáját úgy oldották meg, hogy lényegesen megváltoztatták a célterületet. Most a labdát egy speciális kis fém kamrába helyezzük ("Holraumnak" nevezik tőle. Hohlraum - üreg) lyukakkal, amelyeken belül lézeres sugarak esnek. Ezenkívül kristályokat használnak, amelyek az IR tartomány lézersugárzása ultraibolya. Ezt az UV-sugárzást a holraum anyag legszebb rétege felszívja, amely ugyanakkor hatalmas hőmérsékletre melegszik és sugároz a lágy röntgenfelület területén. A röntgensugárzást viszont az üzemanyag-kapszula (tüzelőanyag-izzó) felületén a legszebb réteg felszívja. Lehetővé tette a belső rétegek korai melegítésének problémáját.

Azonban a lézerek ereje nem volt elegendő annak biztosítására, hogy az üzemanyag észrevehető része jöhessen a reakcióba. Ezenkívül a lézerek hatékonysága nagyon kicsi volt, csak körülbelül 1%. Annak érdekében, hogy a szintézis energetikusan előnyös legyen ilyen alacsony DGD lézerekkel, szinte minden sűrített üzemanyag reagálnia kell. Ha megpróbálja kicserélni a lézereket a könnyű vagy nehéz ionok helyettesítésére, amelyek sokkal nagyobb hatékonyságból keletkezhetnek, a tudósok sok problémát tapasztaltak: a könnyű ionokat egymásból visszaszorítják, ami megakadályozza őket a fókuszálásból, és gátolják a maradékgázzal való ütközéseket A kamrában, és a gyorsítók nehéz ionokat a kívánt paraméterekkel nem lehet létrehozni.

Mágneses perspektívák

A termonukleáris energia területén a legtöbb remény a tokamakokhoz kapcsolódik. Különösen a megnyitása után, javított retencióval. A Tokamak egyidejűleg és a Z-PIN-gyűrűbe hajtódik (plazma áramlik a retencióhoz szükséges mágneses áramot), és a gyűrűben összegyűjtött mintavevők sorozata és a "hullámos" toroid mágneses mező létrehozása. Ezenkívül a tekercsek toroid mezője és a plazma áram mezője a Tóra-mező merőleges síkja van, amelyet több külön tekercs hoz létre. Ez egy további, poloidális, fokozza a plazma áram mágneses mezőjét (szintén poloidális) kívül Tóra, és belsejében lazít. Így a plazma kábelkötegének minden oldaláról származó teljes mágneses mező egyenlő, és pozíciója stabil marad. A kiegészítő mező megváltoztatásával a plazma zipet a vákuumkamrában bizonyos határokon belül mozgathatja.


A szintézis alapvetően eltérő megközelítése a muonkatalízis fogalmát kínálja. A muon instabil elemi részecskeUgyanaz a töltés, mint elektron, de 207-szer nagy tömeg. A muon helyettesítheti az elektronot a hidrogénatomban, míg az atom mérete 207-szer csökken. Ez lehetővé teszi, hogy egy hidrogén kernel megközelítse a másik energiát. De körülbelül 10 GEV energiát kapnak egy muon fogadására, ami azt jelenti, hogy több ezer szintézis-reakciót kell előállítani egy melisonra, hogy energiát kapjunk. Ami a muon "ragadt" lehetőségét a reakcióban képződő héliumba, még nem lehetett több száz reakciót elérni. A fényképen - összeszerelő Stellarator Wendelsstein z-X Intézet Plazma Max Planck Fizika.

Fontos probléma Tokamakov hosszú ideig szükség volt egy gyűrű alakú áram létrehozására a plazmában. Ehhez a mágneses áramkör, amelyben a mágneses áramlás, amelyben folyamatosan megváltozott a Tokamak Tokamak központi lyukán. A mágneses fluxus változása vortexet hoz létre elektromos mezőMilyen ionizálja a gázt vákuumkamrában, és támogatja az áramot a kapott plazmában. A plazmaáramot azonban folyamatosan meg kell tartani, ami azt jelenti, hogy a mágneses áramot folyamatosan egy irányban kell megváltoztatni. Ez természetesen lehetetlen, hogy a Tokamakokban lévő áram csak korlátozott időt tartott fenn (a második és néhány másodperces frakciótól). Szerencsére az úgynevezett bootstart-áramot fedezték fel, amely egy plazmában történik, külső vortex mező nélkül. Ezenkívül a plazmafűtési módszereket kifejlesztették, egyidejűleg a szükséges gyűrűs áramot okozó. Ezzel együtt potenciálisan lehetőséget adott a forró plazma hosszú távú karbantartása. A gyakorlatban a rekord jelenleg a Tore Supra Tokamak, ahol a plazma folyamatosan "égett" több mint hat percig.


A második típusú plazma reteszelő létesítmények, amelyekkel a nagy remények társulnak, a béna. Az elmúlt évtizedekben a Rallar tervezése drámaian megváltozott. A kezdeti "nyolc" szinte semmi sem maradt, és ezek a létesítmények sokkal közelebb lettek a tokamakhoz. Bár a bénorátorok betartásának ideje kisebb, mint a tokamakoké (kevésbé hatékony H-divat miatt), és az építési költségek magasabbak, a plazma viselkedése bennük nyugodtabb, ami magasabb erőforrásokat jelent a a vákuumkamra első belső fala. A termonukleáris szintézis kereskedelmi fejlesztéséért ez a tényező nagyon fontos.

Válassza ki a reakciót

Első pillantásra ez a leg logikus, hogy a tiszta deutériumot a leginkább logikusak használják: viszonylag olcsó és biztonságos. Azonban a deutérium deuteriumnál többszázszor kevésbé lelkesedik, mint a tríciummal. Ez azt jelenti, hogy a reaktor mûködéséhez a deutérium és a trícium keverékére vonatkoztatva 10 KEV-os hőmérséklet működik, és a tiszta deutériumban több mint 50 keev hőmérsékletre van szükség. És minél magasabb a hőmérséklet - annál nagyobb az energia elvesztése. Ezért legalább az első alkalommal termonukleáris energiát terveznek a deutérium-trícium üzemanyagra. A tríciumot a reaktorban alakítják ki a benne kialakított lítium-gyors neutronok besugárzása miatt.
"Rossz" neutronok. A kultuszfilmben "9 nap egy évben" a főszereplőA termonukleáris telepítésen végzett munka súlyos neutron besugárzást kapott. Azonban kiderült, hogy a neutronok nem a szintézis reakció eredményeként született. Ez nem egy igazgatói fikció, hanem a z-csipetben megfigyelt igazi hatás. Az elektromos áramszünet idején a plazma induktivitása óriási feszültségű - több millió volt. Különálló hidrogénionok, amelyek felgyorsulnak ezen a területen, képesek szó szerint kiütni az elektródákból. Eleinte ez a jelenség valóban a termonukleáris reakció áramlásának megfelelő jele volt, de a neutronenergia-spektrum későbbi elemzése azt mutatta, hogy különböző eredetűek.
Javított visszatartási mód. A H-Fashion Tokamaka ilyen módja a munkájának, amikor nagy teljesítmény A plazma energia elvesztésének további fűtése jelentősen csökken. Véletlen felfedezés 1982-ben a rezsim a jobb retencióval nem rosszabb a Tokamak találmánya. A jelenség általánosan elfogadott elmélete még nincs, de ez nem akadályozza meg ezt a gyakorlatban a gyakorlatban. Az összes modern Tokamakok ebben az üzemmódban dolgoznak, mivel csökkenti a kétszer több mint kétszer. Ezt követően hasonló módot találtak a bénorlókon, ami azt jelzi, hogy ez a toroid rendszerek általános tulajdonsága, de a megtartás csak körülbelül 30% -kal javul.
Plazma fűtés. Három alapvető plazmafűtési módszer létezik a termonukleáris hőmérsékletre. Az ohmikus fűtés plazma fűtés az elektromos áram miatt. Ez a módszer a leghatékonyabb az első szakaszban, mivel a plazma növekvő hőmérséklete csökken, az elektromos ellenállás csökken. Az elektromágneses fűtés olyan elektromágneses hullámokat használ, amelyek frekvenciájúak, amelyek egybeesnek az elektronok vagy ionok mágneses áramvezetékeinek körüli forgás gyakoriságával. A befecskendező gyors semleges atomok, áramban negatív ionok jön létre, amelyeket azután semlegesítjük, fordult semleges atomok, amely áthalad a mágneses mező a plazma központ annak érdekében, hogy továbbítja az energia ott.
Ez a reaktor? A D-T-reakcióból származó Trothium radioaktív és erőteljes neutron besugárzás indukált radioaktivitást hoz létre a reaktor kialakításának elemeiben. A munkát bonyolító robotokat kell használnia. Ugyanakkor a szokásos hidrogén vagy deutérium plazma viselkedése nagyon közel van a plazma viselkedéséhez a deutérium és a trícium keverékéből. Ez vezetett ahhoz, hogy az egész történetében csak két termonukleáris berendezések teljesen kidolgozta keverékével deutérium és a trícium: TFTR és JET Tokamaki. A többi létesítményben még a deuteriumot sem mindig használják. Tehát a telepítés meghatározásában a "termonukleáris" név nem jelenti azt, hogy a termonukleáris reakciók valaha is ténylegesen bekövetkeztek benne (és azokban, ahol szinte mindig tiszta deutériumot használnak).
Hibrid reaktor. A D-T-reakció 14 MEV-neutronát eredményez, hogy még a kimerült urán is megoszthatja. Az urán egyik magjának megosztását az energia körülbelül 200 MEV elosztása kíséri, amely tízszer több mint egyszer meghaladja a szintézis során felszabaduló energiát. Tehát a már meglévő Tokamakok energetikusan előnyösek lehetnek, ha egy uránhéjat körülvették. A hasadat reaktorok előtt az ilyen hibrid reaktorok előnye lenne a nem kezelt láncreakció kialakulásának lehetetlenségében. Ezen kívül rendkívül intenzív neutronáramok kell feldolgozni hosszú életű urán osztály termékek rövid életű, ami jelentősen csökkenti a hulladékkezelési problémát.

