Შერწყმა რეაქტორები მსოფლიოში. პირველი თერმობირთვული რეაქტორი

დღეს, ბევრ ქვეყანაში იღებენ მონაწილეობას fusion კვლევა. ლიდერები არიან ევროკავშირი, ამერიკის შეერთებული შტატები, რუსეთი და იაპონია, ხოლო ჩინეთის პროგრამა, ბრაზილია, კანადა, კორეა სწრაფად იზრდება. თავდაპირველად, შერწყმა რეაქტორები, ამერიკის შეერთებული შტატები და საბჭოთა კავშირი უკვე უკავშირდება განვითარების ბირთვული იარაღისა და დარჩა საიდუმლო სანამ კონფერენცია "ატომები მშვიდობისათვის", რომელიც გაიმართა ჟენევაში 1958 წელს. შექმნის შემდეგ საბჭოთა tokamak კვლევითი ბირთვული fusion 1970 წელს იგი გახდა "დიდი მეცნიერების". მაგრამ ღირებულება და სირთულის მოწყობილობები გაიზარდა იმ თვალსაზრისით, რომ საერთაშორისო თანამშრომლობის იყო ერთადერთი საშუალება წინსვლა.

შერწყმა რეაქტორები მსოფლიოში

1970-იანი წლების დასაწყისში, კომერციული გამოყენების fusion ენერგეტიკული მუდმივად გადაიდო 40 წლის განმავლობაში. თუმცა, ბევრი რამ მოხდა ბოლო წლების განმავლობაში, რაც ამ პერიოდში შეიძლება შემცირდეს.

აშენდა რამდენიმე tokamaks, მათ შორის JET ევროპის, ბრიტანეთის და MAST თერმობირთვული ექსპერიმენტული Reactor TFTR Princeton, ამერიკის შეერთებული შტატები. საერთაშორისო ITER პროექტის მშენებლობა მიმდინარეობს Cadarache, საფრანგეთი. ის გახდება უდიდესი tokamak, რომელიც იმუშავებს განმავლობაში 2020. 2030 წელს, ჩინეთის აშენდება CFETR, რომელიც უკეთესი იქნება ITER. ამასობაში, ჩინეთი ატარებს კვლევებს ექსპერიმენტული ზეგამტარი tokamak EAST.

შერწყმა რეაქტორები სხვა ტიპის - stellarators - ასევე პოპულარულია მკვლევარები. ერთ-ერთი უდიდესი, LHD შეუერთდა, იაპონიის ეროვნული ინსტიტუტის Fusion 1998 წელს. იგი გამოიყენება მოძებნოთ საუკეთესო კონფიგურაცია მაგნიტური პლაზმური საკანში. გერმანიის მაქს პლანკის ინსტიტუტის პერიოდს 1988, 2002, ჩატარებული კვლევის Wendelstein 7-AS რეაქტორის Garching, და ახლა - ზე Wendelstein 7-X, რომლის მშენებლობა გაგრძელდა ზე მეტი 19 წლის. სხვა stellarator TJII ოპერაცია მადრიდი, ესპანეთი. ამერიკის შეერთებულ შტატებში Princeton ლაბორატორიული პლაზმის ფიზიკა (PPPL), სადაც მან ააშენა პირველი ბირთვული fusion reactor ამ ტიპის 1951 წელს, 2008 წელს შეწყვიტა მშენებლობა NCSX გამო ხარჯების კიდევ უფრო გაზრდის და უსახსრობაა.

გარდა ამისა, მნიშვნელოვანი მიღწევები კვლევის ინერციული შერწყმა. სამშენებლო National Ignition Facility (NIF) ღირს $ 7 მილიარდი ლოურენს Livermore ეროვნული ლაბორატორია (ლოურენს ლივერმოლის ეროვნულ ლაბორატორიას) მიერ დაფინანსებული ბირთვული უსაფრთხოების ეროვნულმა ადმინისტრაციამ, დასრულდა 2009 წლის მარტში, საფრანგეთის Laser Mégajoule (LMJ) დაიწყო მუშაობა 2014 წლის ოქტომბერში. Fusion რეაქტორები გამოყენებით ლაზერები მიწოდება რამდენიმე billionths მეორე დაახლოებით 2 მილიონი joules სინათლის ენერგიის სამიზნე ზომის რამდენიმე მილიმეტრამდე დაიწყოს ბირთვული fusion. მთავარი მიზანი სამეზობლო და LMJ კვლევის, ხელი შეუწყოს ეროვნული ბირთვული იარაღის პროგრამების.

ITER

1985 წელს, საბჭოთა კავშირის მიერ შემოთავაზებული ავაშენოთ მომავალი თაობის tokamak ერთად ევროპაში, იაპონია და ამერიკის შეერთებული შტატები. მუშაობა ჩატარდა ეგიდით ატომური ენერგიის საერთაშორისო სააგენტოს. იმ პერიოდში, 1988 წლიდან 1990 შეიქმნა პირველი პროექტების საერთაშორისო თერმობირთვული ექსპერიმენტული რეაქტორის ITER, რაც იმას ნიშნავს, "გზა" ან "მოგზაურობა" ლათინურ, რათა დაამტკიცოს, რომ fusion შეიძლება მეტი ენერგია, ვიდრე შთანთქავს. კანადასა და ყაზახეთში მონაწილეობდა შუამავლობით Euratom და რუსეთი, შესაბამისად.

მას შემდეგ, რაც 6 წლის ITER საბჭომ პირველი კომპლექსური reactor დიზაინი საფუძველზე დადგენილი ფიზიკა და ტექნოლოგია ღირს $ 6 მილიარდი. მაშინ აშშ გამოვიდა კონსორციუმი, რომელიც იძულებული გახდა განახევრება ხარჯები და შეცვლის პროექტი. შედეგი იყო ITER-FEAT ღირს $ 3 მილიარდი., მაგრამ შეგიძლიათ მისაღწევად თვითმყოფადი რეაქცია და დადებითი ბალანსი ძალა.

