Fusion mitambo duniani. kwanza fusion Reactor

Leo, nchi nyingi ni kushiriki katika utafiti fusion. Viongozi ni Umoja wa Ulaya, Marekani, Urusi na Japan, wakati mpango China, Brazil, Canada na Korea inaongezeka kwa kasi. Awali, fusion reactors nchini Marekani na Umoja wa Kisovyeti zimehusishwa na maendeleo ya silaha za nyuklia na kubaki siri mpaka mkutano "Atoms kwa ajili ya amani", ambao ulifanyika mjini Geneva mwaka 1958. Baada ya uumbaji wa Urusi tokamak utafiti wa fusion nyuklia katika miaka ya 1970 imekuwa "big sayansi". Lakini gharama na utata wa vifaa imeongezeka kwa uhakika kwamba ushirikiano wa kimataifa na nafasi pekee ya kusonga mbele.

Fusion mitambo duniani

Tangu 1970, mwanzo wa matumizi ya kibiashara ya fusion nishati daima kuahirishwa kwa muda wa miaka 40. Hata hivyo, sehemu kubwa kilichotokea katika miaka ya karibuni, na kufanya kipindi hiki inaweza kuwa walioteuliwa.

Kujengwa tokamaks kadhaa, ikiwa ni pamoja na JET Ulaya, Uingereza na MAST nyukliajoto majaribio Reactor TFTR katika Princeton, USA. kimataifa Iter mradi kwa sasa ni chini ya ujenzi katika Cadarache, nchini Ufaransa. Itakuwa tokamak kubwa ambayo kazi katika miaka ya 2020. Katika 2030, China litajengwa CFETR, ambayo shinda Iter. Wakati huo huo, China inafanya utafiti juu ya majaribio superconducting tokamak Mashariki.

Fusion mitambo ya aina nyingine - stellarators - pia maarufu miongoni mwa watafiti. Moja ya ukubwa, LHD, alijiunga Japan Taasisi ya Taifa ya Fusion mwaka 1998. Ni kutumika kutafuta Configuration bora ya sumaku plasma kifungo. German Max Planck Taasisi ya kipindi cha kuanzia mwaka wa 1988 hadi 2002, utafiti juu ya Wendelstein 7-AS Reactor katika Garching, na sasa - katika Wendelstein 7-X, ujenzi wa ambayo ilidumu zaidi ya miaka 19. Mwingine stellarator TJII kuendeshwa katika Madrid, Hispania. Katika Marekani Princeton maabara plasma fizikia (PPPL), ambapo kujengwa kwanza nyuklia fusion Reactor ya aina hii mwaka 1951, katika 2008 kusimamishwa ujenzi wa NCSX kutokana na kuongezeka kwa gharama na ukosefu wa fedha.

Aidha, mafanikio muhimu katika utafiti wa fusion inertial. Vifaa National Ignition kituo (NIF) yenye thamani ya $ bilioni 7 katika Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), unafadhiliwa na Utawala ya Taifa Nuclear Usalama, kukamilika mwaka Machi 2009, Kifaransa Laser Mégajoule (LMJ) ilianza kazi mwezi Oktoba 2014. Fusion reactors kutumia leza mikononi ndani ya billionths wachache pili takriban milioni 2 joules ya nishati mwanga katika lengo ukubwa wa milimita kadhaa kuanza fusion nyuklia. Lengo kuu la NIF na LMJ utafiti kusaidia programu za kitaifa silaha za nyuklia.

Iter

Mwaka 1985, Umoja wa Kisovyeti mapendekezo ya kujenga kizazi kijacho tokamak pamoja na Ulaya, Japan na Marekani. kazi ulifanywa chini ya mwamvuli wa IAEA. Katika kipindi cha 1988-1990 iliundwa rasimu ya kwanza ya Kimataifa ya nyukliajoto majaribio Reactor Iter, ambayo pia ina maana ya "njia" au "usafiri" katika Amerika, ili kuthibitisha kuwa fusion inaweza kuzalisha nguvu zaidi kuliko kufyonza. Canada na Kazakhstan walishiriki zinazosimamiwa na Euratom na Urusi, kwa mtiririko huo.

Baada ya miaka 6 ya Baraza Iter kupitishwa kwanza tata Reactor design ya msingi ya fizikia imara na teknolojia ya thamani ya $ 6 bilioni. Kisha Marekani kujiondoa katika muungano, ambayo kulazimishwa kupunguza nusu ya gharama na mabadiliko ya mradi. Matokeo yalikuwa Iter-FEAT thamani ya $ bilioni 3., Lakini unaweza kufikia kujitegemea mmenyuko, na usawa chanya ya madaraka.

Mwaka 2003, Marekani kwa mara nyingine tena alijiunga muungano, na China alitangaza nia yao ya kushiriki katika hilo. Matokeo yake, katikati ya mwaka wa 2005, washirika walikubaliana juu ya ujenzi wa Iter katika Cadarache kusini mwa Ufaransa. EU na Ufaransa kuwa alifanya nusu ya euro bilioni 12.8, wakati Japan, China, Korea ya Kusini, Marekani na Urusi - 10% kila moja. Japan hutoa vipengele high zilizomo ufungaji gharama IFMIF bilioni 1 lengo kwa ajili ya vifaa mtihani na alikuwa na haki ya wima ya mtihani Reactor. gharama ya jumla ya Iter ni pamoja na gharama ya nusu ya ujenzi wa miaka 10 na nusu - katika miaka 20 ya kazi. Indium imekuwa mwanachama wa saba wa Iter mwishoni mwa mwaka 2005

majaribio ni kuanza katika 2018 na matumizi ya hidrojeni ili kuepuka uanzishaji wa sumaku. Kwa kutumia plasma DT hatarajiwi kabla 2026

Madhumuni Iter - kuendeleza 500 megawati (angalau sekunde kwa 400) kwa kutumia chini ya 50 MW pembejeo madarakani bila ya kuzalisha umeme.

Dvuhgigavattnaya Demo maandamano kupanda kuzalisha kiasi kikubwa uzalishaji wa umeme kwa misingi ya kudumu. Demo dhana ya kubuni itakuwa imekamilika na 2017, na ujenzi wake kuanza katika 2024. Start utafanyika katika 2033.

JET

Mwaka 1978, EU (Euratom, Sweden na Uswisi) wameanza pamoja ya Ulaya mradi JET nchini Uingereza. JET kwa sasa ni kubwa za uendeshaji tokamak duniani. Kama mtambo JT-60 kazi katika Kijapani Taasisi ya Taifa ya fusion, lakini tu JET kutumia deuterium-tritium mafuta.

Reactor ilizinduliwa mwaka 1983 na alikuwa majaribio ya kwanza ambayo kudhibitiwa nyukliajoto fusion 16 MW ulifanyika Novemba 1991 kwa ajili ya pili 5 MW na nguvu imara ya plasma deuterium-tritium. majaribio mengi yamefanyika kujifunza tofauti joto mzunguko na mbinu nyingine.

maboresho zaidi wasiwasi JET kuongeza uwezo wake. MAST kompakt Reactor ni maendeleo na JET na Iter ni sehemu ya mradi.

K-STAR

K-STAR - Kikorea superconducting tokamak Taasisi ya Taifa ya Fusion Mafunzo (NFRI) katika Daejeon, ambayo zinazozalishwa plasma yake ya kwanza katikati ya 2008. Hii ni mradi wa majaribio Iter, ambayo ni matokeo ya ushirikiano wa kimataifa. Tokamak Radius ya 1.8 m - kwanza Reactor kuajiri superconducting sumaku Nb3Sn, sawa kwamba zitatumika katika Iter. Wakati wa hatua ya kwanza, iliyomalizika mwaka 2012, K-STAR alikuwa na kuthibitisha uwezekano wa teknolojia ya msingi na kufikia plasma Pulse muda kwa sekunde 20. Katika awamu ya pili (2013-2017) unafanywa kujifunza kisasa yake kunde mrefu s hadi 300 katika hali ya H, na mpito kwa sana AT-mode. Madhumuni ya awamu ya tatu (2018-2023) ni kufikia juu ya utendaji na ufanisi katika hali ya muda mrefu ya kunde. Katika hatua ya 4 (2023-2025) itajaribiwa DEMO teknolojia. kifaa haina uwezo wa kufanya kazi na tritium DT na mafuta matumizi.