Inerciális remények

Az inerciális szintézis még mindig nem áll fenn. A lézeres technológia fejlődésének több tucatnyi éve, a kilátások a lézerek hatékonyságának növelésére kb. És a gyakorlatban a gyakorlatban sikerült növekedni több száz és több ezer alkalommal. A termonukleáris használatra alkalmas paraméterekkel végzett munka során a munka folyik a nehéz iongyorsítóval. Ezenkívül a "gyors gyújtás" fogalma volt a legfontosabb tényező az inerciális szintézis területén. Ez magában foglalja a két impulzus használatát: egy nyomja a termonukleáris tüzelőanyagot, és a másik kis részben melegíti. Feltételezzük, hogy a reakció az üzemanyag kis részében kezdődött, majd tovább terjed tovább, és lefedi az összes üzemanyagot. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy jelentősen csökkenti az energiaköltségeket, és ezért, hogy egy reakció kedvezően kisebb hányada reagált üzemanyag.

Tokamakov problémák

A többi típusú berendezések előrehaladása ellenére a Tokamakok jelenleg még mindig vannak a versenyen: Ha két tokamak (TFTR és JET) az 1990-es években a termonukleáris energia felszabadulása ténylegesen megegyezett, megközelítőleg megegyezik az energiafűtés költségeivel A plazma (hagyja, hogy egy ilyen mód, és csak körülbelül egy másodpercet tartott), majd más típusú telepítéseknél, semmi sem sikerült. A Tokamakok méretének egyszerű növekedése még az energetikailag előnyös szintézis megvalósíthatóságát is figyelembe veszi. Most Franciaországban a nemzetközi ITER reaktor épül, amelynek gyakorlatilag meg kell bizonyítania.


Azonban elegendő probléma van Tokamakovban. Ez több milliárd dollárt ér, ami elfogadhatatlan a jövőbeli kereskedelmi reaktorok számára. Még több óra alatt sem dolgozott be a reaktor, és nem is beszélve hetekig és hónapokban, hogy ismét ipari használatra van szükség. Eddig nincs bizalom, hogy a vákuumkamra belső falának anyagai képesek ellenállni a plazma hosszú távú hatásainak.

Készítsen egy projektet kevésbé költséges, hogy a Tokamak koncepciója erős mezővel. A mező növekedése miatt két-háromszor tervezik, hogy viszonylag nem a szükséges plazma paramétereket elérjük nagy telepítés. Egy ilyen koncepcióra, különösen a gyújtiszta reaktort alapították, amely az olasz kollégákkal együtt a Moszkvai Szentháromságban (Trinity Intézet Innovatív és termonukleáris tanulmányok) közelében épül fel. Ha a mérnökök számításai indokoltak, akkor sokszor kevésbé kevesebb az ITER árak ebben a reaktorban képes lesz a gyújtás a plazma.

Előre, a csillagokhoz!

A termékek termonukleáris reakciót kiömlik különböző irányokba árak alkotó ezer kilométer másodpercenként. Igen lehetséges létrehozás Szuperfunkciós rakéta motorok. A konkrét impulzus magasabb lesz, mint a legjobb elektromos proaktív motoroké, és az energiafogyasztás akár negatív lehet (elméletileg a termelés, nem pedig az energiafogyasztás). Sőt, minden okunk megvan azt hinni, hogy a termonukleáris rakéta motor is egyszerűbb, mint a földön reaktor: nincs probléma a létrehozását vákuum, hőszigeteléssel szupravezető mágnesek nincsenek korlátozások méretek, stb Ezen kívül , a villamosenergia-motor termelése kívánatos, de nem feltétlenül szükséges ahhoz, hogy ne fogyjon túl sokat.

Elektrosztatikus retenció

Az ionok elektrosztatikus levonásának fogalma a legegyszerűbb megérteni egy "Fuss" nevű telepítés példáját. Alapja egy gömb alakú háló elektróda, amelyhez negatív potenciál van ellátva. Gyorsan felgyorsult egy külön gyorsítóban, vagy a legtöbb központi elektród ionok belsejében esnek, és tartsák ott egy elektrosztatikus mezővel: Ha az ion kirándulni kíván, az elektróda mezője visszafordítja. Sajnos, az ion ütközésének valószínűsége számos megrendeléshez nagyobb, mint a szintézis reakciójának való belépésének valószínűsége, ami lehetetlenné teszi az energetikailag előnyös reakciót. Az ilyen berendezéseket csak neutronforrásokként használták.
Annak érdekében, hogy szenzációs felfedezést végezzen, sok tudós mindenütt keresi a szintézist, ahol csak akkor tudsz. A sajtóban az üzenetek ismételten felmerültek az úgynevezett "hideg szintézis" különböző lehetőségeiről. A szintézist a fémek deutériumának "impregnált" -on találtuk, amikor az elektromos áram átáramlik őket, a deutérium-telített folyadékok elektrolízisével, a kavitációs buborékok kialakulása során, valamint más esetekben. Azonban ezeknek a kísérleteknek a többsége nem volt kielégítő reprodukálhatósága más laboratóriumokban, és eredményük szinte mindig szinte szintézis nélkül magyarázható.
Folytatva a "dicsőséges hagyományt", amely a "filozófiai kővel" kezdődött, majd az "örök motor", sok modern csalás kínálja őket, hogy megvásárolják a "hideg szintézis generátor", "kavitációs reaktor" és más "legjobban igényes" Generátorok: ": A filozófiairól a kő már elfelejtett, nem hisznek az örök motorban, de a nukleáris szintézis most meglehetősen meggyőző. De, sajnálat, valójában az ilyen energiaforrások még nem léteznek (és amikor képesek létrehozni, minden hírkibocsátásban lesz). TUDJA: Ha felajánlja, hogy egy energiát generáló eszköz megvásárlása a hideg nukleáris szintézis rovására, akkor próbálsz egyszerűen "felfújni"!

Az előzetes becslések szerint még a modern technológiai szinten is lehetővé válik egy termonukleáris rakéta motor létrehozása a naprendszer bolygóinak (megfelelő finanszírozással). Az ilyen motorok technológiájának megjavítása tíz alkalommal növeli a kezelt járatok sebességét, és lehetőséget nyújt arra, hogy nagy biztonsági üzemanyag-tartalékokat tartson a fedélzeten, amely lehetővé teszi, hogy a Marsra repülhessen, mint most az ISS-en dolgozik. Az automatikus állomások esetében a sebesség potenciálisan a könnyűsebesség 10% -ának megfizethető sebességévé válik, ami azt jelenti, hogy kutatási próbákat küldhet a legközelebbi csillagokra és tudományos adatok fogadására az alkotói során.


A leginkább dolgozott, jelenleg az inerciális szintézisen alapuló termonukleáris rakéta motor fogalmát tekintette. Ugyanakkor a reaktor motorja közötti különbség a mágneses mezőben rejlik, amely egy irányba irányítja a feltöltött reakciótermékeket. A második lehetőség egy nyitott csapda használatát jelenti, amelyet szándékosan gyengíti az egyik forgalmi dugó. A plazma lejárt, hogy reaktív erőt hoz létre.

Termonukleáris jövő

A termonukleáris szintézis kialakulása sokkal nehezebb, mint az elején. És bár sok probléma már megoldódott, a fennmaradó elégtelen a több ezer tudós és mérnökök intenzív munkájának következő évtizedére. De a kilátások, amelyek megnyílnak előttünk, hogy átalakítsuk az izotópokat a hidrogén és hélium, olyan nagy, és az út már olyan jelentős, hogy nincs értelme megállítani félig. Függetlenül attól, hogy számos szkeptikus beszél, a jövő határozottan a szintézis mögött van.

Szüksége van a termonukleáris energia?

A civilizáció fejlesztésének ebben a szakaszában bátran kijelentheti, hogy az "energia kihívás" az emberiség előtt áll. Számos alapvető tényezőnek köszönhető:

- Az emberiség most óriási energiát fogyaszt.

Jelenleg az energiafogyasztás a világon körülbelül 15,7 terravatt (TVT). Ennek a nagyságnak a megosztása a bolygó populációjához, személyenként 2400 wattot kapunk, amely könnyen értékelhető és elképzelhető. Az egyes rezidensek által fogyasztott energia (beleértve a gyermekeket is) energiát a 24-100 wattos elektromos lámpák 24 órás működésének felel meg.

