Әлемде термоядролық реакторлар. бірінші термоядролық реактор

Бүгінде көптеген елдер термоядролық зерттеулер қатысуда. Қытайдың бағдарламасы, Бразилия, Канада және Корея тез өсуде, ал басшылары, Америка Құрама Штаттары, Ресей және Жапония, Еуропалық Одақ болып табылады. Бастапқыда, Америка Құрама Штаттары мен Кеңес Одағының термоядролық реакторлар ядролық қаруды дамытуға байланысты және 1958 жылы Женевада өтті конференция «Бейбітшілік үшін атомдары», дейін құпияны қалды болатын. Кеңес ТОКАМАК зерттеулер құру кейін ядролық синтез 1970 жылы ол «үлкен ғылым» айналды. Бірақ құрылғылардың құны мен күрделілігі халықаралық ынтымақтастық алға жылжыту үшін ғана мүмкіндік болды, осы нүктеге дейін өсті.

әлемдегі термоядролық реакторлар

1970 жылдан бастап, термоядролық энергия коммерциялық пайдалану басы үнемі 40 жыл бойы кейінге қалдырылады. Алайда, көп бұл мерзім қысқартылуы мүмкiн қабылдау, соңғы жылдары орын алды.

JET Еуропалық, британдық және Принстон, АҚШ-та MAST термоядролық эксперименттік реактордың TFTR қоса алғанда салынған бірнеше токамак. халықаралық ИТЭР Жоба Кадараш, Франция салынуда қазіргі уақытта. Ол жылдары 2020 жұмыс істейтін болады ірі Токамак болады. 2030 жылы, Қытай МТЭР асып болады CFETR, салынатын болады. Сонымен қатар, Қытай эксперименттік өткізгіштігі жоғары Токамак шығысында зерттеулер жүргізеді.

Fusion реакторлар басқа түрі - стеллараторлар - зерттеушілердің арасында, сондай-ақ танымал. ірі бірі, LHD, жапон ұлттық институтына қосылды Fusion 1998 жылы. Ол плазманы магниттік бас бостандығынан айыру үздік конфигурациясы іздеу үшін пайдаланылады. 1988 жылдан бастап 2002 жылға дейінгі кезеңге арналған неміс Макс Планк институты, Гархинге жылы Wendelstein 7-AS реакторын бойынша зерттеулер жүргізді, ал қазір - Wendelstein 7-X кезінде, құрылысы 19-дан астам жыл созылды. Мадрид, Испания жұмыс Тағы stellarator TJII. Америка Құрама Штаттары Принстон зертханасында плазмалық физика ол 1951 жылы осы түріне бірінші термоядролық реакторын салынды (PPPL), 2008 жылы ол салдарынан шығындарының және қаржыландыру болмауына NCSX құрылысын тоқтатты.

Сонымен қатар, инерциялық синтез зерттеу елеулі жетістіктер. Ұлттық ядролық қауіпсіздік басқармасы қаржыландыратын Ливерморской ұлттық зертханасының (ЛЛНЛ) бойынша $ 7 млрд Құрылыс Ұлттық От қондырғысы (ҰИҚ), 2009 жылдың наурыз айында аяқталды, француз Лазерлік мегаджоуль (LMJ) 2014 жылғы қазанда жұмыс істей бастады. термоядролық бастау үшін бірнеше миллиметр мақсатты мөлшерінде жарық энергиясын екінші шамамен 2 млн Дж бірнеше миллиардтық ішінде жеткізіледі Лазердi пайдалана отырып Fusion реакторлар. ҰИҚ және LMJ негізгі мақсаты ұлттық ядролық қару бағдарламаларын қолдауға зерттеу болып табылады.

ИТЭР

1985 жылы Кеңес Одағы Еуропа, Жапония және АҚШ-пен бірге келесі ұрпақ ТОКАМАК салуды ұсынды. жұмыс МАГАТЭ қамқорлығымен жүргізілді. 1988 жылдан бастап 1990 жылға дейінгі кезеңде ол халықаралық зерттеу термоядролық реакторында алғашқы жобаларын, сондай-ақ, бұл фузия ол сіңіреді қарағанда көп энергия өндіре алады дәлелдеу үшін, «жол» немесе латын «саяхат» дегенді білдіреді ИТЭР, құрылды. Канада мен Қазақстан сәйкесінше, Еуратом мен Ресей жанама қатысты.

6 кейін ИТЭР Кеңесінің жыл құрылған физика және $ 6 млрд сомаға технологиясына негізделген алғашқы кешенді реактор жобасын бекітті. Содан кейін АҚШ-тың шығындарды екі есе және жобаны өзгертуге мәжбүр консорциум, шықты. нәтижесі. $ 3 млрд ИТЭР-FEAT құны болды, бірақ сіз өзіндік қуаттау реакция, және билік оң балансын қол жеткізуге болады.

2003 жылы, тағы да Құрама Штаттары консорциумын қосылды, және Қытай оған қатысуға ниет жариялады. Нәтижесінде, ортасында 2005 жылы, серіктестер оңтүстік Францияның Кадараш кезінде ИТЭР салу туралы келісті. ЕО мен Франция, Жапония, Қытай, Оңтүстік Корея, АҚШ және Ресей, ал EUR 12,8 млрд жартысын жасады - 10% әрбір. Жапония жоғары компоненттері сынақ материалдарды арналған орнату құны IFMIF 1 млрд қамтылған қамтамасыз етеді және келесі сынақ реакторды қоюға құқылы болды. жұмыс 20 жыл - ИТЭР жалпы құны 10-жылдық құрылыс және жартысында жарты құны кіреді. Үндістан 2005 жылдың аяғында ИТЭР жетінші мүшесі болды

эксперименттер магниттер белсендіруді болдырмау мақсатында сутегі пайдалана отырып 2018 жылы бастау болып табылады. Пайдалану Д.Т. плазмалық 2026 дейін күтіліп отырған жоқ

Мақсаты ИТЭР - электр энергиясын өндіре жоқ кемінде 50 мВт кіріс қуатын пайдаланып (кем дегенде 400 секунд) 500 МВт дамыту.

Dvuhgigavattnaya Demo демонстрациялық зауыт кең ауқымды шығаратын болады электр энергиясының өндірісін тұрақты негізде. Демо тұжырымдамалық жобалау 2017 жылға аяқталатын болады, және оның құрылыс 2024 жылы басталады. Бастау 2033 жылы өтеді.

JET

1978 жылы, ЕО (Еуроатом, Швеция және Швейцария) Ұлыбританияда бірлескен Еуропалық JET жобаны бастады. JET Қазіргі әлемдегі ең ірі операциялық токамак болып табылады. Мұндай реактор JT-60 синтез жапон Ұлттық институтында жұмыс істейді, бірақ тек JET дейтерий-тритий отын пайдалана алады.

реактор 1983 жылы іске қосылды және болды 16 МВт-қа дейін термоядролық синтез бақыланатын онда бірінші эксперимент дейтерий-тритий плазма үшін екінші 5 МВт және тұрақты билік үшін 1991 жылдың қарашасында өтті. Көптеген эксперименттер түрлі жылыту тізбектердің және басқа да әдістерін зерделеу жүргізілді.

Ары қарай жақсарту JET оның өткізу қабілетін ұлғайту қатысты. MAST жинақы реактор JET отырып әзірленеді және ИТЭР жобасының бөлігі болып табылады.

K-STAR

K-STAR - ортасында 2008 жылы алғашқы плазма өндірілген Тэджон қаласында Fusion зерттеулер корей өткізгіштігі жоғары Токамак Ұлттық институты (NFRI). Бұл пилоттық жоба болып табылады халықаралық ынтымақтастығының нәтижесі болып табылады ИТЭР. 1,8 м ТОКАМАК радиусы - сверхпроводящих Магниттер Nb3Sn ИТЭР пайдаланылатын болады, сол жалдаушы бірінші реакторы. 2012 жылы аяқталды бірінші кезеңінің барысында, K-STAR негізгі технологиялардың өміршеңдігін дәлелдеу және 20 секунд үшін плазмалық импульс ұзақтығы жету үшін келді. екінші кезеңін (2013-2017) өз жаңғырту ұзақ H режимінде дейін 300 с серпін және AT-режиміне жоғары көшу оқуға жүзеге асырылады. Үшінші фаза (2018-2023) мақсаты ұзақ импульстік режимде жоғары өнімділігі мен тиімділігіне қол жеткізу болып табылады. 4-қадамда (2023-2025) DEMO технологиясын сынақтан өтеді. құрылғы тритий Д.Т. және отын пайдалану жұмыс істеу қабілетті емес.