K-DEMO

Iliyoundwa kwa kushirikiana na Princeton Plasma fizikia maabara (PPPL) Idara ya Marekani ya Nishati na Korea Kusini Institute NFRI, K-DEMO lazima hatua inayofuata kuelekea kuundwa kwa mitambo ya kibiashara baada ya Iter, na itakuwa ya kwanza kupanda nguvu na uwezo wa kuzalisha umeme wa gridi ya umeme, yaani, milioni 1 kilowatts kwa wiki chache. kipenyo chake itakuwa 6.65 m, na itakuwa na blanketi Moduli yanayotokana na mradi DEMO. Wizara ya Elimu, Sayansi na Teknolojia ya Korea ya mipango ya kuwekeza katika hilo kuhusu trilioni Korea won ($ 941 milioni).

EAST

Kichina majaribio bora superconducting tokamak (EAST) katika Taasisi ya Fizikia katika China Hefee kuundwa hidrojeni plasma joto milioni 50 ° C na kuhifadhiwa kwa ajili ya sekunde 102.

TFTR

American maabara PPPL majaribio thermonuclear Reactor TFTR kazi 1982-1997. Katika Desemba 1993, yeye akawa wa kwanza TFTR magnetic tokamak, ambayo alifanya majaribio ya kina na plasma ya deuterium-tritium. Katika zifuatazo, mtambo huo zinazozalishwa rekodi wakati kudhibitiwa nguvu 10.7 MW, na mwaka 1995, rekodi ya joto mara kwa mafanikio gesi ionized milioni 510 ° C. Hata hivyo, ufungaji hakufanikiwa breakeven fusion nguvu, lakini kwa mafanikio alitimiza lengo la kubuni vifaa, kutoa mchango mkubwa kwa Iter.

LHD

LHD kwa Kijapani Taasisi ya Taifa ya fusion nyuklia katika Toki, Gifu Prefecture, alikuwa stellarator kwa ukubwa duniani. Kuanzia fusion Reactor ulifanyika katika 1998, na yeye alionyesha ubora wa plasma confinement, kulinganishwa na mitambo mingine mikubwa. Ni kufikiwa 13.5 Kev ion joto (karibu milioni 160 ° C) na nishati ya 1.44 MJ.

Wendelstein 7-X

Baada ya mwaka wa kupima, kuanzia mwishoni mwa miaka ya 2015, helium joto katika muda mfupi umefikia milioni 1 ° C. Mwaka 2016 mtambo thermonuclear na plasma hidrojeni kutumia 2 MW, joto kufikiwa milioni 80 ° C kwa robo ya pili. W7-X stellarator ni ukubwa duniani na imepangwa kuwa katika operesheni ya kuendelea kwa muda wa dakika 30. gharama ya mtambo huo, jumla ya € bilioni 1.

NIF

National Ignition kituo (NIF) katika kukamilika mwaka Machi 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) kwa mwaka. Kwa kutumia yake 192 laser beams, NIF uwezo wa kuzingatia nishati ya mara 60 zaidi ya mfumo wowote uliopita laser.

baridi fusion

Mwezi Machi 1989, watafiti wawili, Marekani Stenli Pons na Martin Fleischmann Briton, alisema wamezindua rahisi desktop baridi fusion Reactor, kazi katika joto la kawaida. mchakato ilihusisha katika electrolysis ya maji nzito kutumia palladium electrode ambao viini deuterium walikuwa kujilimbikizia na uzito juu. watafiti wanasema kuwa inazalisha joto, ambayo inaweza kuelezwa tu katika suala la mchakato wa nyuklia, na pia kulikuwa na upande bidhaa za awali, ikiwa ni pamoja helium, tritium na nyutroni. Hata hivyo, experimenters nyingine wameshindwa kuiga uzoefu huu. Zaidi ya jamii ya kisayansi haamini kuwa baridi fusion reactors ni ya kweli.

athari ya chini ya nishati ya nyuklia

Ulioanzishwa na madai ya "baridi fusion" utafiti uliendelea katika uwanja wa nishati ya chini athari za nyuklia, pamoja na baadhi ya msaada upimaji, lakini kwa kawaida kukubalika maelezo ya kisayansi. Ni wazi kwamba udhaifu wa nyuklia mwingiliano (na si nguvu ya nguvu, kama katika mwatuko nyuklia au awali) hutumiwa kutengeneza na kukamatwa kwa nyutroni. Majaribio ni pamoja na kupenya hidrojeni au deuterium kupitia kichocheo kitanda na majibu kwa chuma. watafiti ripoti aliona nishati kutolewa. kuu ya vitendo mfano ni majibu ya hidrojeni na unga nikeli na joto, idadi ya ambayo ni kubwa kuliko unaweza kutoa majibu ya kemikali yoyote.