A fúziós reaktorok a világon. Az első fúziós reaktor

Ma sok ország vesz részt a fúziós kutatásokban. A vezetők az Európai Unió, az Egyesült Államok, Oroszország és Japán, míg a kínai programban, Brazília, Kanada és Korea gyorsan növekszik. Kezdetben fúziós reaktorok az Egyesült Államokban és a Szovjetunióban már kapcsolódik a nukleáris fegyverek fejlesztését és titokban maradt, amíg a konferencia „Atoms for Peace”, tartott Genfben, 1958-ban. Miután létrehozta a szovjet tokamak kutatás a magfúzió az 1970-es vált „nagy tudomány”. De a költségek és a komplexitás az eszközök nőtt arra a pontra, hogy a nemzetközi együttműködés volt az egyetlen lehetőség, hogy előrelépni.

A fúziós reaktorok a világ

Mivel az 1970-es évek elején a kereskedelmi használatra fúziós energia folyamatosan elhalasztották az elmúlt 40 évben. Azonban sok minden történt az elmúlt években, így ez az időszak lerövidíthető.

Épített több tokamakok, beleértve a JET európai, a brit és a MAST termonukleáris kísérleti reaktor TFTR Princeton, USA. A nemzetközi ITER-projekt a jelenleg építés alatt franciaországi Cadarache-ban. Ez lesz a legnagyobb tokamak, hogy működni fog a következő években 2020. 2030-ban Kína épül CFETR, ami meghaladja majd az ITER. Eközben Kína kutatásokat végez kísérleti szupravezető tokamakon EAST.

A fúziós reaktorok más típusú - sztellarátorokat - is népszerű a kutatók körében. Az egyik legnagyobb, LHD, csatlakozott a japán National Institute for Fusion 1998. Arra használják, hogy keressük meg a legjobb beállításokat a mágneses plazmaelkülönítés. Német Max Planck Intézet időszak 1988-2002, kutatásokat végeztek a Wendelstein 7-AS reaktor Garching, és most - a Wendelstein 7-X, amelynek építése tartott több mint 19 éve. Tovább stellaratorra TJII működtetett Madrid, Spanyolország. Az Egyesült Államokban a Princeton laboratóriumi plazma fizika (pppl), ahol ő építette az első nukleáris fúziós reaktort Az ilyen típusú 1951-ben, 2008-ban megállt az építési NCSX miatt költségtúllépéseit és a finanszírozás hiánya.

Ezen kívül jelentős eredményeket ért el a kutatás tehetetlenségi fúzió. Az épület National Ignition Facility (NIF) $ értékben 7000000000 a Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) által finanszírozott Nemzeti Nukleáris Biztonsági Hivatala, márciusban fejeződött be 2009-ben, a francia Laser megajoule (LMJ) októberében kezdte meg tevékenységét 2014-ben. A fúziós reaktorok lézerrel szállított néhány milliárd másodperc körülbelül 2 millió joule fényenergia egy cél mérete néhány mm kezdeni a nukleáris fúzió. A fő cél a NIF és LMJ a kutatás támogatja a nemzeti nukleáris fegyverek programokat.

ITER

1985-ben, a Szovjetunió javasolta, hogy építsenek egy új generációs tokamak együtt Európában, Japánban és az Egyesült Államokban. A munkát védnöksége alatt a NAÜ. Ebben az időszakban, 1988 és 1990-ben hozta létre az első tervezetek a nemzetközi termonukleáris kísérleti reaktor, az ITER ami azt is jelenti, „út” vagy „utazás” latin, annak bizonyítására, hogy a fúziós több energiát állít elő, mint amennyit elnyel. Kanada és Kazahsztánban vett részt közvetíti Euratom és Oroszország volt.

