Fusion reaktora u svijetu. Prvi fuzijski reaktor

Danas, mnoge zemlje učestvuju u istraživanju fuzije. Lideri su Evropske unije, Sjedinjenih Američkih Država, Rusije i Japana, dok je Kina program, Brazilu, Kanadi i Koreji rapidno rastu. U početku, fuzija reaktora u Sjedinjenim Američkim Državama i Sovjetskom Savezu su vezani za razvoj nuklearnog oružja i ostao tajna sve do konferencije "Atomi za mir", koja je održana u Ženevi 1958. godine. Nakon stvaranja Sovjetskog tokamak istraživanje nuklearne fuzije u 1970-ih godina postalo je "velika nauka". Ali troškova i složenosti uređaja je povećan do te mjere da je međunarodna saradnja bila jedina prilika da se krene naprijed.

Fusion reaktora na svijetu

Od 1970-ih, početak komercijalnog korištenja energije fuzije stalno odlaže za 40 godina. Međutim, mnogo toga se dogodilo u posljednjih nekoliko godina, tako da ovaj period može biti skraćen.

Izgrađen nekoliko tokamaka, uključujući JET, britanska i MAST termonuklearni eksperimentalni reaktor TFTR u Princeton, SAD. Međunarodnog ITER projekta je trenutno u izgradnji u Cadarache, u Francuskoj. To će postati najveći tokamak koji će raditi u godinama 2020. U 2030, Kina će biti izgrađen CFETR, koji će nadmašiti ITER. U međuvremenu, Kina provodi istraživanja na eksperimentalnoj superprovodljivi tokamak istoku.

Fuzija reaktora druga vrsta - stelaratora - popularan među istraživačima. Jedan od najvećih, LHD, pridružio se japanski Nacionalni institut za Fusion 1998. Ona se koristi za traženje najbolje konfiguraciju magnetnog plazme zatvorenom prostoru. Njemački Max Planck instituta za period 1988-2002, sproveo istraživanje o Wendelstein 7-AS reaktor u Garching, a sada - u Wendelstein 7-X, čija je gradnja trajala više od 19 godina. Još jedna stellarator TJII radi u Madridu, Španjolska. U Sjedinjenim Američkim Državama Princeton laboratorija fiziku plazme (PPPL), gdje je izgradio prvi nuklearna fuzija reaktor ove vrste u 1951. u 2008. zaustavila izgradnju NCSX zbog prekoračenja troškova i nedostatka sredstava.

Osim toga, značajna dostignuća u istraživanju inercijalni fuzije. Zgradi Narodne paljenja Facility (NIF) u vrijednosti od 7 milijardi $ u Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), koji finansira Nacionalne uprave za nuklearnu sigurnost, završen je u martu 2009. godine, francuski Laser Mégajoule (LMJ) počela je sa radom u oktobru 2014. godine. Fuzija reaktora pomoću lasera isporučeni unutar nekoliko milijarditi deo sekunde otprilike od 2 miliona džula energije svetla na ciljnoj veličini od nekoliko milimetara da započne nuklearnu fuziju. Glavni cilj NIF i LMJ je istraživanje za podršku nacionalnih programa nuklearnog oružja.

ITER

1985. godine, Sovjetski Savez je predložio da se izgradi nova generacija tokamak zajedno sa Evrope, Japana i SAD-a. Rad je provedena pod pokroviteljstvom IAEA. U periodu 1988-1990 je nastao prvi nacrt Međunarodnog termonuklearni eksperimentalni reaktor ITER, što znači "put" ili "travel" na latinskom, kako bi se dokazalo da je fuzija može proizvesti više energije nego što upija. Kanada i Kazahstan preuzeo deo posredovana Euratom i Rusije, respektivno.