- A világ energiafogyasztása gyorsan növekszik.

A Nemzetközi Energiaügynökség (2006) előrejelzése szerint a 2030-as világenergia-fogyasztásnak 50% -kal kell növekednie.

- Jelenleg a világ által fogyasztott energia 80% -át a fosszilis természetes üzemanyagok (olaj, szén és gáz), amelynek alkalmazása potenciálisan a katasztrofális környezeti változások veszélyét hordozza.

A szaúd-arábia lakói népszerűek a következő viccért: "Apám teve utazott. Van egy autó, és a fiam már szabályozza a gépet. De a fia megismétli a teve.

Úgy tűnik, hogy a dolgok így vannak, mert minden komoly előrejelzésben az olajtartalék a világon többnyire körülbelül 50 év után véget ér.

Még az amerikai geológiai szolgálat becslései alapján is (ez az előrejelzés sokkal optimistabb, mint a többi), a globális olajtermelés növekedése legfeljebb 20 évig folytatódik (más szakemberek azt jósolják, hogy a termelési csúcs 5-ben érhető el -10 év), miután az előállított olaj térfogata évente körülbelül 3% -os sebességgel csökken. A földgáz extrakciójának kilátásai kissé jobbak. Általában azt mondják, hogy a szén egy további 200 éve elegendő, de ez az előrejelzés a meglévő termelés és fogyasztás megőrzésén alapul. Eközben a szénfogyasztás évente 4,5% -ot tesz ki, ami azonnal csökkenti a 200 év időszakát mindössze 50 év alatt.

Így fel kell készülni a fosszilis tüzelőanyag-típusok használatának korának végére.

Sajnos, a meglévő alternatív energiaforrások nem tudják fedezni az emberiség növekvő igényeit. A legoptimistabb becslések szerint a felsorolt \u200b\u200bforrások által létrehozott energia maximális mennyisége csak 3 TVT (szél), 1 TVT (hidrogénezés), 1 TVT (biológiai forrás) és 100 GW (geotermikus és tengeri növények). A további energia teljes összege (még ebben is, a leginkább optimális előrejelzés) csak körülbelül 6 TV. Meg kell jegyezni, hogy az új energiaforrások fejlesztése nagyon összetett technikai feladat, így az energia költsége bármilyen esetben magasabb, mint a szén szokásos égése, stb. Úgy tűnik, elég nyilvánvaló

az emberiségnek más energiaforrást kell keresnie, amely jelenleg jelenleg jelenleg realisztikus, hogy csak a napot és a termonukleáris szintézis reakcióját vizsgálja.

Potenciálisan a nap gyakorlatilag kimeríthetetlen energiaforrás. A bolygó felületének mindössze 0,1% -ára eső energia mennyisége megegyezik 3,8 TWT-vel (még akkor is, ha az átalakulása csak 15% -kal van). A probléma abban rejlik, hogy képesek vagyunk megragadni és átalakítani ezt az energiát, ami a magas költségek miatt következett be napelemekés az ebből eredő energia felhalmozódása, tárolása és továbbítása a szükséges régiókban.

Jelenleg az atomerőművek széles skálájú, energiát kapnak az atommagok megosztása során. Úgy vélem, hogy az ilyen állomások létrehozását és fejlesztését minden tekintetben ösztönözni kell, azonban figyelembe kell venni, hogy a munkájuk egyik legfontosabb anyagainak (olcsó urán) tartalékai is teljes mértékben költözhetők a Következő 50 év.

A fejlesztés másik fontos iránya a nukleáris szintézis (a magok egyesülése) használata, amely most az üdvösség fő reményévé válik, bár az első termonukleáris erőművek létrehozásának ideje bizonytalan marad. Ez az előadás erre a témára vonatkozik.

Mi a nukleáris szintézis?

A nukleáris szintézis, amely a nap és a csillagok létezésének alapja, potenciálisan kimeríthetetlen energiaforrás az Univerzum fejlődéséhez általában. Oroszországban végzett kísérletek (Oroszország - a tokamak, a thkaimak), az USA, Japán, Németország, valamint az Egyesült Királyságban a közös európai torusprogram (Jet) részeként végzett kísérletek, amelyek az egyik vezető kutatási program a A világ, azt mutatják, hogy a nukleáris szintézis nemcsak az emberiség (16 TD) jelenlegi energiaigényét, hanem sokkal nagyobb energiát is biztosíthatja.

A nukleáris szintézis energiája teljesen valóságos, és a fő kérdés az, hogy meglehetősen megbízható és költséghatékony termonukleáris létesítményeket hozzunk létre.

A nukleáris szintézis folyamatait a könnyű atommagok fúziós reakciója nehezebbé teszi egy bizonyos mennyiségű energia felszabadulásával.

Először is, köztük meg kell jegyezni, hogy a reakció a két izotóp (Deutérium és trícium) nagyon gyakori a hidrogén földjén, amelynek eredményeképpen a hélium kialakulása és neutron megkülönböztethető. A reakciót a következő formában rögzíthetjük:

D + T \u003d 4 HE + N + ENERGY (17,6 MEV).

Az izolált energia felmerül, mivel a hélium-4 nagyon erős nukleáris kötéssel rendelkezik, a neutron és a hélium-4 mag között elosztott hagyományos kinetikus energiával jár, 14,1 MEV / 3.5 MEV arányában.

A (gyújtás) kezdeményezéséhez (gyújtás) a szintézis-reakciót teljes mértékben ionizálni kell, és a gázt a cselekvési keverékből és a tríciumból 100 millió Celsius fok feletti hőmérsékleten kell felmelegíteni (M-ek által jelöltük), ami körülbelül ötször magasabb, mint a hőmérséklet a nap közepén. Már több ezer fokban van, az interatomikus ütközések az atomokból származó elektronok kopogtatásához vezetnek, amelynek eredményeképpen elválasztott magok és elektronok keverékét képezzük, amely a plazma név, amely pozitív töltésű és nagy energiájú Deuterons és a tritonok (azaz a deutérium és a trícium magjai) erős kölcsönös repulkot tapasztalnak. Mindazonáltal a plazma magas hőmérséklete (és az ionok nagy energiájához kapcsolódik) lehetővé teszi, hogy ezek a Deutérium és Tritia ionjai legyőzzék a Coulomb Repulziót és egymással szemben. A 100 m-es fok feletti hőmérsékleten a leginkább "energia" deuteronok és tritonok összeomlik az ilyen szoros távolságok ütközésén, hogy az erőteljes nukleáris erők kezdenek közöttük cselekedni őket, és arra kényszerítik őket, hogy egymásba egyesítsék egymást.

Ennek a folyamatnak a végrehajtása a laboratóriumban három nagyon összetett problémával jár. Először is, a D és a T-kernelek gázkeverékét 100 m-es fok fölötti hőmérsékletre kell melegíteni, valahogy megakadályozza a hűtését és szennyeződését (az edény falával való reakciók miatt).

A probléma megoldásához a "mágneses csapdákat" feltalálták, úgynevezett Tokamak, amely megakadályozza a plazma kölcsönhatását a reaktor falával.

A leírt módszerben a plazmát a Thorah belsejében bekövetkező elektromos áram melegítik, amely azonban azonban még mindig nem elegendő a reakció megindításához. A plazma további melegítéséhez a rádiófrekvenciás sugárzás (mint a mikrohullámú) "szivattyú", vagy a nagy energiával rendelkező semleges részecskék befecskendezett gerendák, amelyek az ütközések során továbbítják a plazma energiáját. Ezenkívül a hőengedmény a tényleges, termonukleáris reakciók miatt következik be (ahogyan azt az alábbiakban ismertetjük), amelynek eredményeképpen a plazma "gyújtásának" meglehetősen nagy telepítésének kell lennie.

Jelenleg Franciaországban az ITER építése a Nemzetközi Kísérleti Reaktor alatt leírt, amely az első Tokamak, amely képes a "világítás" plazmára.

A Tokamak típus legfejlettebb meglévő beállításaiban a termonukleáris állomás működéséhez szükséges értékekhez közel 150 m-es diplomák hőmérséklete elérte, de az ITER reaktornak az első nagyszabású energiaállománynak kell lennie , Hosszú távú működésre. A jövőben jelentősen javítani kell a működésének paramétereit, amely először a plazmanyomás növekedését igényli, mivel az adott hőmérsékleten a nukleáris fúzió sebessége arányos a nyomás négyzetével.

A fő tudományos probléma ugyanakkor kapcsolódik azzal a ténnyel kapcsolatban, hogy a plazmában való növekvő nyomás nagyon összetett és veszélyes instabilitás, az instable üzemmódok.

A szintézis reakcióból eredő elektromosan feltöltött héliummagokat a "mágneses csapdába" tartják, ahol fokozatosan fékezték őket más részecskékkel való ütközés miatt, és az ütközések során felszabaduló energia segít fenntartani a plazma kábel magas hőmérsékletét. Semleges (nincsenek elektromos töltés) Neutron elhagyja a rendszert, és energiát továbbítja a reaktor falaira, és a falakból kiválasztott hő az energiaforrás a villamos energiát termelő turbinák működtetéséhez. Problémák és bonyolult művelet ilyen berendezés elsősorban azzal kapcsolatosak, hogy a hatalmas folyam nagy energiájú neutronok és a felszabaduló energia (az elektromágneses sugárzás formájában és plazma részecskék) komolyan befolyásolja a reaktor és tönkreteheti az anyagok amelyet létrehoznak.