6 év múlva az ITER Tanács jóváhagyta az első komplex reaktor tervezés alapján létrehozott, a fizika és a technológia értéke $ 6000000000. Ezután az USA kivonult a konzorcium, amely arra kényszerítette, hogy felére csökkentik a költségeket, és módosítsa a projektet. Az eredmény az ITER-FEAT $ értékben 3 milliárd., De tudod elérni az önfenntartó reakció, és a pozitív erőviszonyok.

2003-ban az Egyesült Államok ismét csatlakozott a társasághoz, és Kína bejelentette, hogy a vágy, hogy részt vegyen benne. Ennek eredményeként 2005 közepén, a partnerek megállapodtak az ITER Cadarache Dél-Franciaországban. EU és Franciaország tettek fele a 12,8 milliárd eurót, míg Japán, Kína, Dél-Korea, az Egyesült Államok és Oroszország - 10% között alakult. Japán kiváló alkotóelemeit telepítés költsége IFMIF 1000000000 szánt vizsgálati anyagok és joga volt, hogy egyenesen a következő tesztet reaktorba. A teljes költség ITER tartalmazza a fele az ára egy 10 éves építési és fél - 20 éves működése. India lett a hetedik tagja ITER-t a 2005 végén

A kísérleteket kell kezdeni 2018-ban a hidrogén elkerülése érdekében az aktiválás a mágnesek. A DT plazma előtt nem várható 2026

Cél ITER - dolgozzon ki egy 500 megawattos (legalább 400 másodperc) kevesebb, mint 50 mW bemenő teljesítmény nélküli villamos.

Dvuhgigavattnaya Demo bemutató üzem termel nagyszabású villamosenergia-termelés állandó jelleggel. Demo tervrajz fejeződik be 2017 és építési indul 2024-ben. Kezdet kerül sor 2033.

JET

1978-ban az EU-ban (Euratom, Svédország és Svájc) kezdtek egy közös európai JET az Egyesült Királyságban. JET jelenleg a legnagyobb üzemi tokamakon a világon. Ilyen reaktort JT-60 működik a japán National Institute of fúziós, de csak JET használhatják a deutérium-trícium üzemanyagot.

A reaktort indult 1983-ban, és volt az első kísérletet, amelyben a szabályozott termonukleáris fúzió és 16 MW tartottak 1991 novemberében egy második 5 MW és stabil teljesítmény a deutérium-trícium plazma. Számos kísérletet végeztek, hogy tanulmányozza a különböző fűtési áramkörök és más technikák.

További fejlesztések érintik a JET növelje kapacitását. MAST kompakt reaktor fejlesztjük JET és az ITER része a projektnek.

K-STAR

K-STAR - Koreai szupravezető tokamakon National Institute for Fusion Studies (NFRI) Daejeon, amely során az első plazma 2008 közepén. Ez egy kísérleti projekt ITER, amely a nemzetközi együttműködés eredménye. Tokamak sugara 1,8 m - első reaktorban szupravezető mágnesek Nb3Sn, ugyanaz, hogy fogják használni az ITER. Az első fázisban, amely végül 2012-ben, K-STAR kellett bizonyítania életképességét alapvető technológiák és elérni a plazma impulzus időtartama 20 másodperc. A második fázisban (2013-2017) hajtjuk végre, hogy tanulmányozza a korszerűsítése hosszú impulzusok legfeljebb 300 s H módban, és az átmenet a nagy AT-módban. A cél a harmadik szakasz (2018-2023), hogy megvalósítsa a nagy teljesítmény és a hatékonyság hosszú impulzus üzemmódban. Lépésben 4 (2023-2025) fogják tesztelni DEMO technológia. A készülék nem képes együttműködni trícium DT és az üzemanyag-felhasználás.

K-DEMO

Úgy tervezték, együttműködve a Princeton Plasma Physics Laboratory (pppl) US Department of Energy és a dél-koreai Institute NFRI, K-DEMO legyen a következő lépés a létrehozását kereskedelmi reaktor után az ITER, és ő lesz az első erőmű képes elektromos áram az elektromos hálózatra, nevezetesen 1 millió kilowatt vagy néhány hét alatt. Átmérője lesz 6,65 m, és ez lesz a takaró modul a projekt által generált DEMO. Az Oktatási Minisztérium, Tudományos és Technológiai Korea azt tervezi, hogy fektessenek be, hogy körülbelül egy billió koreai won ($ 941 millió).

