Fusionsreaktorer i världen. Den första fusionsreaktor

Idag är många länder som deltar i fusionsforskningen. Ledarna är EU, USA, Ryssland och Japan, medan Kinas program, Brasilien, Kanada och Sydkorea ökar snabbt. Inledningsvis har fusionsreaktorer i USA och Sovjetunionen kopplats till utvecklingen av kärnvapen och förblev hemlig tills konferensen "Atoms for Peace", som hölls i Genève 1958. Efter bildandet av den sovjetiska tokamak forskning av kärnfusion på 1970-talet har det blivit "big science". Men kostnaden och komplexiteten av enheterna har ökat till den grad att det internationella samarbetet var den enda möjligheten att gå framåt.

Fusionsreaktorer i världen

Sedan 1970-talet, är början på kommersiell användning av fusionsenergi ständigt skjuts upp i 40 år. Men mycket har hänt under de senaste åren, vilket gör denna period kan förkortas.

Byggt flera tokamaker, inklusive JET europeiska, brittiska och MAST Thermonuclear Experimental Reactor TFTR i Princeton, USA. Den internationella Iter-projektet är under uppbyggnad i Cadarache, Frankrike. Det kommer att bli den största tokamak som fungerar under åren 2020. År 2030 kommer Kina att byggas CFETR, som kommer att överträffa ITER. Samtidigt genomför Kina forskning på en experimentell supraledande tokamak EAST.

Fusionsreaktorer annan typ - stellaratorer - också populära bland forskare. En av de största, LHD, gick den japanska nationella institutet för Fusion 1998. Den används för att söka efter den bästa konfigurationen av magnetplasmainneslutning. Tyska Max Planck-institutet för perioden 1988-2002 genomförde forskning om Wendelstein 7-AS reaktor i Garching, och nu - på Wendelstein 7-X, vars konstruktion varade i mer än 19 år. En annan stel TJII drivs i Madrid, Spanien. I USA Princeton laboratorium plasmafysik (PPPL), där han byggde den första kärnfusionsreaktor av denna typ i 1951 i 2008 stoppade byggandet av NCSX på grund av kostnadsöverdrag och brist på finansiering.

Dessutom betydande framsteg inom forskning om tröghets fusion. Building National Ignition Facility (NIF) värt $ 7000 miljoner vid Lawrence Livermore National Laboratory (llnl), som finansieras av National Nuclear Security Administration, slutfördes i mars 2009 den franska Laser megajoule (LMJ) inledde sitt arbete i oktober 2014. Fusionsreaktorer som använder lasrar som levereras inom några miljarddelar av en andra cirka 2 miljoner joule av ljusenergi vid en målstorlek av flera millimeter för att starta kärnfusion. Huvudsyftet med NIF och LMJ är forskning för att stödja nationella kärnvapenprogram.

ITER

År 1985 föreslog Sovjetunionen att bygga nästa generations tokamak tillsammans med Europa, Japan och USA. Arbetet genomfördes under överinseende av IAEA. Under perioden 1988-1990 var det skapade de första utkasten till International Thermonuclear Experimental Reactor ITER, vilket också betyder "vägen" eller "resa" på latin, för att bevisa att fusion kan producera mer energi än det absorberar. Kanada och Kazakstan deltog förmedlas av Euratom och Ryssland, respektive.

Efter 6 år av rådets ITER godkände första komplexa reaktor design baserad på etablerade fysik och teknik värt $ 6 miljarder. Sedan USA drog sig ur konsortiet, som tvingade att halvera kostnaderna och ändra projektet. Resultatet var ITER-FEAT värt $ 3 miljarder. Men du kan uppnå en självbärande reaktion och den positiva maktbalansen.

År 2003 USA åter anslutit sig till konsortiet och Kina meddelade sin önskan att delta i den. Som ett resultat, i mitten av 2005, parterna överens om byggandet av Iter i Cadarache i södra Frankrike. EU och Frankrike har gjort hälften av 12,8 miljarder euro, medan Japan, Kina, Sydkorea, USA och Ryssland - 10% vardera. Japan ger höga komponenter innehöll installationskostnad IFMIF miljard avsedd för testmaterial och hade rätt att uppföra nästa testreaktor. Den totala kostnaden för ITER innehåller halva kostnaden för en 10-årig konstruktion och hälften - på 20 år i drift. Indien blev den sjunde medlem av ITER i slutet av 2005

Experimenten är att börja i 2018 med användning av väte för att undvika aktivering av magneterna. Med hjälp av DT plasma väntas inte före 2026

Syftet Iter - utvecklar en 500 megawatt (åtminstone för 400 sekunder) med användning av mindre än 50 mW ineffekt utan att generera elektricitet.

Dvuhgigavattnaya Demo demonstrationsanläggning kommer att producera storskalig elproduktion på permanent basis. Demo konceptuell design kommer att vara klar 2017, och dess konstruktion kommer att inledas under 2024. Start kommer att ske under 2033.

JET

År 1978 har EU (Euratom, Sverige och Schweiz) startat ett gemensamt europeiskt JET-projektet i Storbritannien. JET är för närvarande den största drift tokamak i världen. Sådan reaktor JT-60 verkar i den japanska nationella institutet för fusion, men endast JET får använda deuterium-tritium bränsle.

