Pagsasanib reactors sa buong mundo. Ang unang fusion reactor

Ngayon, maraming mga bansa ang kasali sa fusion pananaliksik. Ang mga lider ay ang European Union, ang Estados Unidos, Russia at Japan, habang China programa, Brazil, Canada at Korea ay pagtaas ng mabilis. Sa una, fusion reactors sa Estados Unidos at ang Sobiyet Union ay naka-link sa pag-unlad ng nuclear armas at nanatiling lihim hanggang sa ang conference "Atoms for Peace", kung saan ay gaganapin sa Geneva noong 1958. Matapos ang paglikha ng Unyong Tokamak pananaliksik ng nuclear fusion noong 1970s ito ay maging "malaki agham". Ngunit ang gastos at pagiging kumplikado ng ang aparato ay nadagdagan hanggang sa punto na internasyonal na kooperasyon ay ang tanging pagkakataon upang sumulong.

Pagsasanib reactors sa buong mundo

Dahil ang 1970s, ang simula ng komersyal na paggamit ng fusion enerhiya ay patuloy na ipinagpaliban para sa 40 taon. Gayunman, marami ang nangyari sa mga nakaraang taon, ang paggawa ng panahong ito maaaring paikliin.

Built ilang tokamaks, kabilang ang JET European, British at MAST termonuklear Experimental reactor TFTR sa Princeton, USA. Ang mga internasyonal na ITER proyekto ay kasalukuyang under construction sa Cadarache, France. Ito ay ang magiging pinakamalaking Tokamak na gagana sa mga taon ng 2020. Sa 2030, China ay binuo CFETR, na kung saan ay malampasan ang ITER. Samantala, China ay nagsasagawa ng pananaliksik sa isang pang-eksperimentong superconducting Tokamak EAST.

Pagsasanib reactors iba pang uri - stellarators - din popular sa mga mananaliksik. Ang isa sa mga pinakamalaking, LHD, sumali sa Hapon Pambansang Institute para sa Fusion noong 1998. Ito ay ginagamit upang maghanap para sa pinakamahusay na configuration ng magnetic plasma detensyon. German Max Planck Institute para sa panahon ng 1988-2002, na isinasagawa pananaliksik sa mga Wendelstein 7-AS reactor sa Garching, at ngayon - sa Wendelstein 7-X, sa pagtatayo ng na kung saan ay tumagal ng higit sa 19 taon. Ang isa pang stellarator TJII pinatatakbo sa Madrid, Espanya. Sa Estados Unidos Princeton laboratory plasma physics (PPPL), kung saan siya na binuo ang unang nuclear fusion reactor ng ganitong uri sa 1951, sa 2008 ito tumigil sa pagtatayo ng NCSX dahil sa cost overruns at kawalan ng pondo.

Sa karagdagan, makabuluhang mga nagawa sa pananaliksik ng inertial fusion. Building National ignition Pasilidad (nKung) nagkakahalaga ng $ 7 bilyon sa Lawrence Livermore Pambansang Laboratory (LLNL), na pinondohan sa pamamagitan ng National Nuclear Security Administration, ay natapos sa Marso 2009, ang French Laser megajoule (LMJ) na nagsimula sa trabaho sa Oktubre 2014. Pagsasanib reactors gamit lasers maihahatid sa loob ng ilang billionths ng isang segundo ng humigit-kumulang 2 milyong joules ng liwanag enerhiya sa isang target na sukat ng ilang millimeters upang simulan nuclear fusion. Ang pangunahing layunin ng nKung at LMJ ay pananaliksik upang suportahan ang pambansang nuclear armas programa.

ITER

Sa 1985, ang Sobiyet Union iminungkahi upang bumuo ng isang susunod na henerasyon Tokamak kasama Europe, Japan at ang Estados Unidos. Ang gawain ay isinasagawa sa ilalim ng auspices ng IAEA. Sa panahon ng 1988-1990 na ito ay nilikha ang unang draft ng International termonuklear Experimental reactor ITER, na kung saan din ay nangangahulugan na "paraan" o "paglalakbay" sa Latin, upang patunayan na fusion ay maaaring makabuo ng mas maraming enerhiya kaysa ito sumisipsip. Canada at Kazakhstan kinuha bahagi mediated sa pamamagitan Euratom at Russia, ayon sa pagkakabanggit.

Pagkatapos ng 6 na taon ng ITER Council naaprubahan ang unang complex reactor na disenyo base sa itinatag physics at teknolohiya nagkakahalaga ng $ 6 bilyon. Pagkatapos ay ang US withdrew mula sa kasunduan, na sapilitang upang maghati ang mga gastos at palitan ang mga proyekto. Ang resulta ay ang ITER-FEAT nagkakahalaga ng $ 3 bilyon., Ngunit maaari mong makamit ang isang self-nagtutukod reaksyon, at ang positibong balanse ng kapangyarihan.