K-DEMO

Энергетика Принстон Плазма физикасы зертханасы (PPPL) АҚШ департаменті мен Оңтүстік Корея институты NFRI бірлесіп әзірленген, K-DEMO, атап айтқанда, ИТЭР кейін коммерциялық реакторларды құру келесі қадам болуы тиіс, және электр тор қуатын генерациялау қабілетті алғашқы электр станциясы болады бірнеше апта 1 млн квт. Оның диаметрі 6.65 м болады, және ол жоба DEMO ұшырауы ұдайы модуль болады. Корея Білім министрлігі, Ғылым және технологиялар триллион Корея воны ($ 941 млн) туралы оған инвестициялауды жоспарлап отыр.

ШЫҒЫС

Қытай Hefee физика институтының сверхпроводящего Токамак (Шығыс) жақсарды Қытай пилоттық сутегі плазмалық температурасы 50 млн ° C құрылған және 102 секунд сақталады.

TFTR

Американдық зертханалық PPPL эксперименттік термоядролық реактор TFTR 1997 1982 жылғы жұмыс істеді. 1993 жылғы желтоқсанда ол дейтерий-тритий бар плазма кең эксперименттер жасалған алғашқы TFTR магниттік Токамак, болды. келесі, реактор бақыланатын электр 10,7 МВт, ал жазба өндірді, және 1995 жылы, температура рекордтық қол жеткізілді иондалған газ 510 миллион ° C. дейін Алайда, орнату шығынсыз FUSION POWER табысқа жоқ, бірақ ИТЭРа айтарлықтай үлес қосып, аппараттық жобалау мақсатқа сәтті орындалды.

LHD

Toki, префектура Гифу ядролық синтез үшін жапон ұлттық институтында LHD, әлемдегі ең ірі stellarator болды. термоядролық реактор бастап 1998 жылы өтті, ол басқа да ірі қондырғыларды салыстыруға плазмалық бас бостандығынан айыру сапасын, көрсетті. Ол 13,5 кэВ иондық температура (шамамен 160 млн ° C) мен 1.44 ӘМ энергиясын қол жеткізілді.

Wendelstein 7-X

тестілеу Бір жылдан кейін, 2015 жылдың аяғында басталатын, қысқа уақыт ішінде гелий температурасы 1 миллион ° С жетті 2016 жылы 2 МВт пайдаланып сутегі плазма термоядролық реактор, температура секунд төрттен С ° 80 млн жетті. W7-X stellarator әлемдегі ең ірі болып табылады және 30 минут үздіксіз жұмыс болуы жоспарланып отыр. реактордың құны € 1 млрд құрады.

NIF

Ұлттық От Объект (ҰИҚ) Ливерморской ұлттық зертханасы (ЛЛНЛ) жыл, 2009 жылдың наурыз айында аяқталды. оның 192 лазерлік пайдалану, ҰИҚ кез келген алдыңғы лазерлік жүйесіне қарағанда 60 есе көп энергия байыту қабілетті болып табылады.

суық термоядролық

1989 жылы наурыз айында, екі зерттеушілер, америкалық Stenli Pons және Мартин Fleischmann британдық, олар бөлме температурасында жұмыс істейтін, қарапайым жұмыс үстелі суық термоядролық реактор іске қосты деді. процесс дейтерий ядролар жоғары тығыздығы шоғырланған онда палладий электроды пайдаланып ауыр су электролизі тұрды. зерттеушілер бұл ядролық процестердің тұрғысынан ғана түсіндірді, сондай-ақ гелий, тритийдің және нейтрондардың қоса алғанда синтез жағы өнімдері, болды болады жылу өндіреді дау. Алайда, басқа да экспериментаторы осы тәжірибені қайталау алмады. ғылыми қоғамдастықтың ең суық термоядролық реакторлар нақты деп санайды емес.

Төмен энергетикалық ядролық реакциялар

«Суық Fusion» ғылыми-зерттеу шағымдар бастамасымен төмен энергетикалық саласында жалғастырды , ядролық реакциялар кейбір эмпирикалық қолдауымен, бірақ, әдетте, ғылыми түсініктеме қабылданған жоқ. Шамасы, ядролық өзара (емес, ядролық бөлінудің немесе синтез сияқты күшті күш,) әлсіз жасау және нейтрондардың үшін пайдаланылады. Эксперименттер катализатор қабаты арқылы сутегі немесе дейтерий енуін және металмен реакция қамтиды. зерттеушілер байқалатын энергия босату есеп. Негізгі практикалық мысал кез келген химиялық реакция бере алады артық, олардың саны жылу, бар никель ұнтақ сутегі реакция болып табылады.