Emiatt a termonukleáris berendezések kialakítása nagyon összetett. Mielőtt a fizikusok és a mérnökök a munkájuk nagy megbízhatóságának biztosítása. A termonukleáris állomások tervezése és építése megköveteli őket, hogy megoldják a különböző és nagyon összetett technológiai feladatok megoldását.

A termonukleáris erőmű eszköze

Az ábra vázlatos diagramot mutat (anélkül, hogy megfelel az eszköz méretének és a termonukleáris erőmű működésének elvének megfelelően. A központi részben van egy toroid (buborék formájában), amelynek térfogata ~ 2000 m3, teleium-deutérium (T-d) plazmával 100 méter feletti hőmérsékletre melegítve van. Neutron által termelt neutronok elhagyják a "mágneses csapdát", és az ábrán látható héjba esnek, körülbelül 1 méteres vastagsággal. 1

A héj neutronok belsejében lítiumatomokkal szembesülnek, ami reakciót eredményez a trícium képződésére:

neutron + lítium \u003d hélium + trícium.

Ezenkívül a rendszerben versengő reakciók (trícium képződése) a rendszerben fordulnak elő, valamint a további neutronok felszabadulásával, amelyek ezután trícium kialakulásához vezetnek (például a további neutronok felszabadulása jelentősen megerősíthető, például az atomok bevezetése miatt a burkolat Beryllium és az ólom). Az általános következtetés az, hogy ebben a telepítés (legalábbis elméletileg), a reakció a nukleáris szintézis megy végbe, ahol a trícium jön létre. Ugyanakkor a három általánosabb trícium mennyisége nemcsak a létesítmény igényeit is biztosítja, hanem kissé nagy, ami tríciumot és új létesítményeket biztosít.

Ez a munka fogalma, amelyet az alábbiakban ismertetett ITER-reaktoron ellenőrizni és végrehajtani kell.

A neutronoknak meg kell melegíteniük az úgynevezett kísérleti növények héját (amelyben a "rendes" szerkezeti anyagokhoz viszonyítva körülbelül 400 fokot használnak. A jövőben, a tervek, hogy a fejlett berendezések a fűtési hőmérséklet a héj meghaladta az 1000 fok, ami lehet elérni a használata a legújabb nagy szilárdságú anyagok (például szilícium-karbid kompozitok). A héjban felszabadított hőt, mint a hagyományos állomásoknál, az elsődleges hűtőhurok egy hűtőfolyadékkal (például víz vagy hélium) van kiválasztva, és a másodlagos áramkörre továbbítják, ahol vízgőzzel állítjuk elő, amely a turbinába szállítják.

A nukleáris szintézis fő előnye, hogy üzemanyagként csak egy nagyon kis mennyiségű anyag nagyon gyakori a természetben.

A leírt beállításokban a nukleáris szintézis reakciója hatalmas mennyiségű energia elosztásához vezethet, tízmilliószor nagyobb, mint a hagyományos kémiai reakciók (például a fosszilis tüzelőanyag-égés) standard hőtermelésének. Összehasonlításképpen azt jelezzük, hogy az 1 gigavatt (GW) kapacitással rendelkező termikus erőmű működéséhez szükséges mennyiségű szén mennyisége 10 000 tonna (tíz vasúti autók), és az azonos teljesítményű termálfedél csak kb. 1 kg a D + keverék naponta T.

A deutérium stabil hidrogén izotóp; A szokásos víz 3350 molekulájának egyikében a hidrogénatomok egyike a deutérium helyettesíti (az univerzum nagy robbanásából). Ez a tény teszi könnyű megszervezni a meglehetősen olcsó megszerzését a szükséges mennyiségű deutériumot a vízből. Bonyolultabb a trícium megszerzéséhez, amely instabil (felezési idő mintegy 12 éves, amelynek eredményeképpen a tartalma elhanyagolható) azonban a fentiekben látható módon a tríciumot közvetlenül a termálfedélen belül fejlesztik ki a neutron reakció litonokkal.

Így a termonukleáris reaktor kezdeti üzemanyag a lítium és a víz.

A lítium a szokásos fém, amelyet széles körben használnak a háztartási készülékekben (például mobiltelefonok akkumulátoraiban). A fentebb leírt telepítés, még a hiányossági hatékonyság figyelembevételével is képes lesz 200 000 kW / óra elektromos energiát termelni, ami egyenértékű a 70 tonna szénen található energiával. A szükséges mennyiségű lítium egy számítógép egy számítógépen található, és a deutérium mennyisége 45 liter vízben van. A fenti érték megfelel a modern villamosenergia-fogyasztásnak (az egyik személy) az EU-országokban 30 éve. Az a tény, hogy az ilyen jelentéktelen mennyiségű lítium ilyen villamos energia termelését (CO 2 -kibocsátás nélkül és a legkisebb légszennyezés nélkül) előállíthatja, meglehetősen komoly érv a termonukleáris fejlődés fejlesztésére irányuló kutatás leggyorsabb és energikus fejlődéséhez Energia (minden nehézség és probléma ellenére) még a költséghatékony termonukleáris reaktor létrehozásának hosszú távú perspektívájában is.

A mérsékelteknek elegendőnek kell lenniük millió éven keresztül, és az alacsonyan összehangolt lítium tartalékai elégségesek ahhoz, hogy több száz évig biztosítsák az igényeket.

Még ha a lítium-tartalékok a rock elfogy, tudunk előállítani azt a vizet, ahol a benne van egy megfelelően magas koncentrációban (100-szor jobb a koncentrációja urán) úgy, hogy a termelés gazdasági szempontból megfelelő.

A termonukleáris energia nemcsak az emberiséget elvben ígéri, elvben, a jövőben hatalmas mennyiségű energia előállításának lehetősége (CO 2 -kibocsátás nélkül és a légkör szennyeződése nélkül), de számos egyéb előnye is van.

1 ) Nagy belső biztonság.

A termonukleáris plazma beállításaiban használt plazma nagyon alacsony sűrűséggel rendelkezik (körülbelül egymillió alkalommal alacsonyabb a légköri sűrűségnél), amelynek eredményeképpen a létesítmények munkakörnyezetének soha nem fognak olyan energiákat tartalmazni, amelyek elegendőek ahhoz, hogy súlyos események vagy balesetek bekövetkezzenek.

Ezenkívül folyamatosan le kell állítani a "üzemanyag" letöltését, ami megkönnyíti a munkáját, nem is beszélve arra, hogy baleset esetén és a környezeti feltételek éles változása, a termonukleáris "láng" egyszerűen menjen ki.

Melyek a termonukleáris energiához kapcsolódó veszély? Először érdemes megjegyezni, hogy bár a szintézis (hélium és neutronok) termékei nem radioaktívak, a reaktor héját hosszantartó neutron besugárzást okozhat.

Másodszor, a Trothium radioaktív és viszonylag rövid felezési ideje (12 év). De bár a használt plazma mennyisége jelentős, alacsony sűrűségének köszönhetően csak nagyon kis mennyiségű trícium van (összesen tíz postai bélyegzővel). ebből kifolyólag

még a legnehezebb helyzetekkel és balesetekkel (a héj teljes megsemmisítése és az összes, a benne lévő trícium elosztása), például egy földrengéssel és a légi járművek bukása az állomáshoz), csak kis mennyiségű üzemanyag fog kapni a környezetbe, amely nem követeli meg a közeli települések lakosságának evakuálását.

2 ) Az energia költsége.

Várható, hogy az így létrejött villamos energia (maga a termelés költsége) elfogadhatóvá válik, ha a piacon már létező árpiac 75% -a lesz. Az "elfogadhatóság" ebben az esetben azt jelenti, hogy az ár a régi szénhidrogén üzemanyagok által kapott energiaár alatt lesz. "Külső" ár ( mellékhatások, A lakosság, az éghajlat, az ökológia stb. Egészségére gyakorolt \u200b\u200bhatás lényegében nulla lesz.

Nemzetközi kísérleti termálvíz ITER reaktor

A legfontosabb lépés az, hogy egy iter reaktort építsünk ki, amelynek célja, hogy bemutassa a plazma meggyújtásának lehetőségét, és ezen az alapon legalább tízszeres nyereség (a plazma fűtésre fordított energia tekintetében). Az ITER reaktor olyan kísérleti eszköz lesz, amely nem lesz felvehető turbinákkal a villamos energia és eszközök előállításához. A cél annak létrehozását, hogy tanulmányozza a feltételeket, amelyeket figyelembe kell elvégezni, ha a kezelő az ilyen energetikai létesítmények, valamint a teremtés ezen az alapon a valós, költséghatékony erőművek, amelyek, úgy tűnik, meg kell haladnia az ITER. A termonukleáris erőművek valódi prototípusainak létrehozása (azaz a turbinákkal teljesen felszerelt állomások stb.) A következő két feladat megoldása szükséges. Először is szükség van az új anyagok kidolgozására (képes a leírt feltételek nagyon kemény működési feltételeinek ellenırzésére), és az alábbiakban leírt IFMIF berendezések (nemzetközi fúziós besugárzási eszköz) különleges szabályainak megfelelően kell vizsgálni. Másodszor, sok tisztán technikai feladatot kell megoldani és új technológiákat fejleszteni a távirányítóval, fűtéssel, a héjak kialakításával, az üzemanyag-ciklusokkal stb.

