Reaktor pelakuran di dunia. Reaktor fusion pertama

Hari ini, banyak negara mengambil bahagian dalam penyelidikan fusion. Pemimpin-pemimpin Kesatuan Eropah, Amerika Syarikat, Rusia dan Jepun, manakala program China, Brazil, Kanada dan Korea semakin meningkat dengan pesat. Pada mulanya, reaktor pelakuran di Amerika Syarikat dan Kesatuan Soviet telah dikaitkan dengan pembangunan senjata nuklear dan kekal rahsia sehingga persidangan "Atoms for Peace", yang telah diadakan di Geneva pada tahun 1958. Selepas penciptaan penyelidikan Tokamak Soviet pelakuran nuklear pada tahun 1970 ia telah menjadi "sains besar". Tetapi kos dan kerumitan daripada peranti telah meningkat kepada titik bahawa kerjasama antarabangsa adalah satu-satunya peluang untuk bergerak ke hadapan.

reaktor pelakuran di dunia

Sejak tahun 1970-an, permulaan penggunaan komersial tenaga gabungan sentiasa ditangguhkan selama 40 tahun. Walau bagaimanapun, banyak yang telah berlaku pada tahun-tahun kebelakangan ini, membuat tempoh ini boleh dipendekkan.

Membina beberapa tokamaks, termasuk JET Eropah, British dan MAST termonuklear Experimental Reactor TFTR di Princeton, Amerika Syarikat. Projek ITER antarabangsa sedang dalam pembinaan di Cadarache, Perancis. Ia akan menjadi Tokamak terbesar yang akan bekerja pada tahun-tahun 2020. Pada 2030, China akan dibina CFETR, yang akan mengatasi ITER itu. Sementara itu, China menjalankan penyelidikan berkenaan dengan eksperimen superkonduktor Tokamak EAST.

reaktor pelakuran jenis lain - stellarators - juga popular di kalangan penyelidik. Salah satu LHD terbesar, menyertai Institut Kebangsaan Jepun untuk Fusion pada tahun 1998. Ia digunakan untuk mencari konfigurasi terbaik pantang plasma magnet. Jerman Max Planck Institute bagi tempoh 1988-2002, menjalankan kajian di Wendelstein 7-AS reaktor di Garching, dan kini - di Wendelstein 7-X, pembinaan yang berlangsung lebih daripada 19 tahun. Satu lagi TJII stellarator beroperasi di Madrid, Sepanyol. Di Amerika Syarikat Princeton makmal plasma fizik (PPPL), di mana beliau membina reaktor pelakuran nuklear pertama jenis ini pada tahun 1951, pada tahun 2008 ia berhenti pembinaan NCSX disebabkan lebihan kos dan kekurangan dana.

Di samping itu, pencapaian yang ketara dalam penyelidikan pelakuran inersia. National Building Ignition Facility (NIF) bernilai $ 7 bilion di Livermore Laboratory Lawrence Negara (Melia), yang dibiayai oleh National Pentadbiran Keselamatan Nuklear, telah disiapkan pada Mac 2009, Perancis Laser Mégajoule (LMJ) mula bekerja pada bulan Oktober 2014. reaktor pelakuran menggunakan laser dihantar dalam billionths beberapa kedua kira-kira 2 juta joule tenaga cahaya pada saiz sasaran beberapa milimeter untuk mula pelakuran nuklear. Objektif utama NIF dan LMJ penyelidikan untuk menyokong program senjata nuklear negara.

ITER

Pada tahun 1985, Kesatuan Soviet dicadangkan untuk membina generasi Tokamak berikut bersama-sama dengan Eropah, Jepun dan Amerika Syarikat. Kerja-kerja ini telah dijalankan di bawah naungan IAEA. Dalam tempoh 1988-1990 ia dibuat draf pertama Antarabangsa termonuklear Experimental Reactor yang ITER, yang juga bermaksud "cara" atau "perjalanan" dalam bahasa Latin, untuk membuktikan gabungan yang boleh menghasilkan lebih banyak tenaga daripada ia menyerap. Kanada dan Kazakhstan telah mengambil bahagian diselesaikan oleh Euratom dan Rusia, masing-masing.

