Fusion ռեակտորներ Աշխարհի Առաջին սերտաճումն է ռեակտորը

Այսօր, շատ երկրներ են մասնակցում fusion հետազոտության. Առաջատարներն են Եվրոպական միությանը, որ Միացյալ Նահանգները, Ռուսաստանը եւ Ճապոնիան, իսկ Չինաստանի ծրագիրը, Բրազիլիան, Կանադան եւ Կորեայի են աճում է արագ տեմպերով: Ի սկզբանե, Fusion ռեակտորներ են Միացյալ Նահանգների եւ Խորհրդային Միության արդեն կապված է զարգացման միջուկային զենքի եւ գաղտնի մնաց մինչեւ կոնֆերանսի «Atoms for Peace", որը տեղի է ունեցել Ժնեւում 1958 թ. Ստեղծումից հետո Խորհրդային Tokamak հետազոտության միջուկային fusion է 1970-ական թթ այն դարձել «մեծ գիտությունը»: Բայց ծախսերը եւ բարդությունը սարքերի աճել է այն աստիճան, որ միջազգային համագործակցությունը եղել է միակ հնարավորությունն է առաջ շարժվել:

Fusion ռեակտորներ աշխարհում

1970-ականներից սկսած, սկիզբը առեւտրային օգտագործման fusion էներգիայի անընդհատ հետաձգվում է 40 տարի ժամկետով: Սակայն, շատ բան է տեղի ունեցել վերջին տարիներին, դարձնելով այս ժամանակահատվածը կարող է կրճատվել:

Կառուցված մի քանի տոկամակները, այդ թվում `ռեակտիվ եվրոպական, բրիտանական եւ MAST ջերմամիջուկային փորձարարական ռեակտորի TFTR ի Princeton, ԱՄՆ-ում: Որ միջազգային ITER Ծրագիրը ներկայումս կառուցվում է Cadarache, Ֆրանսիայում: Այն կդառնա խոշորագույն tokamak, որ կարող է աշխատել տարիների ընթացքում 2020. 2030 թ, Չինաստան կկառուցվեն CFETR, որը կգերազանցի ITER. Մինչդեռ, Չինաստան իրականացնում է հետազոտություններ է փորձնական գերհաղորդունակ Tokamak ԱՐԵՎԵԼՔՈՒՄ

Fusion ռեակտորներ այլ տեսակ - stellarators - Նաեւ հայտնի հետազոտողների. Մեկը ամենամեծ, դոկտոր, միացել է ճապոնական ազգային ինստիտուտ համար Fusion 1998 թ.-ին: Այն օգտագործվում է որոնման համար լավագույն կազմաձեւման մագնիսական պլազմայի բանտարկություն: Գերմաներեն Մաքս Պլանկի անվան ընկած ժամանակահատվածում 1988 թ, 2002 թ. Իրականացրել է հետազոտություն `Wendelstein 7-AS ռեակտորի Garching, եւ հիմա, - ին, ժամը Wendelstein 7-X, որի շինարարությունը տեւել է ավելի քան 19 տարի: Մեկ այլ stellarator TJII շահագործվող Իսպանիայի մայրաքաղաք Մադրիդում: Միացյալ Նահանգներ Պրինստոնի լաբորատոր պլազմայի ֆիզիկայի (PPPL), որտեղ նա կառուցած առաջին ատոմային fusion ռեակտորի այս տեսակի է 1951 թ, 2008 թ., Այն դադարել է շինարարությունը NCSX շնորհիվ ծախսերի խախտած եւ միջոցների բացակայության պատճառով:

Բացի այդ, զգալի ձեռքբերումներ են հետազոտության իներցիոն fusion. Շենքը Ազգային բոցավառման Facility (ՀՆԳ) արժողությամբ $ 7 մլրդ Լորենս Livermore ազգային լաբորատորիայի (LLNL) կողմից ֆինանսավորվող Հայաստանի Ազգային Միջուկային անվտանգության կառավարման, ավարտվել է 2009 թ. Մարտին, Ֆրանսիայի լազերային Mégajoule (LMJ) աշխատանքն է սկսել հոկտեմբերին 2014 թ. Fusion ռեակտորներ օգտագործող լազերներ առաքվում ընթացքում մի քանի billionths երկրորդ մոտավորապես 2 մլն ջոուլներով լույսի էներգիայի մի նպատակային չափի մի քանի millimeters սկսել միջուկային fusion. Հիմնական նպատակն ՀՆԳ եւ LMJ հետազոտությունները աջակցել ազգային միջուկային ծրագրերը:

ITER

1985 թ.-ին, Խորհրդային Միությունը առաջարկել է կառուցել հաջորդ սերնդի Tokamak հետ միասին Եվրոպայում, Ճապոնիայում եւ ԱՄՆ-ում: Աշխատանքը անցկացվել հովանու ներքո ԱԷՄԳ-: Ընկած ժամանակահատվածում 1988 թ-ից 1990 թ. Այն ստեղծվել է առաջին նախագծերը Միջազգային ջերմամիջուկային փորձարարական ռեակտորի այն ITER, ինչը նաեւ նշանակում է «ճանապարհ» կամ «Ճանապարհորդություն» - ի լատիներեն, որպեսզի ապացուցի, որ fusion կարող է արտադրել ավելի շատ էներգիա, քան այն իր մեջ ներծծում. Կանադան եւ Ղազախստանը մասնակցել միջնորդել է, Եվրատոմ եւ Ռուսաստանի, համապատասխանաբար.

6 տարվա ITER խորհրդի հավանության են արժանացրել առաջին բարդ ռեակտորային դիզայնի հիման վրա սահմանված ֆիզիկայի եւ տեխնիկայի $ 6 մլրդ. Այնուհետեւ ԱՄՆ-ից դուրս գալուց կոնսորցիումի, որը հարկադիր կիսել ծախսերը եւ փոխել նախագիծը: Արդյունքը եղավ ITER-FEAT արժողությամբ $ 3 մլրդ, Բայց դուք կարող եք հասնել ինքնակառավարման պահպանելու արձագանքը, եւ դրական հաշվեկշիռը իշխանության.

2003 թ.-ին, Միացյալ Նահանգները եւս մեկ անգամ միացել է կոնսորցիումը, եւ Չինաստանը հայտարարել ցանկություն են մասնակցել դրան: Որպես հետեւանք, կեսերին 2005, գործընկերները համաձայնել է շինարարության ITER ժամը Cadarache հարավային Ֆրանսիայում: ԵՄ-ն եւ Ֆրանսիան հանդես են եկել կեսը եվրո 12.8 մլրդ դրամ, իսկ Ճապոնիայում, Չինաստանում, Հարավային Կորեայում, Միացյալ Նահանգների եւ Ռուսաստանի 10% յուրաքանչյուր. Ճապոնիան նախատեսում է բարձր բաղադրիչները պարունակվող տեղադրում կարժենա IFMIF 1 մլրդ համար նախատեսված փորձարկման նյութերի եւ իրավունք ուներ կանգնեցնել հաջորդ թեստային ռեակտորը: Ընդհանուր արժեքը ITER ներառում կես ծախսերը 10-ամյա շինարարության եւ կեսը `20 տարի շահագործման. Հնդկաստանը դարձել է յոթերորդ անդամը ITER-ի վերջին 2005 թ.

Փորձեր են սկսել 2018 թվականին, ինչպես նաեւ օգտագործման ջրածնի խուսափելու համար ակտիվացումը մագնիսներից. Օգտագործելով DT պլազմային չի սպասվում, մինչեւ 2026 թ.

Նպատակն ITER - զարգացնել 500 ՄՎտ (առնվազն 400 վայրկյան), օգտագործելով ավելի քիչ, քան 50 մՎտ մուտքային հզորության առանց էլեկտրաէներգիա:

Dvuhgigavattnaya Դեմո ցույցը գործարանը կարող է արտադրել մեծածավալ արտադրությունը էլեկտրաէներգիայի է մշտական հիմունքներով: Demo հայեցակարգային դիզայնի կավարտվի 2017 թ., Իսկ դրա շինարարությունը կսկսվի 2024. Սկսել տեղի կունենա 2033.

JET

1978 թ.-ին, ԵՄ-ն (Եվրատոմ Շվեդիան եւ Շվեյցարիան) արդեն սկսել են համատեղ եվրոպական Jet նախագիծը Բրիտանիայում: JET այժմ ամենամեծ գործող tokamak է աշխարհում. Նման ռեակտոր JT-60 գործում է Ճապոնիայի ազգային ինստիտուտի fusion, սակայն միայն JET կարող է օգտագործել դեյտերիում-tritium վառելիք.