Az ábra azt mutatja, hogy az ITER reaktort, amely a legnagyobb sugárhajtásnál jobb, nem csak az összes lineáris mérethez (kb. Kétszer), hanem a benne használt mágneses mezők nagyságával is, és az aktuális plazmán keresztül áramlik.

A reaktor létrehozásának célja, hogy bemutassa a fizikusok és mérnökök kombinált erőfeszítéseinek lehetőségeit, amikor nagyméretű termonukleáris erőműt tervez.

A tervezett 500 MW telepítési kapacitása (a rendszeren csak az energia költsége csak 50 MW). 3.

Az ITER telepítését egy konzorcium hozza létre, amely magában foglalja az EK, Kína, India, Japán, Dél-Korea, Oroszország és az USA-t. Ezeknek az országoknak a teljes népessége a Föld teljes lakosságának fele, így a projekt globális válasznak nevezhető a globális kihívásra. A fő alkotóelemeket és az ITER Reactor csomópontokat már létrehozták és tesztelték, és az építkezés már Kadarash városában (Franciaország) már megkezdődött. A reaktor bevezetését 2020-ra tervezik, és a deutérium-trícius plazma - 2027-re történő beérkezését, mivel a reaktor bevezetése a cselekvéshez hosszú és súlyos teszteket igényel a plazmának a Datery és a Tritia számára.

Az ITER mágneses reaktor tekercsét a szupravezető anyagok alapján hozták létre (amelyek elvileg lehetővé teszik, hogy folyamatosan működjenek a jelenlegi plazma fenntartásának fenntartásához), így a tervezők abban reménykednek, hogy garantált munkakörülményeket biztosítanak legalább 10 perc időtartamával. Nyilvánvaló, hogy a szupravezető mágneses tekercsek jelenléte alapvetően fontos a valódi termonukleáris erőmű folyamatos működéséhez. A szupravezető tekercseket már használták Tokamak típusú eszközökben, de korábban nem használták a tríciumplazmára tervezett ilyen nagyméretű növényekben. Ezenkívül az ITER telepítését először használják, és különböző shell modulokat terveznek, amelyek valódi állomásokban dolgoznak, ahol generálhatók vagy "visszaállították" trícium magokat.

A telepítés építésének fő célja, hogy bemutassa a plazma-égetés sikeres kezelését és a valódi energiatermelés lehetőségét a termonukleáris eszközökben a meglévő technológiai fejlesztés szintjén.

Természetesen további fejlesztés, természetesen sok erőfeszítést igényel az eszközök hatékonyságának javítására, különösen a gazdasági megvalósíthatóságAmi komoly és hosszú távú vizsgálatokhoz kapcsolódik, mind az ITER reaktoron, mind más eszközökön. A beállított feladatok közül három különösen megkülönböztethető:

1) Meg kell mutatni, hogy a tudomány és a technológia meglévő szintje már 10-szeres energiatermelést eredményez (összehasonlítva a folyamatot a folyamat fenntartása érdekében) a szabályozott nukleáris szintézis eljárással. A reakciót veszélyes instabil üzemmódok nélkül kell előfordulni, anélkül, hogy túlmelegednének és károsítaná a tervezési anyagokat, és a plazma szennyeződés nélkül szennyeződés nélkül. A termonukleáris energia teljesítményével a plazma fűtési teljesítmény körülbelül 50% -a, ezek a célok már kis létesítményekben végzett kísérletekben, de az ITER reaktor létrehozása lehetővé teszi, hogy ellenőrizze az ellenőrzési módszerek megbízhatóságát sokkal nagyobb telepítéssel ami sokkal több energiát termel hosszú ideig. Az ITER reaktor úgy van kialakítva, hogy ellenőrizze és koordinálja a jövőbeni termonukleáris reaktor követelményeit, és alkotása nagyon összetett és érdekes feladat.

2) Meg kell vizsgálni a plazmában lévő nyomás növelésének módszereit (emlékeztetünk arra, hogy a reakciósebesség egy adott hőmérsékleten arányos a nyomás négyzetével), hogy megakadályozza a veszélyes instabil plazma viselkedés előfordulását. Ennek az irányban szereplő tanulmányok sikere lehetővé teszi, hogy biztosítsa a reaktor működését magasabb plazmás sűrűséggel, vagy csökkenti a generált mágneses mezők feszültségét, amely jelentősen csökkenti a villamosenergia-reaktor költségeit.

3) Vizsgálatok kell erősítenie, hogy a folyamatos működés a reaktor fenntartható üzemmód biztosítható valódi (gazdasági és műszaki szempontból, ez a követelmény nagyon fontos, ha nem az alap), és a kezdeti telepítés nélkül is elvégezhető hatalmas energiaköltségek. A kutatók és a tervezők nagyon remélték, hogy az elektromágneses plazmaáram "folyamatos" áramlása a plazmás generációval (nagyfrekvenciás sugárzás és gyorsanyagok injekciója miatt).

A modern világ nagyon komoly energias kihívással szembesül, amely pontosabban "bizonytalan energiaválságnak" nevezhető.

Jelenleg az emberiség által fogyasztott összes energiát a fosszilis tüzelőanyagok égetésével hozták létre, és a probléma megoldása a napenergia vagy az atomenergia (gyors neutronok létrehozása stb.) A globális probléma a fejlődő országok lakosságának növekedése miatt, valamint az előállított energiaösszeg növelésének javításának szükségessége, csak a vizsgált megközelítések alapján megoldható, bár természetesen bármilyen kísérlet Alternatív energiatermelési módszereket kell ösztönözni.

Ha nincsenek jelentős és váratlan meglepetések a termonukleáris energia fejlődésének útján, akkor a fejlett ésszerű és megrendelt cselekvési program hatálya alá tartoznak, amely (természetesen, feltéve, hogy a munka jó szervezése és megfelelő finanszírozás) vezetnie kell a termonukleáris erőmű prototípusának létrehozása. Ebben az esetben, mintegy 30 év elteltével először az elektromos áramot először az energiahálózatokra nyújthatunk be, és egy kis év 10-től 10-es éve elkezdi dolgozni az első kereskedelmi termenukleáris erőművet. Lehetséges, hogy század második felében a nukleáris szintézis energiája elkezdi felváltani a fosszilis tüzelőanyagokat, és fokozatosan egyre fontosabb szerepet fog játszani az energia emberiségének biztosításában.

Miért kezdődött. Az "energias kihívás" a következő tényezők kombinációjának következtében keletkezett:

1. Az emberiség óriási energiát fogyaszt.

Jelenleg az energiafogyasztás a világon körülbelül 15,7 terravatt (TVT). Ennek a nagyságnak a megosztása a bolygó populációjához, személyenként 2400 wattot kapunk, amely könnyen értékelhető és benyújtható. Az egyes rezidensek által fogyasztott energia (beleértve a gyermekeket is) energiát megegyezik a 24 tűzhely elektromos lámpák 24 órás működésével. Azonban az energia fogyasztásának a bolygón nagyon egyenetlen, mivel sok országban nagyon nagy, és másokban jelentéktelenül. Fogyasztás (egy személy szempontjából) 10,3 kW az Egyesült Államokban (az egyik rekordérték), az Orosz Föderációban, az Egyesült Királyságban, de másrészt csak egyenlő 0,21 kW Bangladesben (az USA-ban az energiafogyasztás szintjének 2% -a!).

2. A világ energiafogyasztásának drasztikusan növekszik.

A Nemzetközi Energiaügynökség (2006) előrejelzése szerint a világ energiafogyasztása 2030-ra 50% -kal kell növekednie. A fejlett országok, persze, lehet, hogy jól anélkül, hogy további energiát, de ez a növekedés érdekében szükséges elérni a lakosság fejlődő országok a szegénység, ahol 1,5 milliárd ember akut hiány a villamos energia.


3. Jelenleg a világ által fogyasztott világ 80% -át a fosszilis tüzelőanyagok égetésével hozták létre (olaj, szén és gáz), amelynek alkalmazása:
a) potenciálisan befolyásolja a katasztrofális környezeti változások veszélyét;
b) elkerülhetetlenül véget kell vetnie.

Ami egyértelmű, hogy most fel kell készülnünk a korszak végére a fosszilis tüzelőanyag-típusok használatával

Jelenleg az atomerőművek széles skálájú, energiát kapnak az atommagok megosztása során. Minden lehetséges módon kell megoldania az ilyen állomások létrehozását és fejlesztését, azonban figyelembe kell venni, hogy a munkájuk egyik legfontosabb anyagainak (olcsó urán) tartalékai is teljes mértékben költözhetők a Következő 50 év. A divízióalapú energetikai magok lehetőségeit (és kell) jelentősen bővíteni kell a hatékonyabb energiaciklusok használatával, amelyek szinte kétszerese a kapott energiát. Ennek az irányban az energia kialakításához szükséges, hogy reaktorokat kell létrehozni a tóriumon (az úgynevezett tórium-testvér-reaktorok vagy reaktorok szorzása), amelyben a forrású urán, amelynek következtében több tórium van Az adott anyag alatt kapott energia teljes mennyisége 40-szer nő. A Plutonium Bruizers létrehozása a gyors neutronokon, amelyek sokkal hatékonyabbak, mint az urán reaktorok, amelyek jelentősen hatékonyabbak, mint az energia. Lehetséges, hogy ezeknek a területeknek a fejlesztése új, nem szabványos módszereket kell kidolgoznia az urán (például a tengervízből, amely úgy tűnik, hogy a legmegfelelőbbnek tűnik).