Selepas 6 tahun Majlis ITER meluluskan reka bentuk reaktor kompleks pertama berdasarkan fizik dan teknologi bernilai $ 6 bilion ditubuhkan. Maka AS berundur dari konsortium itu, yang memaksa untuk mengurangkan separuh kos dan menukar projek. Hasilnya adalah ITER-FEAT bernilai $ 3 bilion., Tapi anda boleh mencapai reaksi berdikari, dan baki positif kuasa.

Pada tahun 2003, Amerika Syarikat sekali lagi menyertai konsortium itu, dan China mengumumkan hasrat mereka untuk mengambil bahagian di dalamnya. Hasilnya, pada pertengahan 2005, rakan-rakan bersetuju dengan pembinaan ITER di Cadarache di selatan Perancis. EU dan Perancis telah membuat separuh daripada EUR 12.8 bilion, manakala Jepun, China, Korea Selatan, Amerika Syarikat dan Rusia - 10% setiap satu. Jepun menyediakan komponen tinggi yang terkandung pemasangan kos IFMIF 1 bilion bertujuan untuk bahan-bahan ujian dan mempunyai hak untuk mendirikan ujian reaktor yang akan datang. Jumlah kos ITER termasuk separuh daripada kos pembinaan 10 tahun dan separuh - 20 tahun beroperasi. India menjadi ahli ketujuh ITER pada akhir tahun 2005

Eksperimen yang bermula pada 2018 dengan penggunaan hidrogen untuk mengelakkan pengaktifan magnet tersebut. Menggunakan plasma DT itu tidak dijangka sebelum 2026

Tujuan ITER - membangunkan 500 megawatt (sekurang-kurangnya untuk 400 saat) menggunakan kuasa input kurang daripada 50 mW tanpa menjana elektrik.

Dvuhgigavattnaya Demo kilang demonstrasi akan menghasilkan besar-besaran pengeluaran elektrik secara kekal. reka bentuk konsep Demo akan siap pada 2017, dan pembinaannya akan bermula pada 2024. Permulaan akan mengambil tempat dalam 2033.

JET

Pada tahun 1978, Kesatuan Eropah (Euratom, Sweden dan Switzerland) telah memulakan satu projek JET Eropah bersama di UK. JET masa ini Tokamak operasi terbesar di dunia. Reaktor tersebut JT-60 beroperasi di Institut Jepun gabungan, tetapi hanya JET boleh menggunakan bahan api deuterium-tritium.

reaktor telah dilancarkan pada tahun 1983 dan merupakan percubaan pertama di mana dikawal pelakuran termonuklear kepada 16 MW telah diadakan pada November 1991 kerana 5 MW kedua dan kuasa yang stabil kepada plasma deuterium-tritium. Banyak eksperimen telah dijalankan untuk mengkaji pemanasan litar dan teknik-teknik lain yang berbeza.

penambahbaikan melibatkan JET meningkatkan kapasitinya. MAST reaktor padat dibangunkan dengan JET dan ITER adalah sebahagian daripada projek itu.

K-STAR

K-STAR - superkonduktor Tokamak Korea Institut Pengajian Fusion (NFRI) dalam Daejeon, yang menghasilkan plasma pertama pada pertengahan 2008. Ini adalah satu projek perintis ITER, yang merupakan hasil daripada kerjasama antarabangsa. radius Tokamak 1.8 m - reaktor pertama menggunakan magnet superkonduktor Nb3Sn, yang sama yang akan digunakan dalam ITER. Semasa fasa pertama, yang berakhir pada tahun 2012, K-STAR perlu membuktikan daya maju teknologi asas dan untuk mencapai tempoh plasma nadi kepada 20 saat. Dalam fasa kedua (2013-2017) dijalankan untuk mengkaji pemodenan itu denyutan panjang sehingga 300 s dalam mod H, dan peralihan kepada sangat AT-mode. Tujuan fasa ketiga (2018-2023) adalah untuk mencapai prestasi yang tinggi dan kecekapan dalam mod nadi panjang. Dalam langkah 4 (2023-2025) akan diuji teknologi DEMO. peranti tidak mampu bekerja dengan tritium DT dan bahan api kegunaan.

K-DEMO

Direka dengan kerjasama (PPPL) US Department Princeton Plasma Physics Laboratory Tenaga dan Institut Korea Selatan NFRI, K-DEMO harus menjadi langkah seterusnya ke arah mewujudkan reaktor komersial selepas ITER, dan akan menjadi loji kuasa pertama yang mampu menjana kuasa kepada grid elektrik, iaitu, 1 juta kilowatt untuk beberapa minggu. diameter akan menjadi 6.65 m, dan ia akan mempunyai modul selimut yang dihasilkan oleh DEMO projek. Kementerian Pendidikan, Sains dan Teknologi Korea merancang untuk melabur di dalamnya kira-kira satu trilion won Korea ($ 941 juta).

EAST

juruterbang Cina bertambah baik superkonduktor Tokamak (EAST) di Institut Fizik di China Hefee dicipta hidrogen plasma suhu 50 juta ° C dan disimpan selama 102 saat.

TFTR

Amerika makmal PPPL eksperimen termonuklear reaktor TFTR bekerja 1982-1997. Pada bulan Disember 1993, beliau menjadi Tokamak pertama TFTR magnet, yang membuat eksperimen luas dengan plasma deuterium-tritium. Dalam yang berikut, reaktor yang dihasilkan rekod manakala dikawal kuasa 10.7 MW, dan pada tahun 1995, rekod suhu telah dicapai gas terion kepada 510 juta ° C. Walau bagaimanapun, pemasangan tidak berjaya kuasa pulang modal fusion, tetapi berjaya memenuhi matlamat mereka bentuk perkakasan, membuat sumbangan yang besar kepada ITER.

LHD

LHD di Institut Jepun Kebangsaan fusion nuklear di Toki, Gifu Prefecture, adalah stellarator terbesar di dunia. Bermula reaktor pelakuran berlaku pada tahun 1998, dan dia telah menunjukkan kualiti pantang plasma, setanding dengan pemasangan utama yang lain. Ia telah mencapai 13.5 suhu ion keV (kira-kira 160 juta ° C) dan tenaga 1.44 MJ.

Wendelstein 7-X

Selepas setahun ujian, bermula pada lewat 2015, suhu helium ini dalam masa yang singkat telah mencapai 1 juta ° C. Pada 2016 Reaktor termonuklear dengan plasma hidrogen menggunakan MW 2, suhu mencapai 80 juta ° C untuk satu perempat daripada satu saat. W7-X stellarator adalah yang terbesar di dunia dan dirancang untuk beroperasi berterusan selama 30 minit. Kos reaktor berjumlah € 1 bilion.

NIF

Kemudahan Ignition Negara (NIF) dalam telah disiapkan pada Mac 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (Melia) tahun. Menggunakan 192 rasuk laser, maka NIF mampu menumpukan perhatian 60 kali lebih banyak tenaga daripada mana-mana sistem laser sebelumnya.

pelakuran sejuk

Pada bulan Mac 1989, dua orang penyelidik, American Stenli Pons dan Martin Fleischmann Britain berkata mereka telah melancarkan desktop mudah gabungan sejuk reaktor, yang beroperasi pada suhu bilik. Proses ini terdiri dalam elektrolisis air berat menggunakan elektrod palladium di mana nukleus deuterium tertumpu dengan kepadatan yang tinggi. Para penyelidik berpendapat yang menghasilkan haba, yang dapat dijelaskan hanya dari segi proses nuklear, serta terdapat produk sampingan sintesis, termasuk helium, tritium dan neutron. Walau bagaimanapun, experimenters lain gagal untuk meniru pengalaman ini. Sebahagian besar komuniti saintifik tidak percaya bahawa reaktor pelakuran sejuk adalah nyata.

tindak balas nuklear rendah tenaga

Dimulakan oleh tuntutan "gabungan sejuk" penyelidikan yang berterusan dalam bidang tenaga yang rendah tindak balas nuklear, dengan sedikit sokongan empirikal, tetapi tidak diterima umum penjelasan saintifik. Jelas, interaksi nuklear lemah (dan bukan kuasa yang kuat, seperti dalam pembelahan nuklear atau sintesis) digunakan untuk membuat dan penangkapan neutron. Eksperimen termasuk penembusan hidrogen atau deuterium melalui katil pemangkin dan tindak balas dengan logam. Para penyelidik melaporkan pelepasan tenaga yang diperhatikan. Contoh praktikal utama adalah reaksi hidrogen dengan serbuk nikel dengan panas, jumlah yang lebih besar daripada boleh memberi apa-apa tindak balas kimia.