Ռեակտորի էր մեկնարկել է 1983 թ., Եւ առաջինն էր գիտափորձը, որի վերահսկողության տակ ջերմամիջուկային ֆյուժն է 16-ՄՎտ տեղի ունեցավ 1991 թվականի նոյեմբերին, երկրորդ 5 ՄՎտ եւ կայուն իշխանության, դեյտերիումի-tritium պլազմայի. Շատ փորձեր են անցկացվել են ուսումնասիրել տարբեր ջեռուցման սխեմաներ եւ այլ տեխնիկա:

Հետագա բարելավումներ վերաբերում է JET մեծացնել իր կարողությունները: MAST կոմպակտ ռեակտորի հետ մշակել JET եւ ITER մի մասն է ծրագրի.

K-STAR

K-STAR - կորեական գերհաղորդունակ tokamak ազգային ինստիտուտ Fusion հետազոտությունների (NFRI) Daejeon, որը արտադրվում է իր առաջին պլազմա-ի կեսերին 2008 թ. Սա փորձնական ծրագիր ITER, որը արդյունք միջազգային համագործակցության: Tokamak շառավղով 1.8 մ - առաջին ռեակտորը աշխատում է գերհաղորդիչ մագնիսներ Nb3Sn, նույնն է, որ կարող է օգտագործվել է ITER. Առաջին փուլի, որն ավարտվել է 2012 թ., Ղ-STAR ստիպված է ապացուցել կենսունակությունը հիմնական տեխնոլոգիաների եւ հասնել պլազմային բաբախման տեւողությունը 20 վայրկյան: Երկրորդ փուլում (2013-2017), որը իրականացվում է ուսումնասիրել արդիականացման երկար իմպուլսներ մինչեւ 300 S, H ռեժիմում, եւ անցումը բարձր AT ռեժիմում. Նպատակը երրորդ փուլի (2018-2023) է հասնել բարձր կատարողականը եւ արդյունավետության երկար զարկերակային ռեժիմում. Քայլ 4 (2023-2025), որը կարող է փորձարկվել ԴԵՄՈ տեխնոլոգիա: Որ սարքը ի վիճակի չէ աշխատելու tritium DT եւ վառելիքի օգտագործման համար:

K-DEMO

Նախագծված հետ համագործակցությամբ Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) ԱՄՆ էներգետիկայի դեպարտամենտի եւ Հարավային Կորեայի ինստիտուտի NFRI, K-DEMO պետք է լինի հաջորդ քայլը դեպի ստեղծման կոմերցիոն ռեակտորների հետո ITER, եւ կլինի առաջին ատոմակայանը ընդունակ արտադրող ուժ է էլեկտրական ցանցին, մասնավորապես, 1 մլն կՎտ-ից մի քանի շաբաթների ընթացքում: Նրա տրամագիծը կլինի 6,65 մ, եւ դա պետք է մի վերմակ մոդուլը գեներացվել է ծրագրի DEMO: Կրթության նախարարության, գիտության եւ տեխնոլոգիաների Կորեայի նախատեսում է ներդրումներ կատարել այն մասին, որ տրիլիոն կորեական վոն ($ 941 մլն):

EAST

Չինական օդաչու բարելավվել գերհաղորդունակ tokamak (EAST) է ֆիզիկայի ինստիտուտի Չինաստանի Hefee Տեղադրված ջրածնի պլազմայի ջերմաստիճանը 50 մլն ° C եւ պահվում է 102 վայրկյանում.

TFTR

The American լաբորատորիան PPPL փորձարարական ջերմամիջուկային ռեակտորի TFTR աշխատել 1982-ից 1997 թ. 1993 թվականի դեկտեմբերին, նա դարձավ առաջին TFTR մագնիսական tokamak, որը հանդես են եկել ընդարձակ փորձարկումներ է պլազմայի դեյտերիումի-տրիտիումի: Հետեւյալ, որ ռեակտորը արտադրվել է ռեկորդային, իսկ վերահսկվող իշխանությունը 10,7 ՄՎտ, իսկ 1995 թ., Իսկ ռեկորդը `ջերմաստիճանի ձեռք է բերվել իոնացված գազը մինչեւ 510 միլիոնի ° C. Սակայն, տեղադրումը չի հաջողության հասնել ծախսածածկման fusion իշխանություն, բայց հաջողությամբ իրագործեց նպատակին նախագծման ապարատային, զգալի ներդրում է ITER.