Termonukleáris erőművek

Az ábra vázlatos diagramot mutat (anélkül, hogy megfelel az eszköz méretének és a termonukleáris erőmű működésének elvének megfelelően. A központi részben van egy toroid (buborék formájában), amelynek térfogata ~ 2000 m3, teleium-deutérium (T-D) plazmával 100 m ° C feletti hőmérsékletre melegítve van. A szintézis-reakció (1) alatt kialakított neutronok elhagyják a "mágneses palackot", és az ábrán látható héjba esnek körülbelül 1 m vastagsággal.

A héj neutronok belsejében lítiumatomokkal szembesülnek, ami reakciót eredményez a trícium képződésére:

neutron + lítium → hélium + Tritmium

Ezenkívül a rendszerben versengő reakciók (trícium formázása nélkül) a rendszerben, valamint a további neutronok felszabadulásával járó reakciók is előfordulnak, amelyek ezután trícium képződéséhez vezetnek (a további neutronok felszabadulása jelentősen javítható, például, például, például, a bererlium atomok bevezetésével a héjba és az ólomba). Az általános következtetés az, hogy ebben a telepítés (legalábbis elméletileg), a reakció a nukleáris szintézis megy végbe, ahol a trícium jön létre. Ugyanakkor a három általánosabb trícium mennyisége nemcsak a létesítmény igényeit is biztosítja, hanem kissé nagy, ami tríciumot és új létesítményeket biztosít. Ez a munka fogalma, amelyet az alábbiakban ismertetett ITER-reaktoron ellenőrizni és végrehajtani kell.

Ezenkívül a neutronoknak fel kell melegíteniük a héjat az úgynevezett kísérleti növényekben (amelyben ezeket a "rendes" szerkezeti anyagokhoz viszonyítva) körülbelül 400 ° C-ra kell alkalmazni. A jövőben olyan fejlett létesítményeket kell létrehozni, amelyek 1000 ° C feletti fűtőfűtési hőmérsékletű fűtési hőmérsékletet biztosítanak, amelyet a legújabb nagy szilárdságú anyagok (például szilícium-karbid kompozíciói) segítségével lehet elérni. A héjban felszabadított hőt, mint a hagyományos állomásoknál, az elsődleges hűtőhurok egy hűtőfolyadékkal (például víz vagy hélium) van kiválasztva, és a másodlagos áramkörre továbbítják, ahol vízgőzzel állítjuk elő, amely a turbinába szállítják.

1985 - A Szovjetunió javasolta a következő generációs Tokamak telepítését, négy vezető ország tapasztalatait a termonukleáris reaktorok létrehozásához. Az Amerikai Egyesült Államok Japánnal és az Európai Közösséggel együtt javaslatot terjesztett elő a projekt végrehajtására.

Jelenleg Franciaországban az alábbiakban leírt nemzetközi Tokamak kísérleti reaktor (nemzetközi Tokamak kísérleti reaktor) folyamatban van, amely az első Tokamak képes plazma.

A legfejlettebb meglévő Tokamak létesítményekben a 150 mm ° C hőmérsékletének hossza hosszú volt, közel a termonukleáris állomás működéséhez szükséges értékekhez, de az ITER-reaktornak az első nagyszabású energia kell lennie Hosszú távú működésre tervezett beállítás. A jövőben jelentősen javítani kell a működésének paramétereit, amely először is megköveteli, növeli a nyomást a plazmában, mivel az adott hőmérsékleten lévő magok magjainak szellőzőnyílása arányos a téren a nyomás. A fő tudományos probléma ugyanakkor kapcsolódik azzal a ténnyel kapcsolatban, hogy a plazmában való növekvő nyomás nagyon összetett és veszélyes instabilitás, az instable üzemmódok.

Miért van szükségünk rá?

A nukleáris szintézis fő előnye, hogy üzemanyagként csak egy nagyon kis mennyiségű anyag nagyon gyakori a természetben. A leírt beállításokban a nukleáris szintézis reakciója hatalmas mennyiségű energia elosztásához vezethet, tízmilliószor nagyobb, mint a hagyományos kémiai reakciók (például a fosszilis tüzelőanyag-égés) standard hőtermelésének. Összehasonlításképpen rámutatunk arra, hogy az 1 gigavatt (GW) kapacitással rendelkező hőerőmű működéséhez szükséges szén mennyisége 10 000 tonna (tíz vasúti autó), és ugyanazon teljesítmény termonukleáris telepítése A D + T keverék csak körülbelül 1 kilogrammját fogyasztja.

A deutérium stabil hidrogén izotóp; A hétköznapi víz 3350 molekuláinak egyike, a hidrogénatomok egyike helyettesíti a Deuterium (a nagy robbanás örökségét). Ez a tény teszi könnyű megszervezni a meglehetősen olcsó megszerzését a szükséges mennyiségű deutériumot a vízből. Összetettebb a trícium megszerzéséhez, ami instabil (felezési idő körülbelül 12 éves, amelynek eredményeképpen a tartalma elhanyagolható) azonban a fentiekben látható módon a trícium közvetlenül a termonukleáris üzemben történik a neutron reakció litonokkal.

Így a termonukleáris reaktor kezdeti üzemanyag a lítium és a víz. A lítium egy hétköznapi fém, amelyet széles körben használnak a háztartási készülékekben (mobiltelefonok akkumulátoraiban stb.). A fentebb leírt telepítés, még a hiányossági hatékonyság figyelembevételével is képes lesz 200 000 kW / óra elektromos energiát termelni, ami egyenértékű a 70 tonna szénen található energiával. A szükséges mennyiségű lítium egy számítógép egy számítógépen található, és a deutérium mennyisége 45 liter vízben van. A fenti érték megfelel a modern villamosenergia-fogyasztásnak (az egyik személy) az EU-országokban 30 éve. Az a tény, hogy az ilyen jelentéktelen lítium ilyen számos villamos energiának (CO2-kibocsátás nélkül és a legkisebb légszennyezés nélkül) kifejlesztését biztosítja, meglehetősen komoly érv a termonukleáris energia leggyorsabb és energetikai fejlődésének (minden nehézség és probléma ellenére ) És még a posztpoint bizalom nélkül is bizalommal az ilyen kutatás sikere.

A mérsékelteknek elegendőnek kell lenniük több millió éve, és a könnyen előállított lítium tartalékai elégségesek ahhoz, hogy több száz évig biztosítsák az igényeket. Még ha a lítium-tartalékok a rock elfogy, tudunk előállítani azt a vizet, ahol a benne van egy megfelelően magas koncentrációban (100-szor jobb a koncentrációja urán) úgy, hogy a termelés gazdasági szempontból megfelelő.

A kísérleti termonukleáris kísérleti reaktor Kadarash város közelében épült Franciaországban. Az ITER projekt fő feladata az ipari méretű szabályozott termonukleáris szintézis reakció megvalósítása.

A termonukleáris tüzelőanyag tömegének egysége, amely körülbelül 10 milliószor nagyobb energiát termel, mint amikor ugyanolyan mennyiségű ökológiai üzemanyag égetése, és körülbelül százszor több, mint amikor az urán nukleei hasítás a jelenlegi NPP-k reaktoraiban. Ha a tudósok és a tervezők számításai indokoltak, akkor az emberiség kimeríthetetlen energiaforrást ad.

Ezért számos ország (Oroszország, India, Kína, Korea, Kazahsztán, USA, Kanada, Japán, az Európai Unió országai) egyesült erőfeszítéseiket egy nemzetközi termonukleáris kutatási reaktor létrehozására - számos új energiatermelésre.

Az ITER olyan telepítés, amely a hidrogénatomok és tríciumok (hidrogén-izotóp) szintézisének feltételeit eredményezi, amelynek eredményeképpen egy új atom képződik - hélium atom. Ezt a folyamatot egy hatalmas energiafutás kíséri: a plazma hőmérséklete, amelyben a termonukleáris reakció vége körülbelül 150 millió Celsius fok (összehasonlítás esetén - a naprendszer hőmérséklete 40 millió fok). Ugyanakkor az izotópok kiégnek, gyakorlatilag megakadályozzák a radioaktív hulladékot.
A nemzetközi projekt részvételi rendszere a reaktorkomponensek beszerzését és az építési finanszírozását biztosítja. Ennekért cserébe mindegyik résztvevő ország teljes hozzáférést kap minden olyan technológiához, amely termonukleáris reaktor létrehozására és az összes kísérleti munka eredményeire vonatkozik, amely ezen a reaktoron található, ami alapul szolgál a soros energiatermiidreaktorok kialakításának alapjául.

A reaktor a termonukleáris szintézis elve alapján nincs radioaktív sugárzás, és teljesen biztonságos a környezet számára. Majdnem bárhol a világon található, és a szokásos víz az üzemanyagot szolgálja. Az ITER építése körülbelül tíz évig tart, majd a reaktort 20 évig kell használni.