Noong 2003, ang Estados Unidos sa sandaling muli sumali sa kasunduan, at Tsina inihayag ang kanilang pagnanais na lumahok sa mga ito. Bilang isang resulta, sa kalagitnaan ng 2005, ang mga kasosyo ay sumang-ayon sa ang konstruksiyon ng ITER sa Cadarache sa timog France. EU at France ginawa kalahati ng EUR 12.8 billion, habang ang Japan, China, South Korea, ang Estados Unidos at Russia - 10% sa bawat isa. Japan ay nagbibigay ng mataas na mga bahagi na nakapaloob sa pag-install gastos IFMIF 1 bilyong inilaan para sa mga materyales sa pagsubok at nagkaroon ng karapatan na magtayo ng mga susunod na test reactor. Ang kabuuang halaga ng ITER ay nagsasama ng kalahati ng gastos ng isang 10-taon na konstruksiyon at kalahati - sa 20 taon ng operasyon. India ay naging ang ikapitong miyembro ng ITER sa huling bahagi ng 2005

Ang mga eksperimento ay upang simulan sa 2018 na may ang paggamit ng hydrogen upang maiwasan ang pag-activate ng magneto. Gamit ang DT plasma ay hindi inaasahan bago 2026

Layunin ITER - bumuo ng isang 500 megawat (hindi bababa sa loob ng 400 segundo) gamit ang mas mababa sa 50 mW input ng kapangyarihan nang walang pagbuo ng koryente.

Dvuhgigavattnaya Demo pagtatanghal ng halaman ay makakapagdulot ng malakihang produksyon ng koryente sa isang permanenteng batayan. Demo haka-haka disenyo ay natapos sa pamamagitan ng 2017, at ang konstruksiyon ay magsisimula sa 2024. Start ay magaganap sa 2033.

JET

Sa 1978, ang EU (Euratom, Sweden at Switzerland) Sinimulan na ng isang pinagsamang European JET proyekto sa UK. JET ay kasalukuyang ang pinakamalaking operating Tokamak sa mundo. Ang nasabing reactor JT-60 nagpapatakbo sa Japanese National Institute of fusion, ngunit lamang JET ay maaaring gumamit ng deuterium-tritiyum gasolina.

Ang reaktor ay inilunsad noong 1983 at ay ang unang eksperimento sa kung saan kinokontrol thermonuclear fusion sa 16 MW ginanap noong Nobyembre 1991 para sa isang segundo 5 MW at matatag kapangyarihan sa deuterium-tritiyum plasma. Maraming mga eksperimento ay isinasagawa upang pag-aralan ang iba't ibang heating circuits at iba pang mga diskarte.

Ang karagdagang mga pagpapabuti Patungkol ang JET madagdagan ang kapasidad nito. MAST compact reactor ay binuo na may JET at ITER ay bahagi ng proyekto.

K-STAR

K-STAR - Korean superconducting Tokamak Pambansang Institute para sa Fusion Studies (NFRI) sa Daejeon, na kung saan ginawa ang kanyang unang plasma noong kalagitnaan ng 2008. Ito ay isang pilot proyekto ITER, na kung saan ay ang resulta ng mga internasyonal na kooperasyon. Tokamak radius ng 1.8 m - unang reactor na gumagamit ng superconducting magnets Nb3Sn, ang parehong na gagamitin sa ITER. Sa panahon ng unang yugto, na natapos sa 2012, K-STAR ay nagkaroon upang patunayan ang posibilidad na mabuhay ng mga pangunahing teknolohiya at upang makamit ang plasma pulse duration sa 20 segundo. Sa pangalawang yugto (2013-2017) ay isinasagawa upang pag-aralan ang paggawa ng makabago mahaba pulses ng hanggang sa 300 s sa H mode, at paglipat sa mataas AT-mode. Ang layunin ng pangatlong yugto (2018-2023) ay upang makamit ang mataas na pagganap at kahusayan sa katagalan pulse mode. Sa hakbang 4 (2023-2025) ay sinubukan DEMO teknolohiya. Ang aparato ay walang kakayahan ng nagtatrabaho sa tritiyum DT at fuel gamit.