Reaktorn lanserades 1983 och var det första experimentet i vilket kontrollerad termo fusion till 16 MW hölls i november 1991 med en andra 5 MW och stabil effekt till deuterium-tritium plasma. Många försök har gjorts för att studera olika värmekretsar och andra tekniker.

Ytterligare förbättringar berör JET öka sin kapacitet. MAST kompakt reaktor utvecklas med JET och ITER är en del av projektet.

K-STAR

K-STAR - Korean supraledande tokamak Institutet för Fusion Studies (NFRI) i Daejeon, som producerade den första plasma i mitten av 2008. Detta är ett pilotprojekt ITER, vilket är ett resultat av det internationella samarbetet. Tokamak radie av 1,8 m - första reaktorn med användning av supraledande magneter Nb3Sn, samma som kommer att användas i Iter. Under den första fasen, som avslutades 2012, K-STAR tvungen att påvisa värdet av grundläggande teknik och för att uppnå plasmapulslängd till 20 sekunder. I den andra fasen (2013-2017) utförs för att studera dess modernisering långa pulser på upp till 300 s i H-läget, och övergång till högt AT-läge. Syftet med den tredje fasen (2018-2023) är att uppnå hög prestanda och effektivitet på lång pulsläge. I steg 4 (2023-2025) kommer att testas DEMO teknik. Enheten inte är i stånd att arbeta med tritium DT och bränsle användningsområden.

K-DEMO

Utformats i samarbete med den Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) US Department of Energy och sydkoreanska Institute NFRI bör K-DEMO bli nästa steg mot skapandet av kommersiella reaktorer efter ITER, och blir det första kraftverket i stånd att alstra ström till elnätet, nämligen 1 miljon kilowatt till ett par veckor. Dess diameter blir 6,65 m, och det kommer att ha en filt modul som projektet DEMO. Ministeriet för utbildning, vetenskap och teknik i Korea planerar att investera i det om en biljon koreanska won ($ 941 miljoner).

ÖST

Chinese pilot förbättrade supraledande tokamak (EAST) i Institute of Physics i Kina Hefee skapade väteplasmatemperaturen 50 miljoner ° C och hölls den för 102 sekunder.

TFTR

Den amerikanska laboratoriet PPPL experimentell termoreaktorn TFTR arbetade 1982-1997. I december 1993 blev han den första TFTR magnetiska tokamak, som gjort omfattande experiment med en plasma av deuterium-tritium. I det följande, producerade reaktorn skivan medan den styrda ström 10,7 MW och i 1995, var dokumentation av temperaturen uppnås joniserade gasen till 510 miljoner ° C. Men installationen inte lyckas breakeven fusionskraft, men framgångsrikt uppfyllt målet att utforma hårdvara, vilket gör ett betydande bidrag till Iter.

LHD

LHD i den japanska nationella institutet för kärnfusion i Toki, Gifu Prefecture, var den största stel i världen. Starta fusionsreaktorn ägde rum 1998, och han har visat att kvaliteten på plasmainneslutning, jämförbart med andra stora installationer. Den nåddes 13,5 keV jon temperatur (ca 160 miljoner ° C) och energin av 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Efter ett år av testning, med början i slutet av 2015, har helium temperaturen på kort tid nått 1 miljon ° C. I 2016 Den termonukleära reaktorn med en väteplasma med användning av en 2 MW, temperaturen nådde 80 miljoner ° C under fjärdedel av en sekund. W7-X stel är den största i världen och är planerad att vara i kontinuerlig drift i 30 minuter. Kostnaden för reaktorn uppgick till 1 miljard €.

NIF

National Ignition Facility (NIF) i slutfördes i mars 2009 Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) år. Med hjälp av sina 192 laserstrålar, är NIF kan koncentrera 60 gånger mer energi än någon tidigare lasersystem.

kall fusion

I mars 1989, två forskare, amerikansk Stenli Pons och Martin Fleischmann britt, sade de har lanserat en enkel desktop kall fusionsreaktor, som arbetar vid rumstemperatur. Processen bestod i elektrolys av tungt vatten med användning av en palladiumelektrod i vilken deuteriumkärnor koncentrerades med en hög densitet. De forskare menar att producerar värme, vilket kan förklaras bara i termer av kärnprocesser, såväl som det fanns sidoprodukter av syntes, inklusive helium, tritium och neutroner. Men andra praktiker misslyckades att replikera denna erfarenhet. Huvuddelen av det vetenskapliga samfundet tror inte att kalla fusionsreaktorer är verkliga.

Energisnåla kärnreaktioner

Initierats av påståenden om "kall fusion" forskning fortsatte inom låg energikärnreaktioner, med några empiriskt stöd, men är inte allmänt vedertagen vetenskaplig förklaring. Uppenbarligen är svaga nukleära interaktioner (och inte en stark kraft, som i kärnklyvning eller syntes) som används för att skapa och infångning av neutroner. Försök innefattar penetration av väte eller deuterium genom katalysatorbädden och reaktionen med metallen. Forskarna rapporterar den observerade energi release. Den huvudsakliga praktiska exempel är reaktionen av väte med ett nickelpulver med värmen, vars antal är större än vad som kan ge någon kemisk reaktion.