LHD

LHD է Ճապոնիայի ազգային ինստիտուտի միջուկային սինթեզի Toki, Gifu պրեֆեկտուրա, եղել է ամենամեծ stellarator է աշխարհում. Սկսած միաձուլում ռեակտորը տեղի է ունեցել 1998 թ., Եւ նա ցույց տվեց, որ որակը պլազմայի կալանքի տակ, համեմատելի է այլ խոշոր սարքերի: Այն ձեռք է բերվել 13,5 կէՎ իոնային ջերմաստիճանը (մոտ 160 մլն դոլար ° C) եւ էներգիան 1,44 MJ:

Wendelstein 7-X

Հետո մեկ տարվա փորձարկման, սկսած 2015 թվականից: հելիում ջերմաստիճանը կարճ ժամանակում հասել է 1 մլն-° C. 2016 թ. The ջերմամիջուկային ռեակտորը հետ ջրածնի պլազմայի օգտագործելով 2 ՄՎտ, իսկ ջերմաստիճանը հասել է 80 միլիոն ° C քառորդ երկրորդ. W7-X stellarator ամենամեծն է աշխարհում, եւ նախատեսվում է, որ շարունակական շահագործման համար 30 րոպե. Արժեքն է ռեակտորի կազմել է € 1 մլրդ.

ՀՆՄ

Ազգային բոցավառման Facility (ՀՆԳ) է ավարտվել է 2009 թ. Մարտին, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) տարի: Օգտագործելով իր 192 լազերային ճառագայթների, որ ՀՆԳ ի վիճակի է կենտրոնացնելով 60 անգամ ավելի շատ էներգիա, քան ցանկացած նախորդ լազերային համակարգի.

cold Fusion

Ի մարտին 1989 թ., Երկու հետազոտողներ, ամերիկյան Stenli Պոնսը եւ Մարտին Fleischmann բրիտանացին, նշեց, որ իրենք են սկսել մի պարզ desktop սառը fusion ռեակտոր, որոնք գործում են սենյակային ջերմաստիճանում: Այդ գործընթացը բաղկացած է էլեկտրոլիզի ծանր ջրի օգտագործելով ՊԱԼԱԴԻՈՒՄ էլեկտրոդների, որի դեյտերիումի միջուկներ են կենտրոնացված մի բարձր խտության: Հետազոտողները պնդում են, որ արտադրում է շոգին, որը կարող է բացատրել միայն առումով միջուկային գործընթացների, ինչպես նաեւ կային կողմնակի արտադրանք սինթեզի, այդ թվում `հելիումով, տրիտիումի եւ նեյտրոնների. Սակայն, այլ experimenters չկարողացավ կրկնել այս փորձը: Մեծ մասը գիտական հանրությունը չի հավատում, որ ցուրտ է fusion ռեակտորների իրական են:

Ցածր էներգիայի միջուկային ռեակցիաներ

Նախաձեռնել պահանջներով «սառը fusion» հետազոտության շարունակվեցին ոլորտում ցածր էներգիայի միջուկային ռեակցիաների, ինչ-որ էմպիրիկ աջակցությամբ, սակայն չի ընդհանուր առմամբ ընդունված գիտական բացատրությունը: Ակնհայտ է, որ թույլ միջուկային փոխազդեցությունները (եւ ոչ ուժեղ ուժը, քանի որ միջուկային fission կամ սինթեզի) օգտագործվում են ստեղծել եւ Գրավման նեյտրոնների. Փորձարկումները ներառում են ներթափանցումը ջրածնի եւ դեյտերիումի միջոցով է կատալիզատորի անկողնում ու ռեակցիա մետաղի. Հետազոտողները հայտնում դիտարկված էներգետիկ ազատ արձակել: Հիմնական գործնական օրինակ է արձագանքը ջրածնի հետ Նիկելի փոշի հետ ջերմության, որոնց թիվը ավելի մեծ է, քան կարող է տալ ցանկացած քիմիական ռեակցիա: