Reactoare de fuziune din lume. Primul reactor de fuziune

Astăzi, multe țări iau parte la cercetarea de fuziune. Liderii sunt Uniunea Europeană, Statele Unite, Rusia și Japonia, în timp ce programul din China, Brazilia, Canada și Coreea sunt în creștere rapidă. Inițial, reactoarele de fuziune în Statele Unite și Uniunea Sovietică au fost legate de dezvoltarea armelor nucleare și a rămas secretă până la conferința „Atomi pentru Pace“, care a avut loc la Geneva în 1958. După crearea cercetării Tokamak sovietice a fuziunii nucleare în anii 1970, a devenit „știință mare“. Dar costul și complexitatea dispozitivelor a crescut până la punctul în care cooperarea internațională a fost singura ocazie de a merge mai departe.

reactoare de fuziune din lume

Începând cu anii 1970, începutul utilizării comerciale a energiei de fuziune este amânată în mod constant timp de 40 de ani. Cu toate acestea, multe sa întâmplat în ultimii ani, ceea ce face această perioadă poate fi scurtată.

A construit mai multe tokamak, inclusiv JET european, britanic și MAST reactorul termonuclear experimental TFTR din Princeton, Statele Unite ale Americii. Proiectul internațional ITER este în prezent în construcție în Cadarache, Franța. Acesta va deveni cel mai mare Tokamak, care va funcționa în anii 2020. În 2030, China va fi construit CFETR, care va depasi ITER. Între timp, China desfasoara activitati de cercetare pe o EST superconductor Tokamak experimentale.

reactoare de fuziune alt tip - stelaratoare - de asemenea, popular în rândul cercetătorilor. Una dintre cele mai mari, LHD, sa angajat la Institutul Național japonez pentru Fusion în 1998. Este folosit pentru a căuta cea mai bună configurație a izolării cu plasmă magnetică. Max Planck Institutul German pentru perioada 1988-2002, efectuat cercetări privind Wendelstein 7-AS reactor în Garching, iar acum - la Wendelstein 7-X, a cărui construcție a durat mai mult de 19 de ani. Un alt TJII stelarator operat la Madrid, Spania. In Statele Unite Princeton laborator fizica plasmei (PPPL), unde a construit primul reactor de fuziune nucleară de acest tip în 1951, în 2008 , a oprit construcția de NCSX din cauza depășirilor costurilor și a lipsei de fonduri.

În plus, realizări semnificative în cercetarea de fuziune inerțială. Clădire National Ignition Facility (NIF), în valoare de 7 miliarde $ la Laboratorul Lawrence Livermore National (LLNL), finanțat de Administrația Națională de Securitate Nucleară, a fost finalizat în martie 2009, cu laser megajoule francez (LMJ) a început să lucreze în octombrie 2014. reactoare de fuziune care utilizează lasere livrate în câteva billionths un al doilea aproximativ 2 milioane de jouli de energie luminoasă la o dimensiune țintă de câțiva milimetri pentru a începe fuziunea nucleară. Obiectivul principal al NIF și LMJ este de cercetare pentru a sprijini programele naționale de arme nucleare.

ITER

În 1985, Uniunea Sovietică a propus să construiască o tokamak generație următoare, împreună cu Europa, Japonia și Statele Unite ale Americii. Lucrarea a fost realizat sub auspiciile AIEA. În perioada 1988-1990 a fost creat primele proiecte ale reactorului termonuclear experimental internațional ITER, ceea ce înseamnă, de asemenea „mod“ sau „călătorie“ în limba latină, în scopul de a dovedi că fuziunea poate produce mai multă energie decât absoarbe. Canada și Kazahstan au luat parte mediat de Euratom și, respectiv, Rusia.

După 6 ani de Consiliul ITER a aprobat primul reactor de design complex bazat pe fizica si tehnologie in valoare de 6 miliarde $ stabilit. Apoi, Statele Unite au retras din consorțiu, care a obligat să reducă la jumătate costurile și de a schimba proiectul. Rezultatul a fost ITER în valoare de Feat 3 miliarde de $., Dar se poate realiza o reacție de sine stătătoare, iar soldul pozitiv al puterii.

În 2003, Statele Unite au aderat din nou consorțiu, și China au anunțat dorința de a participa la ea. Ca rezultat, la mijlocul anului 2005, partenerii au convenit asupra construirii ITER la Cadarache în sudul Franței. UE și Franța au făcut jumătate din 12800000000 euro, în timp ce Japonia, China, Coreea de Sud, Statele Unite și Rusia - 10% fiecare. Japonia oferă componente de înaltă conținut de instalare costa IFMIF 1000000000 destinate materialelor de testare și au avut dreptul de a ridica următorul reactor de testare. Costul total al ITER include jumătate din costul unei construcții de 10 ani și jumătate - la 20 de ani de funcționare. India a devenit al șaptelea membru al ITER la sfârșitul anului 2005

Experimentele trebuie să înceapă în 2018, cu utilizarea hidrogenului pentru a evita activarea magneților. Folosind plasma DT nu este de așteptat înainte de 2026

Scopul ITER - să dezvolte un 500 megawati (cel puțin timp de 400 de secunde), folosind o putere de intrare mai mică de 50 mW, fără a genera electricitate.

Dvuhgigavattnaya Demo plantelor demonstrative va produce pe scară largă de producție de energie electrică pe o bază permanentă. proiectare conceptuală demo va fi finalizat până în 2017, iar construcția sa va începe în 2024. Start va avea loc în 2033.

JET

În 1978, UE (Euratom, Suedia și Elveția) au inițiat un proiect JET european comun în Marea Britanie. JET este în prezent cel mai mare Tokamak de operare din lume. Un astfel de reactor JT-60 functioneaza in japoneza Institutul National de fuziune, dar numai JET poate utiliza combustibil-deuteriu tritiu.

