Fúzní reaktory ve světě. První reaktor Fúzní

Dnes, mnoho zemí se účastní výzkumu fúze. Vůdci jsou Evropská unie, Spojené státy, Rusko a Japonsko, zatímco Čína je programem, Brazílie, Kanada, Korea se rychle zvyšuje. Zpočátku, fúzní reaktory ve Spojených státech a Sovětském svazu byly spojeny k vývoji jaderných zbraní a zůstal tajemstvím až do konference „Atomy pro mír“, která se konala v Ženevě v roce 1958. Po vzniku Sovětského tokamaku výzkumu jaderné fúze v roce 1970 se stal „velkou vědu“. Ale náklady a složitost zařízení vzrostla do té míry, že mezinárodní spolupráce byla jediná příležitost posunout kupředu.

Fúzní reaktory ve světě

Od roku 1970, začátek komerčního využití fúzní energie se neustále odkládá za posledních 40 let. Nicméně, hodně se stalo v posledních letech, což může být tato lhůta zkrácena.

Vestavěné několik tokamaky včetně JET evropské, britský a MAST termonukleární experimentální reaktor TFTR v Princeton, USA. Projekt mezinárodní ITER je v současné době ve výstavbě v Cadarache ve Francii. To se stane největší tokamak, který bude fungovat v letech 2020. V roce 2030 bude Čína postaven CFETR, který překoná ITER. Mezitím Čína provádí výzkum na experimentálním supravodivého tokamaku na východ.

Fúzní reaktory jiný typ - stelarátory - také populární mezi výzkumníky. Jeden z největších, LHD, vstoupil do japonské Národní institut pro fúze v roce 1998. Používá se pro vyhledání nejlepší konfiguraci magnetického vězení plazmy. Německý Institut Maxe Plancka pro období od roku 1988 do roku 2002, prováděl výzkum na Wendelstein 7-AS reaktoru v Garchingu, a teď - na Wendelstein 7-X, jehož stavba trvala více než 19 let. Další stelarátor TJII provozován v Madridu, Španělsko. Ve Spojených státech Princeton laboratoř fyziky plazmatu (PPPL), kde postavil první jaderná fúzní reaktor tohoto typu v roce 1951, v roce 2008 zastavil výstavbu NCSX kvůli překročení nákladů a nedostatku finančních prostředků.

Kromě toho významné úspěchy v oblasti výzkumu inerciální fúze. Budova National Ignition Facility (NIF) v hodnotě 7 miliard $ v Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), financovaný Národním úřadem pro jadernou bezpečnost, byla dokončena v březnu 2009, francouzská Laser Megajoule (LMJ) zahájila činnost v říjnu 2014. Fúzní reaktory pomocí laserů dodané během několika miliardtin sekundy přibližně 2 miliony joulů světelné energie na cílové velikosti několika milimetrů, kdo jaderné fúze. Hlavním cílem NIF a LMJ je výzkum na podporu národních programů jaderných zbraní.

ITER

V roce 1985, Sovětský svaz plánuje výstavba nové generace tokamak společně s Evropou, Japonskem a Spojenými státy. Práce byla provedena pod záštitou MAAE. V období od roku 1988 do roku 1990 byl vytvořen první návrhy Mezinárodní termonukleární experimentální reaktor ITER, což také znamená „způsob“ nebo „cestování“ v latině, aby se prokázalo, že fúze může produkovat více energie, než absorbuje. Kanada a Kazachstánu se zúčastnilo zprostředkován Euratomu a Ruska, resp.

Po 6 letech rada ITER schválila první složitou konstrukci reaktoru na základě stanoveného fyziky a technologie v hodnotě 6 miliard $. Potom se USA stáhly z konsorcia, které nucen polovinu nákladů a změnit projekt. Výsledkem byl ITER-FEAT v hodnotě $ 3 miliarda., Ale můžete dosáhnout soběstačné reakce a pozitivní rovnováhu sil.

V roce 2003 se Spojené státy opět připojila ke konsorciu, a Čína oznámily své přání podílet se na něm. Výsledkem je, že v polovině roku 2005, se partneři dohodli na výstavbě reaktoru ITER v Cadarache v jižní Francii. EU a Francie učinily polovinu z 12,8 mld EUR, zatímco v Japonsku, Číně, Jižní Koreji, Spojených státech a Rusku - 10% každý. Japonsko poskytuje vysoké komponenty obsaženy náklady na instalaci IFMIF 1 miliardu určenou pro testovaných materiálů a měl právo postavit další test reaktoru. Celkové náklady na projekt ITER zahrnuje polovinu náklady na výstavbu 10 let a polovinu - na 20 let provozu. Indie se stala sedmým členem ITER na konci roku 2005

Experimenty jsou začít v roce 2018 s použitím vodíku, aby se zabránilo aktivaci magnetů. Použití plazmy DT se neočekává dříve než v roce 2026

Účelem ITER - rozvíjet 500 megawatt (alespoň pro 400 sekund) pomocí příkon méně než 50 mW bez generování elektřiny.

Dvuhgigavattnaya Demo ukázka závod bude vyrábět ve velkém měřítku výrobu elektřiny trvale. Demo koncepční návrh bude dokončena v roce 2017 a jeho výstavba bude zahájena v roce 2024. Start se bude konat v 2033.

JET

V roce 1978 EU (Euratom, Švédsko a Švýcarsko) začaly společný evropský projekt JET ve Velké Británii. JET je v současné době největší provozní tokamak na světě. Takový reaktor JT-60 pracuje v japonské Národní institut pro fúze, ale pouze JET mohou použít deuteria a tritia palivo.

Reaktor byl zahájen v roce 1983 a byla první pokus, ve kterém byla řízena termonukleární fúze do 16 MW se konala v listopadu 1991 na druhé 5 MW a stabilní energie do deuteria a tritia plazmy. Mnoho pokusů byly provedeny ke studiu různé topné okruhy a další techniky.

Další vylepšení se týkají JET zvýšit svou kapacitu. MAST kompaktní reaktor je vyvíjen s JET a ITER je součástí projektu.

K-STAR

K-STAR - korejský supravodivý tokamak National Institute for Fusion studií (NFRI) v Daejeon, které produkoval jeho první plazma v polovině roku 2008. Jedná se o pilotní projekt ITER, který je výsledkem mezinárodní spolupráce. Tokamak poloměr 1,8 m - první reaktor používající supravodivé magnety Nb3Sn, stejné, které budou použity v ITER. Během první fáze, který skončil v roce 2012, K-STAR musela prokázat životaschopnost základní technologie a pro dosažení trvání plazma impulsu na 20 sekund. Ve druhé fázi (2013-2017) se provádí pro studium jeho modernizaci dlouhé pulzy až 300 s v režimu H, a přechod na vysoce AT režimu. Účelem třetí fáze (2018-2023), je pro dosažení vysokého výkonu a účinnosti v módu s dlouhým impulzů. V kroku 4 (2023-2025), budou testovány DEMO technologie. Přístroj není vhodný pro provoz s tritiem DT a palivové účely.

K-DEMO

Navrženo ve spolupráci s Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) amerického ministerstva energetiky a jihokorejským institutem NFRI, K-DEMO by mělo být dalším krokem k vytvoření komerčních reaktorů po ITER, a bude první elektrárna schopné generovat energii do elektrické sítě, jmenovitě 1 milion kilowattů až za několik týdnů. Jeho průměr bude 6,65 m, a to bude mít plošnou modul generované DEMO projektu. Ministerstvo školství, vědy a technologie Korejské plánuje investovat do něj asi bilion korejský won (941 milionů $).

EAST

Čínský pilot zlepšil supravodivý Tokamak (EAST) v Ústavu fyziky v Číně Hefee vytvořen vodíku plazma 50 milionů ° C a udržuje se na 102 sekund.

TFTR

Americká laboratoř PPPL experimentální termonukleární reaktor TFTR pracoval od roku 1982 do roku 1997. V prosinci 1993 se stal prvním TFTR magnetický tokamak, který dělal rozsáhlé experimenty s plazmou deuteria a tritia. V následujícím textu se reaktor produkoval záznam zatímco řízené napájení 10,7 MW, a v roce 1995, záznam teploty bylo dosaženo ionizovaný plyn na 510 milionů ° C. Instalace však neuspěla zvratu fúzní energie, ale je úspěšně splněn cíl návrhu hardwaru, což významně přispívá k ITER.

LHD

LHD v japonském Národním ústavu pro jadernou fúzi v Toki, Gifu prefektura, byl největší stelarátor na světě. Spuštění fúzní reaktor se konala v roce 1998, a se prokázal kvalitu vězení plazmy, což je srovnatelné s jinými hlavními zařízení. To bylo dosaženo 13,5 teploty keV iontů (přibližně 160 milionů ° C) a energii 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Po roce testování, které začíná na konci roku 2015 dosáhla teplota helium v krátkém čase 1 milion ° C. V roce 2016 termonukleární reaktor s vodíkovou plazmou s použitím 2 MW, teplota dosáhne 80 milionů ° C po dobu čtvrt sekundy. W7-X stelarátor je největší na světě a předpokládá se, být v nepřetržitém provozu po dobu 30 minut. Náklady reaktoru činily 1 miliardu €.

NIF

National Facility zapalování (NIF) ve byla dokončena v březnu 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ročně. Prostřednictvím svých 192 laserových paprsků, NIF je schopen soustředit 60 krát více energie než předchozí laserového systému.

studená fúze

V březnu 1989, dva výzkumníci, American Stenli Pons a Martin Fleischmann Brit, řekl, že spustila jednoduchý desktop chladný fúzní reaktor, pracující při pokojové teplotě. Tento proces spočívá v elektrolýze těžké vody, za použití palladiového elektrody, ve kterém byly deuterium jádra koncentrovaná s vysokou hustotou. Výzkumníci tvrdí, že produkuje teplo, které lze vysvětlit pouze z hlediska jaderné procesů, stejně jako byly vedlejší produkty syntézy, včetně hélia, tritium a neutronů. Nicméně, jiní experimentátoři nepodařilo zopakovat tuto zkušenost. Většina vědecké komunity nevěří, že chladný fúzní reaktory jsou skutečné.

Nízkoenergetické jaderné reakce

Iniciované tvrzením „studené fúze“ pokračoval výzkum v oblasti nízkoenergetických jaderných reakcí, s nějakou empirickou podporu, ale není všeobecně přijímané vědecké vysvětlení. Je zřejmé, že slabý nukleární interakce (a ne silný síla, jako v jaderné štěpení nebo syntézou), se používají k vytváření a zachycení neutronů. Experimenty zahrnují pronikání vodíku nebo deuteria přes lože katalyzátoru a reakce s kovem. Vědci hlásí pozorované uvolňování energie. Hlavním praktickým příkladem je reakce vodíku s práškového niklu s teplem, je počet, který je větší, než může poskytnout žádnou chemickou reakci.