EAST

Kínai kísérleti javult szupravezető tokamakon (Kelet), az Institute of Physics Kínában Hefee létre hidrogén-plazma hőmérsékletét 50 millió ° C, és megtartotta azt a 102 másodperc.

TFTR

Az amerikai laboratórium pppl termonukleáris kísérleti reaktor, TFTR dolgozott 1982-1997. 1993 decemberében, ő lett az első TFTR mágneses tokamak, amely lehetővé tette kiterjedt kísérletek a plazma deutérium-trícium. A következőkben, a reaktor termelt a rekordot, míg a vezérelt hálózati 10,7 MW, és 1995-ben, a rekord a hőmérsékletet elért ionizált gáz a 510 millió ° C-on Azonban a telepítés nem sikerült nullszaldós fúziós erőmű, de sikeresen teljesítette a célt, hogy elkészítse a hardver, hogy jelentősen hozzájárul az ITER.

LHD

LHD a japán National Institute for nukleáris fúzió Toki, Gifu prefektúra, volt a legnagyobb stellaratorra a világon. Kezdve a fúziós reaktor került sor 1998-ban, és ő bebizonyította minősége plazmaelkülönítés, összehasonlítható más nagy létesítmények. Azt elérte a 13,5 keV-ion-hőmérsékletre (körülbelül 160 millió ° C), és az energiája 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Egy év után a vizsgálat megkezdése végén 2015-ben a hélium hőmérséklete rövid idő alatt elérte az 1 millió ° C 2016-ban A termonukleáris reaktort egy hidrogén plazma alkalmazásával 2 MW, a hőmérséklet elérte a 80 millió ° C-on egy negyed másodperc. W7-X stellarátor a legnagyobb a világon, és a tervek szerint a folyamatos működés 30 percig. Az ára a reaktor elérte a 1 milliárd €.

NIF

National Ignition Facility (NIF) a márciusban fejeződött be 2009-ben, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) évben. Felhasználva 192 lézersugarak, a NIF képes koncentrálva 60-szor több energiát igényel, mint bármely korábbi lézerrendszer.

hidegfúzió

1989 márciusában, két kutató, amerikai Stenli Pons és Martin Fleischmann brit, azt mondta, hogy elindított egy egyszerű asztali hideg fúziós reaktor, szobahőmérsékleten üzemelő. A folyamat első elektrolízis nehézvíz palládium elektród, amelyben a deutérium atommagok koncentrálódtak egy nagy sűrűségű. A kutatók azt állítják, hogy hőt termel, ami magyarázható csupán a nukleáris folyamatok, valamint a volt oldalán a szintézis, beleértve a hélium, a trícium és neutronok. Azonban más kísérletezők nem tudták megismételni ezt az élményt. A legtöbb tudományos közösség nem hiszi, hogy a hideg fúziós reaktorok valósak.

Alacsony energiájú magreakciók

Által kezdeményezett követelések „hideg fúzió” kutatás terén folytatódott az alacsony energia- magreakciók, némi tapasztalati alapja, de nem általánosan elfogadott tudományos magyarázat. Nyilvánvaló, gyenge nukleáris kölcsönhatást (és nem egy erős erő, mint a nukleáris hasadás vagy szintézis) létrehozásához használt és befogása neutronok. Kísérletek közé tartozik behatolása hidrogén- vagy deutériumatom át a katalizátor-ágyon, és a reakció a fém. A kutatók a megfigyelt energia kiadás. A legfőbb gyakorlati példa a reakció a hidrogénatomnak egy nikkel por a hőt, amelyek száma nagyobb, mint adhat bármely kémiai reakció.