Nakon 6 godina ITER vijeće odobrilo prvi kompleks dizajn reaktora na osnovu utvrđenih fizike i tehnologije u vrijednosti 6 milijardi $. Zatim SAD povukle iz konzorcija, koji prisiljeni prepoloviti troškove i promjenu projekta. Rezultat je bio ITER-FEAT vrijedan 3 milijarde $., Ali možete postići reakciju samoodrživi, a pozitivan odnos snaga.

U 2003. godini, Sjedinjene Države još jednom pridružio konzorciju, a Kina je najavio svoju želju da učestvuju u njemu. Kao rezultat toga, sredinom 2005. godine, partneri su se složili o izgradnji ITER u Cadarache u južnoj Francuskoj. EU i Francuska su napravili pola 12,8 milijardi eura, dok je Japan, Kina, Južna Koreja, Sjedinjene Države i Rusija - 10% svaki. Japan daje visok komponente sadržane instalacija košta IFMIF 1 milijardu namijenjen za testiranje materijala i imao je pravo da podigne sledeći test reaktor. Ukupni troškovi ITER uključuje pola cijene izgradnje 10-godinu i po dana - 20. godina rada. Indija je postala sedmi član ITER na kraju 2005. godine

Eksperimenti su započeti u 2018. uz korištenje vodika kako bi se izbjeglo aktiviranje magneta. Pomoću DT plazme se ne očekuje prije 2026

Svrha ITER - razviti 500 megavata (barem za 400 sekundi) koriste manje od 50 MW ulazna snaga bez proizvodnju električne energije.

Dvuhgigavattnaya Demo biljka demonstracija će proizvoditi velike proizvodnje električne energije na trajnoj osnovi. Demo idejno rješenje će biti završen do 2017. godine, a njegova izgradnja će početi u 2024. Start će se održati 2033. godine.

JET

1978. godine, EU (Euratom, Švedska i Švajcarska) počeli su zajednički evropski JET projekta u Velikoj Britaniji. JET je trenutno najveći operativni tokamak na svijetu. Takav reaktor JT-60 djeluje u japanskom Nacionalnog instituta za fuziju, ali samo JET može koristiti gorivo deuterij-tricij.

Reaktor je pokrenut 1983. godine i bio je prvi eksperiment u kojem je održan pod kontrolom termonuklearne fuzije do 16 MW u novembru 1991. godine za drugi 5 MW i stabilno napajanje deuterij-tricij plazmi. Mnogi eksperimenti su provedene za proučavanje različitih krugova grijanja i druge tehnike.

Daljnja poboljšanja se odnose na JET poveća svoje kapacitete. MAST kompaktni reaktor je razvijen sa zračnim i ITER je dio projekta.

K-STAR

K-STAR - Korejski superprovodni tokamak Nacionalni institut za Fusion studije (NFRI) u Daejeon, koja je proizvela svoj prvi plazma sredinom 2008. godine. Ovo je pilot projekt ITER, koji je rezultat međunarodne saradnje. Tokamak radijus od 1,8 m - prvi reaktor zapošljavanje superprovodnih magneta Nb3Sn, isti koji će se koristiti u ITER. U prvoj fazi, koja je okončana 2012. godine, K-STAR morao dokazati održivost osnovnih tehnologija i da se postigne trajanje impulsa plazme do 20 sekundi. U drugoj fazi (2013-2017) se vrši za proučavanje modernizacije dugo impulse do 300 e u H modu, i prelazak na visoko AT-modu. Svrha trećoj fazi (2018-2023) je da se postigne visoke performanse i učinkovitost u režimu dugo puls. U koraku 4 (2023-2025) će biti testiran DEMO tehnologije. Uređaj nije sposoban za rad sa tricija DT i goriva svrhe.

K-DEMO

Dizajniran u suradnji s Princeton Fizika plazme Laboratory (PPPL) američkog ministarstva energetike i južnokorejski institut NFRI, K-DEMO trebao biti sljedeći korak ka stvaranju komercijalnih reaktora nakon ITER, i da će biti prvi elektrana u stanju proizvodnju električne energije na električnu mrežu, naime, 1 milion kilovata do nekoliko tjedana. Njegova promjer će biti 6,65 m, a to će imati deku modul generira projekta DEMO. Ministarstvo za obrazovanje, nauku i tehnologiju Koreje planira uložiti u to o biliona korejskih vona: (941 miliona US $).