Az érdekek Oroszország a Tanács az International Organization for építőiparban a Thermalide Reactor ITER az elkövetkező években lesz tagja a megfelelő szolgáltatás az Orosz Tudományos Akadémia Mihail Kovalcsuk - igazgató RNC Kurchatov Intézet Intézet Crystaiiography az Orosz Tudományos Akadémia és az Elnöki Tanács Tudományos, Technológiai és Oktatási Tanács tudományos titkára. A Kovalchuk átmenetileg helyettesíti az akadémikus Evgeny Velikovot ezen a hozzászóláson, amelyet az ITER Nemzetközi Tanács elnöke az elkövetkező két évben választottak meg, és nem joga van ötvözni ezt a pozíciót a részt vevő ország hivatalos képviselőjének kötelezettségeivel.

Az építés teljes költsége 5 milliárd euróra becsülhető, amennyire csak a reaktor kísérleti. India, Kína, Korea, Oroszország, az Egyesült Államok és Japán részesedése a teljes költség megközelítőleg 10 százaléka, az Európai Unió országaira esik. Eddig azonban az európai államok egyetértettek, pontosan, hogy a költségek hogyan kerülnek elosztásra. Emiatt az építési kezdetét 2010 áprilisáig elhalasztották. A következő halasztás ellenére az ITER létrehozásában részt vevő tudósok és tisztviselők azt állítják, hogy 2018-ra képesek lesznek kitölteni a projektet.

Az ITER becsült termonukleáris ereje 500 megawatt. A mágnesek külön részei 200 és 450 tonna közötti súlyt eredményeznek. Hűtés esetén az ITER napi 33 ezer köbméter vizet igényel.

1998-ban az Egyesült Államok abbahagyta a projektben való részvételét. Miután a republikánusok hatalomra kerültek az országban, és a fan tápegységek Kaliforniában kezdődtek, a Bush-adminisztráció bejelentette az energiaágazat beruházásainak növekedését. Az amerikai nemzetközi projektben való részvétel nem szándékozott és foglalkozott saját termonukleáris projektjében. 2002 elején a Tanácsadó Bush elnöke a Technologies, John Marburger III, kijelentette, hogy az Egyesült Államok megváltozott, és visszatér a projekthez.

A projekt a résztvevők számát tekintve hasonlítja össze a másik nagy nemzetközi tudományos projektet - a Nemzetközi Űrállomást. Az ITER költsége, amely korábban elérte a 8 milliárd dollárt, majd kevesebb, mint 4 milliárd. Az Egyesült Államok résztvevőinek kijáratának következtében úgy döntöttek, hogy csökkentik a reaktor kapacitását 1,5 GW-ra 500 MW-ra. Ennek megfelelően az "elveszett súly" és a projekt ár.

2002 júniusában az ITER szimpóziuma Moszkvában az orosz fővárosban tartották. A projekt újjáéledésének elméleti, gyakorlati és szervezeti problémáit vitatta meg, amelynek szerencse képes az emberiség sorsának megváltoztatására, és új típusú energiát adhat, a hatékonyság és a gazdaság összehasonlítható csak a Nap energiájával.

2010 júliusában a Nemzetközi Thermalian Reactor ITER projekt tagországainak képviselői jóváhagyták költségvetését és az építési időt a francia Cadarache rendkívüli ülésen. .

A múltbeli rendkívüli ülésen a projekt résztvevői jóváhagyták az első kísérletek kezdetét a plazma - 2019-vel. A teljes körű kísérletek lefolytatása 2027 márciusra kerül sor, bár a projektmenedzsment megkérdezte a technikai szakértőket, hogy próbálják optimalizálni a folyamatot és 2026-os kísérleteket indítanak. A találkozó résztvevői is úgy döntöttek, hogy a reaktor kiépítésének költségeit is elhatározták, azonban a telepítés létrehozására tervezett összegek nem kerülnek közzétételre. A Sciencenow Portál szerkesztője által beérkezett információk szerint a meg nem nevezett forrásból, miszerint a kísérletek elkezdték az ITER projekt költségeit 16 milliárd euróval.

A Cadarasban tartott találkozó az új projektvezető első hivatalos munkanapává vált, a japán fizika Osama Motojima (Osamu Motojima). 2005-től a japán Kanam Ideda (Kaname Ikeda) 2005-től vezette a projektet, amely a költségvetés és az építési idő jóváhagyása után azonnal elhagyta a bejegyzést.

Az ITER Thermonukleáris reaktor az Európai Unió, Svájc, Japán, USA, Oroszország, Dél-Korea, Kína és India államainak közös projektje. Az ITER létrehozásának ötletét a múlt század 80-as évek óta tartják, azonban a pénzügyi és technikai nehézségek miatt a projekt költsége folyamatosan növekszik, és az építési kezdési időpont folyamatosan elhalasztásra kerül. 2009-ben a szakértők elvárják, hogy a reaktor létrehozásának munkája 2010-ben kezdődik. Később ezt a dátumot áthelyezték, és a reaktor kezdetét először hívták, majd 2019-ben.

A termonukleáris szintézis reakciói a könnyű izotópok magjainak összevonása, hogy nagymértékű rendszermagot képezzen, amelyet egy hatalmas energia emisszió kísérnek. A termonukleáris reaktorok elméletében sok energiát kaphat alacsony költséggel, de jelenleg a tudósok sokkal több energiát és pénzt költenek a szintézis-reakció elindításához és karbantartásához.

A termonukleáris szintézis olcsó és környezetbarát módja a bányászati \u200b\u200benergia. A Napban már nem kezelt termonukleáris szintézis van a napsütésben - a geliumot nehéz izotóp-hidrogénből állapítják ki. Ez megkülönbözteti a hatalmas energiát. Azonban a Földön az emberek még nem tanultak ilyen reakciók kezelésére.

A hidrogén izotópokat az ITER-reaktorban üzemanyagként használják. A termonukleáris reakció során az energia felszabadul, ha a könnyű atomokat nehezebbé teszi. Ennek eléréséhez szükség van a gáz felmelegedésére több mint 100 millió fokkal - sokkal magasabb hőmérsékleten a Nap közepén. A gáz egy ilyen hőmérsékleten plazmavá válik. A hidrogén atomi atomjait eltávolítjuk, hélium atomokká alakulnak nagy számú neutron felszabadulásával. Az ebben az elvben működő erőmű a sűrű anyag (lítium) sűrű anyagának (lítium) sűrű anyagának (lítium) lassulását alkalmazza.

Miért van ilyen késleltetett termonukleáris létesítmények létrehozása?

Miért olyan fontos és értékes berendezések, amelyek előnyeit szinte a káliumról vitatják meg, még nem jöttek létre? Három fő oka van (az alábbiakban figyelembe vett), amelyek közül az első úgy hívható külsőnek vagy nyilvánosságnak, és a többi fennmaradó - belső, azaz a termonukleáris energia fejlesztésének törvényei és feltételei miatt.

1. Hosszú ideig úgy vélték, hogy a termonukleáris szintézis energiájának gyakorlati felhasználásának problémája nem igényel sürgős megoldásokat és cselekvéseket, mivel a múlt század 1980-as éveiben a fosszilis tüzelőanyagok forrása kimeríthetetlennek tűnt, és a Az ökológia és az éghajlatváltozás nem aggódott a nyilvánossággal. 1976-ban az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának belső energiatanácsadó bizottsága megpróbálta megbecsülni a K + F megvalósítását és a termonukleáris energiaüzem különböző kutatási finanszírozási lehetőségekkel történő bemutatását. Ugyanakkor megállapítást nyert, hogy az ebben az irányban lévő tanulmányok egyéves finanszírozása teljesen elégtelen, és a meglévő allokációk fenntartásában, a termonukleáris berendezések létrehozásának megteremtése soha nem lesz teljesítve, mivel az elosztott pénzeszközök nem a minimális, kritikus szintnek is megfelel.

2. A vizsgálatok fejlesztésének komolyabb akadálya, hogy a megvitatott típusú termonukleáris felszerelést nem lehet létrehozni és kis méretben kialakítani. A következő magyarázatokból világossá válik, hogy a termonukleáris szintézis esetében nem csak a plazma mágneses megőrzése szükséges, hanem elegendő fűtéshez is szükséges. Az arány az töltött, és a kapott energia növekszik legalább, arányosan a tér a lineáris méretei a telepítés, mint amelynek eredményeként a tudományos és technikai képességeit és előnyeit a termonukleáris berendezések lehet ellenőrizni, és bizonyította csak elegendően nagy állomások, például az említett ITER reaktor említett. A Társaság egyszerűen nem volt hajlandó finanszírozni ilyen nagy projekteket, amíg elegendő bizalom volt a sikerben.

3. A fejlesztés a termonukleáris energia nagyon összetett, azonban (annak ellenére, hogy az elégtelen finanszírozás és nehézségeit választja központok létrehozására JET és az ITER beállítások) az utóbbi években már egyértelmű előrelépés, bár a jelenlegi állomás még nem jött létre.

