Fusion reaktoaren yn 'e wrâld. De earste fusion reactor

Hjoed, in soad lannen binne diel te nimmen oan ûndersyk nei kearnfúzje. De lieders binne de Europeeske Uny, de Feriene Steaten, Ruslân en Japan, wylst China syn programma, Brazylje, Kanada en Korea wurde hieltyd grutter hurd. Ynearsten, fusion reaktoaren yn 'e Feriene Steaten en de Sovjet-Uny binne keppele oan' e ûntwikkeling fan nukleêre wapens en bleau geheim oant de konferinsje 'Atoms for Peace ", dat waard holden yn Genêve yn 1958. Nei de oprjochting fan de Sovjet tokamak ûndersyk fan kearnfúzje yn de jierren 1970 it wurden is "grutte wittenskip". Mar de kosten en de kompleksiteit fan de apparaten is ferhege nei it punt dat ynternasjonale gearwurking wie de iennige mooglikheid om te bewegen foarút.

Fusion reaktoaren yn 'e wrâld

Sûnt de jierren 1970, it begjin fan de kommersjele gebrûk fan kearnfúzje enerzjy wurdt hieltyd útsteld foar 40 jier. Mar folle hat bard yn de ôfrûne jierren, wêrtroch dizze perioade kin wurde ynkoarte.

Boud ferskate tokamaks, wêrûnder de JET Europeeske, Britske en Mast Thermonuclear Experimental Reactor TFTR yn Princeton, Feriene Steaten. De ynternasjonale ITER projekt is op dit stuit yn oanbou yn Cadarache, Frankryk. It sil útgroeie ta de grutste tokamak dy't wurkje sil yn 'e jierren 2020. Yn 2030, China wurdt boud CFETR, dat sil boppen it ITER. Undertusken, China docht ûndersyk op in eksperimintele superconducting tokamak EAST.

Fusion reaktoaren oare type - stellarators - ek populêr wurden ûnder wittenskippers. Ien fan 'e grutste, LHD, lid fan de Japanske Nasjonaal Ynstitút foar Fusion yn 1998. It wurdt brûkt om te sykjen foar it bêste konfiguraasje fan de magnetyske plasma opsluting. German Max Planck Ynstitút foar de perioade fan 1988 oant 2002, útfierd ûndersyk op it Wendelstein 7-AS reaktor yn Garching, en no - at Wendelstein 7-X, de bou fan dat duorre mear as 19 jier. In oare stellarator TJII eksploitearre yn Madrid, Spanje. Yn de Feriene Steaten Princeton laboratoarium plasma physics (PPPL), dêr't hy boude de earste kearnfúzje reactor fan dit type yn 1951, yn 2008 is stoppe de oanlis fan NCSX fanwege kosten oerrinners en gebrek oan finansiering.

Dêrneist wichtige prestaasjes yn it ûndersyk fan inertial fusion. Bouwmaterialen National Ontsteking Facility (NIF) worth $ 7 miljard oan de Lawrence Livermore National Laboratorium (LLNL), finansiere troch it Nasjonale Nuclear Security Administration, foltôge waard yn maart 2009, de Frânske Laser megajoule (LMJ) begûn wurk yn oktober 2014. Fusion reaktoaren mei help lasers levere binnen in pear billionths fan in twadde sirka 2 miljoen Joules fan ljocht enerzjy op in doelwyt omfang fan ferskate millimeters begjinne kearnfúzje. It wichtichste doel fan de NIF en LMJ is ûndersyk te stypjen nasjonale nukleêre wapens programma.

ITER

Yn 1985, de Sovjet-Uny útstelde om it bouwen fan in folgjende generaasje tokamak tegearre mei Europa, Japan en de Feriene Steaten. It wurk waard útfierd ûnder auspysjes fan 'e IAEA. Yn de perioade fan 1988 oant 1990 waard makke de earste damjen fan de Ynternasjonale Thermonuclear Experimental Reactor de ITER, wat ek betsjut "wei" of "reis" yn it Latyn, om te bewizen dat fúzje kin produsearje mear enerzjy as it absorbearret. Kanada en Kazachstan die bemiddele troch Euratom en Ruslân, resp.

Nei 6 jier fan ITER Steaten ynstimd mei de earste kompleks reactor ûntwerp basearre op oprjochte natuerkunde en technology worth $ 6 miljard. Den scil de FS him werom út de Konsortium, dy't twongen te halve de kosten en feroarje it projekt. It resultaat wie it ITER-FEAT worth $ 3 miljard., Mar jo kinne berikke in sels-sustaining reaksje, en de positive lykwicht fan de macht.

Yn 2003, de Feriene Steaten ien kear wer by de Konsortium, en Sina oankundige harren winsk om mei te dwaan oan it. As gefolch, mids 2005, de partners iens oer de bou fan ITER by Cadarache yn Súd-Frankryk. EU en Frankryk hawwe makke de helte fan de EUR 12,8 miljard, wylst Japan, Sina, Súd-Korea, de Feriene Steaten en Ruslân - 10% elk. Japan jout hege ûnderdielen befette ynstallaasje koste IFMIF 1 miljard bedoeld foar de test materialen en hie it rjocht om erect de folgjende test reactor. De totale kosten fan ITER omfiemet de helte de kosten fan in 10-jierrige bou en de helte - on 20 jier fan de operaasje. Yndia waard de sânde lid fan ITER oan de ein fan 2005

De eksperiminten binne om te begjinnen yn 2018 mei it brûken fan wetterstof om te foarkomme dat de aktivearring fan de magnets. Mei help fan de DT plasma wurdt net ferwachte foar 2026

Doel ITER - it ûntwikkeljen fan in 500 megawatt (yn elts gefal foar 400 sekonden) mei help fan minder as 50 MW ynfier macht sûnder opwekken elektrisiteit.

Dvuhgigavattnaya Demo demonstraasje plant sil produsearje grutskalige produksje fan elektrisiteit op in permaninte basis. Demo konseptuele design wurdt ôfmakke troch 2017, en syn bou sil begjinne yn 2024. Start sil plakfine yn 2033.

JET

Yn 1978, de EU (Euratom, Sweden en Switserlân) hawwe begûn in mienskiplike Europeeske JET projekt yn it Feriene Keninkryk. JET is op dit stuit de grutste bestjoerings tokamak yn 'e wrâld. Sa'n reactor JT-60 aktyf yn de Japanske Nasjonaal Ynstitút foar fúzje, mar allinnich JET meie gebrûk meitsje fan de deuterium-tritium brânstof.

De reaktor waard lansearre yn 1983 en wie de earste eksperimint dêr't regele thermonuclear fusion oant 16 MW waard holden yn novimber 1991 foar in twadde 5 MW en stabile macht oan 'e deuterium-tritium plasma. In soad eksperiminten binne útfierd te bestudearjen de ferskate ferwaarming circuits en oare techniken.

Fierdere ferbetterings slagge op it JET fergrutsje syn kapasiteit. Mast kompakte reactor wurdt ûntwikkele mei JET en ITER is ûnderdiel fan it projekt.

K-STAR

K-STAR - Korean superconducting tokamak Nasjonaal Ynstitút foar Fusion Stúdzjes (NFRI) yn Daejeon, dy't produsearre har earste plasma mids 2008. Dit is in pilot projekt ITER, dat is it gefolch fan ynternasjonale gearwurking. Tokamak straal fan 1,8 m - earst reactor wurken hjir superconducting magnets Nb3Sn, deselde dy't sil brûkt wurde yn de ITER. Yn de earste faze, dy't einige yn 2012, K-STAR moast bewizen de leefberens fan basisfoarsjennings technologyen en te kommen ta plasma Pulse Duration nei 20 sekonden. Yn de twadde faze (2013-2017) wurdt útfierd te studearjen syn modernisearing lange pulses fan maksimaal 300 s yn H modus, en oergong nei heech AT-mode. It doel fan de tredde faze (2018-2023) is it berikken fan hege prestaasjes en effisjinsje yn de lange pols modus. Yn stap 4 (2023-2025) wurdt hifke DEMO technology. It apparaat is net yn steat fan it wurkjen mei tritium DT en brânstof brûkt.

K-DEMO

Ûntwurpen yn gearwurking mei de Princeton Plasma Natuerkunde Laboratorium (PPPL) US Department fan Enerzjy en it Súd Koreaanske Ynstitút NFRI, K-DEMO moat wêze de folgjende stap nei it ta stân kommen fan de kommersjele reaktoaren nei de ITER, en sil de earste macht plant steat is opwekjen macht oan 'e elektryske roaster, nammentlik, 1 miljoen kilowatt oan in pear wiken. Syn diameter sil wêze 6.65 m, en it sil hawwe in tekken module oanmakke troch it projekt DEMO. It ministearje fan Underwiis, Wittenskip en Technology fan Korea plannen te ynvestearjen yn it oer in trillion Koreaanske won ($ 941 miljoen).

EAST

Chinese piloat ferbettere superconducting tokamak (EAST) yn it Ynstitút fan de natuerkunde yn Sina Hefee makke hydrogen plasma temperatuer 50 miljoen ° C en hâlden it foar 102 sekonden.

TFTR

De Amerikaanske laboratoarium PPPL eksperimintele thermonuclear reactor TFTR wurke fan 1982 oant 1997. Yn desimber 1993 waard er de earste TFTR magnetysk tokamak, dy't makke wiidweidige eksperiminten mei in plasma fan deuterium-tritium. Yn it folgjende, it reactor produsearre it rekord wylst de kontrolearre macht 10.7 MW, en yn 1995, it rekôr fan 'e temperatuer waard berikt ionized gas nei 510 miljoen ° C. Lykwols, de ynstallaasje hie gjin súkses breakeven fusion macht, mar is mei súkses neikaam it doel fan it ûntwerpen fan de hardware, it meitsjen fan in wichtige bydrage oan ITER.

LHD

LHD yn de Japanske Nasjonaal Ynstitút foar kearnfúzje yn Toki, Gifu Prefektuer, wie de grutste stellarator yn 'e wrâld. It starten fan de fúzje reactor barde yn 1998, en hy hat oantoand de kwaliteit fan plasma opsluting, fergelykber mei oare grutte ynstallaasjes. It waard berikt 13.5 Kev ion temperatuer (likernôch 160 miljoen ° C) en de enerzjy fan 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Nei in jier fan teste, begjint yn ein 2015, it helium temperatuer yn koarte tiid hat berikt 1 miljoen ° C. Yn 2016 De thermonuclear reactor mei in hydrogen plasma mei help fan in 2 MW, de temperatuer berikte 80 miljoen ° C foar in kwart fan in sekonde. W7-X stellarator is de grutste yn de wrâld en de planning sil wêze yn trochgeande operaasje foar 30 minuten. De kosten fan de reaktor út op € 1 miljard.

NIF

Nasjonale Ontsteking Facility (NIF) yn waard foltôge yn maart 2009, Lawrence Livermore National Laboratorium (LLNL) jiers. Mei help fan syn 192 laser balken, de NIF is steat fan concentrated 60 kear mear enerzjy as hokker foarige Laser systeem.

cold fusion

Yn maart 1989, twa ûndersikers, American Stenli Pons en Martin Fleischmann Brit, sei se hawwe lansearre in ienfâldige buroblêd kâld fusion reactor, operating by keamertemperatuer. It proses bestie yn electrolysis fan swiere wetter mei help fan in Palladium elektrodes wêryn deuterium kearnen waarden konsintrearre mei in hege tichtheid. De ûndersikers stelle dat produsearret waarmte, dat kin ferklearre wurde allinne yn termen fan nukleêre prosessen, en ek dêr wiene kant produkten fan synteze, ynklusyf helium, tritium en neutroanen. Lykwols, oare it eksperimint mislearre te replicate dizze ûnderfining. De measte fan 'e wittenskiplike mienskip leaut net dat kâlde fusion reaktoaren binne echt.

Low-enerzjy nukleêre reaksjes

Ynlaat troch de oanspraken fan "cold fusion" ûndersyk bleau op it mêd fan de lege enerzjy nukleêre reaksjes, mei inkele empirysk stipe, mar wurdt net algemien akseptearre wittenskiplike útlis. Evidently, swak nuclear ynteraksjes (en net in sterke krêft, lykas yn nukleêre fission of synteze) wurde brûkt om te meitsjen en de ynname fan neutroanen. Eksperiminten befetsje penetraasje fan wetterstof of deuterium troch de katalysator bed en de reaksje mei de metalen. De ûndersikers melde de waarnommen enerzjy-útjefte. De wichtichste praktyske foarbyld is de reaksje fan wetterstof mei in nikkelen poeier mei de waarmte, it oantal dat grutter is as kin jaan alle gemyske reaksje.