K-DEMO

Dinisenyo sa pakikipagtulungan sa Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) US Department of Energy at ang South Korean Institute NFRI, K-DEMO dapat na ang susunod na hakbang patungo sa paglikha ng mga komersyal na mga reactors pagkatapos ng ITER, at magiging ang unang power plant capable ng pagbuo ng kapangyarihan sa mga electric grid, lalo, 1 milyong kilowatts sa isang ilang linggo. Ang lapad ay 6.65 m, at ito ay may isang kumot module na nabuo sa pamamagitan ng proyekto demo. Ang Ministry of Education, Science and Technology of Korea plan upang mamuhunan sa mga ito tungkol sa isang trilyong Korean won ($ 941,000,000).

EAST

Chinese pilot pinabuting superconducting Tokamak (EAST) sa Institute of Physics sa Tsina Hefee nilikha hydrogen plasma temperatura sa 50 milyong ° C at iningatan ito para sa 102 segundo.

TFTR

Ang American laboratoryo PPPL pang-eksperimentong thermonuclear reactor TFTR nagtrabaho 1982-1997. Noong Disyembre 1993, siya ay naging ang unang TFTR magnetic Tokamak na nakatakot sa malawak na mga eksperimento na may isang plasma ng deuterium-tritiyum. Sa mga sumusunod, ang reactor produce the record habang ang kinokontrol power 10.7 MW, at noong 1995, ang tala ng temperatura ay nakamit ionized gas sa 510,000,000 ° C. Gayunpaman, ang pag-install ay hindi magtagumpay breakeven fusion kapangyarihan, ngunit ay matagumpay na matupad ang layunin ng pagdidisenyo ng hardware, ang paggawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa ITER.

LHD

LHD sa Japanese National Institute para sa nuclear fusion sa Toki, Gifu Prefecture, ay ang pinakamalaking stellarator sa mundo. Simula ng fusion reactor naganap noong 1998, at siya ay nagpakita sa kalidad ng plasma detensyon, maihahambing sa iba pang mga pangunahing pag-install. Ito ay naabot 13.5 keV ion temperatura (tungkol sa 160 milyong ° C) at ang enerhiya ng 1.44 MJ.

Wendelstein 7-X

Makalipas ang isang taon ng pagsubok, simula sa huling bahagi ng 2015, ang helium temperatura sa loob ng maikling panahon ay umabot sa 1 milyon ° C. Sa 2016 Ang thermonuclear reactor may plasma hydrogen paggamit ng isang 2 MW, ang temperatura naabot 80 milyong ° C para sa isang apat na bahagi ng isang segundo. W7-X stellarator ay ang pinakamalaking sa mundo at ito ay binalak upang maging sa tuloy-tuloy na operasyon para sa 30 minuto. Ang halaga ng reactor amounted sa € 1 bilyon.

nKung

National ignition Pasilidad (nKung) sa ay natapos noong Marso 2009, Lawrence Livermore Pambansang Laboratory (LLNL) taon. Ang paggamit nito 192 laser beams, ang nKung kaya ng isip nang lubusan sa 60 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa anumang nakaraang laser system.

Cold fusion

Noong Marso 1989, dalawang mga mananaliksik, American Stenli Pons at Martin Fleischmann Briton, sinabi sila ay inilunsad ang isang simpleng desktop cold fusion reactor, operating sa kuwarto temperatura. Ang proseso ay binubuo sa elektrolisis ng mabibigat na tubig gamit ang isang paleydyum electrode kung saan deuterium nuclei ay puro may isang mataas na density. Ang mga mananaliksik magtaltalan na gumagawa ng init, na maaaring ipinaliwanag lamang sa mga tuntunin ng nuclear proseso, pati na rin ang may mga side produkto ng synthesis, kabilang ang helium, tritiyum at neutrons. Gayunpaman, ang ibang experimenters nabigo upang gumagaya sa karanasang ito. Karamihan sa mga pang-agham na komunidad ay hindi naniniwala na ang cold fusion reactors ay tunay.

Low-enerhiya nuclear reaksyon

Sinimulan ng mga claim ng "cold fusion" pananaliksik ay nagpatuloy sa larangan ng mababang enerhiya nuclear reaksyon, na may ilang mga empirical suporta, ngunit hindi pangkalahatang tinatanggap na pang-agham na paliwanag. Maliwanag na mahina nuclear pakikipag-ugnayan (at hindi isang malakas na puwersa, tulad ng sa nuclear fission o synthesis) ay ginagamit upang lumikha at pagkuha ng neutrons. Eksperimento ay kinabibilangan ng pagtagos ng hydrogen o deuterium sa pamamagitan ng katalista kama at ang reaksyon na may metal. Ang mga mananaliksik ulat ang sinusunod release enerhiya. Ang pangunahing mga praktikal na halimbawa ay ang reaksyon ng hydrogen na may isang magnikela pulbos na may init, ang bilang ng mga na kung saan ay mas malaki kaysa sa maaaring magbigay ng anumang mga kemikal na reaksyon.