EAST

Kineski pilot poboljšana superprovodni tokamak (East) u Institutu za fiziku u Kini Hefee stvorio vodika temperatura plazme 50 miliona ° C i zadržao ga za 102 sekundi.

TFTR

Američkog laboratorija PPPL eksperimentalni termonuklearni reaktor TFTR radio 1982-1997. U decembru 1993. godine, postao je prvi TFTR magnetski tokamak, što je opsežne eksperimente sa plazma deuterija-tricij. U nastavku, reaktor je proizvela rekordnih dok je pod kontrolom snage 10,7 MW, a 1995. godine, zapisnik o temperaturi je postignut jonizovanog gasa do 510.000.000 ° C. Međutim, instalacija nije uspjela rentabilnosti Fusion Power, ali se uspješno ispunio cilj dizajniranja hardvera, što je značajan doprinos ITER.

LHD

LHD u Nacionalnom institutu japanski za nuklearnu fuziju u Toki, Gifu Prefecture, bila je najveća stellarator na svijetu. Pokretanje fuzijski reaktor održan 1998. godine, a on je pokazao kvalitetu plazma zatočenja, porediti sa drugim velikim instalacijama. To je postignut 13.5 keV ion temperatura (oko 160 miliona ° C) i energija 1.44 MJ.

Wendelstein 7-X

Nakon godinu dana testiranja, počevši krajem 2015. godine, temperatura helijum u kratkom roku završila 1 milion ° C. U 2016. termonuklearni reaktor sa hidrogen plazma koristeći 2 MW, temperatura dostigla 80 miliona ° C za četvrtinu sekunde. W7-X stellarator je najveća na svijetu, a planirano je da se u neprekidnog rada u trajanju od 30 minuta. Troškova reaktora iznosio 1 milijardu €.

NIF

Nacionalni paljenja Facility (NIF) u je završena u martu 2009. godine, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) godine. Koristeći 192 laserske zrake, NIF je u stanju da se koncentriše 60 puta više energije nego bilo koje prethodne laserski sistem.

Cold Fusion

U martu 1989. godine, dva istraživača, američki Stenli Pons i Martin Fleischmann Britanac, rekli su da su pokrenuli jednostavna desktop hladne fuzije reaktor, koji radi na sobnoj temperaturi. Proces se sastojao od elektrolize teške vode korištenjem paladija elektrode u kojem su jezgra deuterija koncentriran uz visoke gustoće. Istraživači tvrde da proizvodi toplotu, što se može objasniti samo u smislu nuklearnih procesa, kao i bilo sporednih proizvoda sinteze, uključujući helijum, tricija i neutrona. Međutim, drugi istraživači nisu uspeli da ponove ovo iskustvo. Većina znanstvene zajednice ne vjeruje da hladna fuzija reaktora su stvarne.

Nisko-energetske nuklearne reakcije

Pokrenut od strane tvrdnje "hladne fuzije" istraživanja nastavljena u oblasti niskoenergetske nuklearne reakcije, s nekim empirijsku podršku, ali nije opšteprihvaćena naučno objašnjenje. Očigledno je, slabe nuklearne interakcije (a ne jake sile, kao što je u nuklearnu fisiju ili sinteza) se koriste za stvaranje i snimanje neutrona. Eksperimenti uključuju penetraciju vodik ili deuterij kroz katalizatora i reakcije sa metalnim. Istraživači izvještavaju posmatrane oslobađanje energije. Glavni praktični primjer je reakcija vodonika sa nikla u prahu sa toplotom, čiji je broj veći nego može dati bilo kakve kemijske reakcije.