Reactorul a fost lansat în 1983 și a fost primul experiment în care fuziunea termonucleară controlată la 16 MW, a avut loc în noiembrie 1991, pentru un al doilea de 5 MW și putere stabilă în plasmă deuteriu tritiu. Multe experimente au fost efectuate pentru a studia circuite de încălzire și alte tehnici diferit.

Alte îmbunătățiri se referă la JET mări capacitatea. reactor compact MAST este dezvoltat cu JET și ITER face parte din proiect.

K-STAR

K-STAR - coreean supraconductoare Tokamak Institutul Național pentru Studii de fuziune (NFRI) în Daejeon, care a produs prima plasmă la mijlocul anului 2008. Acesta este un proiect pilot ITER, care este rezultatul cooperării internaționale. Raza Tokamak de 1,8 m - primul reactor care utilizează magneți supraconductori Nb3Sn, aceleași care vor fi utilizate în ITER. In timpul primei faze, care sa încheiat în 2012, K-STAR a trebuit să dovedească viabilitatea tehnologiilor de bază și pentru a atinge durata impulsului de plasmă la 20 de secunde. În a doua etapă (2013-2017) se efectuează pentru a studia modernizării sale impulsuri lungi de până la 300 s, în modul H, și tranziția la foarte AT-mode. Scopul celei de a treia fază (2018-2023) este de a obține de înaltă performanță și eficiență în modul puls lung. La pasul 4 (2023-2025) va fi testat tehnologia DEMO. Dispozitivul nu este capabil de a lucra cu tritiu DT și combustibil utilizări.

K-DEMO

Proiectat în colaborare cu Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Departamentul pentru Energie al SUA și Institutul sud-coreean NFRI, K-DEMO ar trebui să fie următorul pas spre crearea de reactoare comerciale după ITER, și va fi prima centrala electrică capabilă să genereze energie la rețeaua electrică, și anume, 1 milion de kilowați până la câteva săptămâni. Diametrul său va fi 6,65 m, și va avea un modul de pătură generat de proiect DEMO. Ministerul Educației, Științei și Tehnologiei din Coreea intenționează să investească în ea despre un coreean a castigat mii de miliarde (941 milioane $).

EST

pilot chinez Tokamak îmbunătățită supraconductor (EST) la Institutul de Fizica din China Hefee creat de hidrogen de temperatura plasmatică de 50 milioane ° C și menținut timp de 102 secunde l.

TFTR

American laborator PPPL TFTR experimental reactor termonuclear a lucrat 1982-1997. În decembrie 1993, el a devenit primul Tokamak magnetic TFTR, care a făcut experimente extinse cu o plasmă de deuteriu-tritiu. În cele ce urmează, reactorul a produs recordul în timp ce puterea controlată de 10,7 MW, iar în 1995, înregistrarea temperaturii a fost atins de gaz ionizat la 510 milioane ° C. Cu toate acestea, instalarea nu a reușit puterea de fuziune breakeven, dar este îndeplinit cu succes obiectivul de proiectare hardware, ceea ce face o contribuție semnificativă la ITER.

LHD

LHD în Institutul Național Japonez pentru fuziunea nucleară în Toki, Gifu Prefectura, a fost cel mai mare stelaratorului din lume. Pornirea reactorului de fuziune a avut loc în 1998, iar el a demonstrat calitatea de confinare cu plasmă, comparabil cu alte instalații majore. A fost atins 13.5 Temperatura keV ion (aproximativ 160 milioane ° C), iar energia 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

După un an de testare, începând de la sfârșitul anului 2015, temperatura heliului într-un timp scurt a ajuns la 1 milion ° C În 2016 Reactorul termonuclear cu plasma de hidrogen folosind un MW 2, temperatura a ajuns la 80 de milioane ° C, timp de un sfert de secundă. W7-X stelarator este cea mai mare din lume și este planificat să fie în mod continuu timp de 30 de minute. Costul reactorului sa ridicat la 1 miliard de €.

NIF

National Ignition Facility (NIF) a fost finalizat în martie 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) an. Folosind razele 192 cu laser, NIF este capabil de concentrare de 60 de ori mai multă energie decât orice sistem cu laser precedent.

fuziune la rece

În martie 1989, doi cercetători, American Stenli Pons și Martin Fleischmann britanicul, au declarat că au lansat un reactor de fuziune la rece simplu pentru desktop, care funcționează la temperatura camerei. Procedeul consta in electroliza apei grele, cu ajutorul unui electrod de paladiu în care nucleele de deuteriu au fost concentrate cu o densitate mare. Cercetătorii susțin că produce căldură, care poate fi explicată numai în ceea ce privește procesele nucleare, precum și au existat produse secundare de sinteză, inclusiv heliu, tritiu și neutroni. Cu toate acestea, alte experimentatorii nu a reușit să reproducă această experiență. Cea mai mare parte a comunității științifice nu crede că reactoarele de fuziune la rece sunt reale.

reacții nucleare de joasă energie

Inițiat de pretențiile de cercetare „fuziune la rece“ , a continuat în domeniul redus de energie reactii nucleare, cu unele suport empiric, dar nu este în general acceptată explicație științifică. Evident, interacțiunile nucleare slabe (și nu o forță puternică, ca în fisiune nucleară sau sinteză) sunt utilizate pentru a crea și de captarea de neutroni. Experimentele includ penetrarea hidrogen sau deuteriu prin patul de catalizator și reacția cu metalul. Cercetatorii raport eliberarea de energie observată. Principalul exemplu practic este reacția hidrogenului cu o pulbere de nichel cu căldură, al căror număr este mai mare decât se poate da nici o reacție chimică.