A modern világ nagyon komoly energias kihívással szembesül, amely pontosabban "bizonytalan energiaválságnak" nevezhető. A probléma az a tény, hogy a fosszilis éghető anyagok tartalékai kiszáradhatnak a század második felében. Ráadásul a fosszilis tüzelőanyagok égetése a kegyetlen és a "Mentse" szén-dioxidot (a CCS-program felett említett "megtakarítás" igényt eredményezheti, hogy megakadályozza a bolygó éghajlatának jelentős változásait.

Jelenleg az emberiség által fogyasztott összes energiát a fosszilis tüzelőanyagok égetésével hozták létre, és a probléma megoldása a napenergia vagy az atomenergia (a reaktorok létrehozása - a gyors neutronok megteremtése stb.). A globális probléma a fejlődő országok lakosságának növekedése miatt, valamint az előállított energiaösszeg növelésének javításának szükségessége, csak a vizsgált megközelítések alapján megoldható, bár természetesen bármilyen kísérlet Alternatív energiatermelési módszereket kell ösztönözni.

Valójában van egy kis válogatás a viselkedési stratégiáknak, és a termonukleáris energia fejlesztése rendkívül fontos, még annak ellenére is, hogy a siker garancia hiánya. A Financial Times újság (2004. július 01-től) írta ezt:

Reméljük, hogy nem lesz nagy és váratlan meglepetés a termonukleáris energia fejlődésének útján. Ebben az esetben először 30 év elteltével első alkalommal képesek leszünk elektromos áramot küldeni az energiahálózatokra, és egy másik 10 kereskedelmi termenukleáris erőmű 10 év elteltével kezdődik. Lehetséges, hogy a század második felében a nukleáris szintézis energiája elkezdi felváltani a fosszilis tüzelőanyagokat, és fokozatosan egyre fontosabb szerepet fog játszani az energia emberiségének globális szinten történő biztosításában.

Nincs abszolút garancia arra, hogy a termonukleáris energia létrehozásának feladata (mint az összes emberiség hatékony és nagyméretű energiaforrása) sikeresen befejeződik, de ennek az irányban a jó szerencse valószínűsége elég magas. Mivel a hatalmas potenciális termonukleáris állomások, lehetséges, hogy fontolja meg az összes költséget a projektek azok gyors (és még gyorsult) fejlesztése, különösen azért, mert ezek a beruházások meg nagyon szerény, a háttérben a hatalmas mennyiségének a globális energiapiacon ( 4 trillió dollárt évente8). Az emberiség igényeinek biztosítása az energiában nagyon komoly probléma. Mivel a fosszilis tüzelőanyag kevésbé megfizethető (ráadásul a felhasználása nem kívánatos), a helyzet megváltozik, és egyszerűen nem engedhetjük meg magunknak, hogy ne fejlődjünk termonukleáris energiát.

A kérdésre "mikor jelenik meg a termonukleáris erőforrás?" Lev Artzimovich (elismert úttörő és a kutatás vezetője ezen a területen) Valahogy válaszolt arra, hogy "akkor jön létre, amikor valóban szükséges az emberiséghez"

Az ITER lesz az első termonukleáris reaktor, amely több energiát eredményez, mint a fogyasztásra. A tudósok ezt a tulajdonságot egyszerű együttható segítségével mérik, amelyeket "Q" hívnak. Ha az ITER eléri a kijelölt összes tudományos célt, akkor 10-szer több energiát fog termelni, mint a fogyasztásra. Az utolsó az épített eszközök a "közös európai tor" Angliában - a termonukleáris reaktor kisebb prototípusa, amely a tudományos kutatás végső szakaszában a Q értéke szinte 1-nek felel meg. Ez azt jelenti, hogy pontosan a ugyanaz az energia, mint amennyit fogyasztott. Az ITER lehetővé teszi, hogy meghaladja ezt az eredményt azáltal, hogy megmutatja az energia létrehozását a termonukleáris szintézis folyamatában, és eléri a q értékét 10-vel. Az ötlet az, hogy az energiafogyasztás mennyisége körülbelül 50 MW-os szinten 500 MW. Így az ITER egyik tudományos célja annak bizonyítása, hogy a q értéke megvalósítható.

Egy másik tudományos cél az, hogy az ITER nagyon hosszú időpontja lesz az "égő" - egy pulzus a megnövekedett időtartamig akár egy óra. Az ITER olyan kutatási kísérleti reaktor, amely folyamatosan nem tud energiát termelni. Ha az ITER elkezd dolgozni, akkor egy órán át bekapcsol, majd le kell tiltani. Ez azért fontos, mert eddig olyan tipikus eszközöket hoztunk létre, amelyeket néhány másodpercenként vagy akár tizedben is lehetett égési idővel rendelkezniük - ez egy maximum. "A közös európai thor" elérte q értékét 1, körülbelül két másodperces égési idő alatt, 20 másodperces impulzushosszon. De a folyamat, amely néhány másodpercig tart, nem igazán állandó. Az autómotor elindításával analógiával: a motor rövid távú hatalma, amelyet a leállítás követi, nem az autó valódi működése. Csak akkor, ha fél órán át átadja az autóját, akkor az állandó üzemmódban lesz kiadva, és azt mutatja, hogy egy ilyen autóban tényleg lehet menni.

Vagyis technikai és tudományos szempontokkal az ITER 10-es értéket és a megnövekedett égési időt biztosítja.

A termonukleáris szintézis programja valóban nemzetközi, széles. Az emberek már számítanak az ITER sikerére, és gondolkodnak a következő lépésről - a demó nevű ipari termonukleáris reaktor prototípusának létrehozása. Építeni kell, hogy az ITER működött. Tudományos célokat kell elérnünk, mert ez azt jelenti, hogy az általunk jelölt ötletek meglehetősen megvalósíthatók. Mindazonáltal egyetértek azzal, hogy mindig gondolkodnod kell, hogy mi fog történni. Ezenkívül az ITER üzemeltetésének 25-30 éven belül a tudásunk fokozatosan elmélyül és kibővül, és pontosabb lehetünk a következő lépésünket.

Valójában azzal a viták, hogy az IT-nek a Tokamaknak kell lennie, nem fordul elő. Egyes tudósok meglehetősen eltérő kérdést tettek: legyen? A különböző országok szakemberei, akik saját, nem olyan nagyszabású termonukleáris projekteket fejlesztenek ki, azt állítják, hogy egy ilyen nagy reaktor egyáltalán nem szükséges.

Véleményük azonban valószínűleg nem tekinthető hitelesnek. Az ITER létrehozásában a toroid csapdákkal működő fizikusok több évtizedes részt vettek. A karadash kísérleti hőreaktorának eszköze, a tucatnyi prekurzoros tocamak-k tucatnyi kísérlet során kapott tudás bemutatták. És ezek az eredmények azt sugallják, hogy a reaktornak szükségszerűen Tokamaknak kell lennie, és nagyobb.

Jet jelenleg a legsikeresebb Tokamac, amelyet az EU által az Ebingedon brit városában építette. Ez a mai legnagyobb tokamak típusú reaktorok, a plazma Torus nagy sugarája 2,96 méter. A termonukleáris reakció hatalma több mint 20 megawattot ér el 10 másodpercig. A reaktor a plazmába fektetett energia mintegy 40% -át adja vissza.

Ez volt a plazmafizika, amely meghatározza az energiaegyensúlyt, "mondta az infox.ru Igor Semenov. Mi az energiaegyensúly, az MFTI társult professzora egy egyszerű példa: "Mindannyian láttuk, hogy a tűz ég. Valójában nincs tűzifa, de gáz. Az energia lánc van: a gázégés, a melegítő tűzifa, tűzifa elpárolog, a gáz újra világít. Ezért, ha a víz tűzbe kerülnénk, akkor drámaian elviszik az energiát a rendszerből a folyékony víz fázisátmenetbe a gőzállapotba. Az egyenleg negatív lesz, a tűz kialszik. Van egy másik út - egyszerűen csak az űrben vehetünk és szétszórhatunk. A máglya is kimegy. Szintén a termonukleáris reaktorban is épülünk. A méreteket úgy választják ki, hogy létrehozzák ezt a reaktorot a megfelelő pozitív energiaegyenleghez. Elegendő ahhoz, hogy valódi Teec építsen a jövőben, és döntsön meg, kísérleti szakaszban minden olyan probléma, amely jelenleg megoldatlan. "

A reaktor méretei egyszer megváltoztak. Ez történt a XX-XXI. Század fordulóján, amikor az Egyesült Államok jött ki a projektből, és a fennmaradó tagok rájöttek, hogy a költségvetés ITER (abban az időben becslések szerint 10 milliárd dollár) túl nagy. A fizikusoktól és mérnököktől kértek a telepítés költségeinek csökkentésére. És ezt csak a méret rovására lehetett tenni. A Robert Aymar (Robert Aymar) vezető "Robert Aymar" vezetője, Robert Aymar (Robert Aymar) vezette, aki korábban a French Tokamak Tore Supra-ban dolgozott Karadashban. A plazma torusz külső sugara 8,2-ről 6,3 méternél csökkent. A méretcsökkenéssel járó kockázatok azonban részben kompenzálódtak több további szupravezető mágnes esetében, amelyek lehetővé tették, hogy nyitott és vizsgálták a plazma levonási módot.


Hasonló cikkek

2021 RSRUB.RU. A modern tetőfedő technológiákról. Építési portál.