2003 წელს, ამერიკის შეერთებული შტატები კიდევ ერთხელ შეუერთდა კონსორციუმი, ჩინეთი და განაცხადა, მათი მონაწილეობის სურვილი მას. შედეგად, შუა რიცხვებში 2005, პარტნიორები შეთანხმდნენ, რომ მშენებლობა ITER at Cadarache სამხრეთ საფრანგეთში. ევროკავშირსა და საფრანგეთი არ გააკეთა ნახევარი EUR 12.8 მილიარდი, ხოლო იაპონია, ჩინეთი, სამხრეთ კორეა, ამერიკის შეერთებული შტატები და რუსეთი - 10%. იაპონია უზრუნველყოფს მაღალი კომპონენტები ინსტალაცია IFMIF 1 მილიარდი განკუთვნილი ტესტი მასალები და ჰქონდა უფლება დადგმის მომდევნო გამოცდა reactor. საერთო ღირებულება ITER მოიცავს ნახევარი ღირებულება 10-წლიანი სამშენებლო და ნახევარი - 20 წლის განმავლობაში. ინდოეთის გახდა მეშვიდე წევრი ITER 2005 წლის ბოლოს

ექსპერიმენტი უნდა დაიწყოს 2018 წელს გამოყენების წყალბადის, რათა თავიდან ავიცილოთ გააქტიურების მაგნიტები. გამოყენება DT პლაზმაში მოსალოდნელი არ არის 2026

მიზანი ITER - განვითარდეს 500 მეგავატი (მინიმუმ 400 წამი) გამოყენებით არანაკლებ 50 მვტ შეტანის ძალა ელექტროენერგიის გამომუშავების გარეშე.

Dvuhgigavattnaya Demo დემონსტრაცია ქარხანა ფართომასშტაბიანი წარმოების ელექტროენერგიის მუდმივ საფუძველზე. Demo კონცეპტუალური დიზაინის იქნება 2017 წელს დასრულდება და მისი მშენებლობა დაიწყება 2024. დაწყება გაიმართება 2033.

JET

1978 წელს, ევროკავშირის (Euratom, შვედეთი და შვეიცარია) დაიწყო ერთობლივი ევროპული JET პროექტის დიდ ბრიტანეთში. JET არის გაკეთებული უდიდესი ოპერაციული tokamak მსოფლიოში. ასეთი reactor JT-60 მუშაობს იაპონიის ეროვნული ინსტიტუტის fusion, მაგრამ მხოლოდ JET შეიძლება გამოვიყენოთ დეიტერიუმის-tritium საწვავი.

რეაქტორი დაიწყო 1983 წელს და იყო პირველი ექსპერიმენტი, რომელიც აკონტროლებს თერმობირთვული სინთეზი 16 MW გაიმართა 1991 წლის ნოემბერში მეორე 5 MW და სტაბილური ძალა დეიტერიუმის-tritium პლაზმაში. ბევრი ექსპერიმენტი ჩატარდა შესწავლა სხვადასხვა გათბობის სქემები და სხვა ტექნიკა.

შემდგომი გაუმჯობესების ეხება JET გაზრდის შესაძლებლობებს. MAST კომპაქტური reactor ვითარდება JET და ITER ნაწილია პროექტი.

K-STAR

K-STAR - Korean ზეგამტარი tokamak ეროვნული ინსტიტუტის Fusion კვლევების (NFRI) Daejeon, რომელიც წარმოებული მისი პირველი პლაზმური შუა რიცხვებში 2008. ეს არის საპილოტო პროექტი ITER, რომელიც არის შედეგი, საერთაშორისო თანამშრომლობის. ტოკამაკის რადიუსი 1,8 მ - რეაქტორი დასაქმება superconducting მაგნიტები Nb3Sn, იგივე, რომელიც გამოყენებული იქნება ITER. პირველ ეტაპზე, რომელიც დასრულდა 2012 წელს, K-STAR უნდა დაამტკიცოს, სიცოცხლისუნარიანობა საბაზისო ტექნოლოგიების და მიაღწიოს პლაზმური იმპულსის ხანგრძლივობა 20 წამი. მეორე ეტაპი (2013-2017) ხორციელდება შესწავლა მისი მოდერნიზაციის ხანგრძლივი pulses მდე 300 წელს H რეჟიმი, და გარდამავალი უაღრესად რეჟიმში. იმ მიზნით, რომ მესამე ეტაპი (2018-2023), რათა მივაღწიოთ მაღალი ხარისხის და ეფექტურობის ხანგრძლივი პულსი რეჟიმში. ნაბიჯი 4 (2023-2025) იქნება ტესტირება DEMO ტექნოლოგია. მოწყობილობა არ შეუძლია მუშაობა tritium DT და საწვავის მიზნებისათვის.

K-DEMO

შექმნილია თანამშრომლობით პრინსტონის პლაზმის ფიზიკის ლაბორატორია (PPPL) აშშ ენერგეტიკის დეპარტამენტის და სამხრეთ კორეის ინსტიტუტის NFRI, K-DEMO უნდა იყოს შემდეგი ნაბიჯი შექმნის კომერციული რეაქტორები შემდეგ ITER და იქნება პირველი ელექტროსადგური შეუძლია მომტანი ძალა ელექტრო ქსელის, კერძოდ, 1 მილიონი კილოვატი რამდენიმე კვირის განმავლობაში. მისი დიამეტრი იქნება 6.65 მ, და მას მოუწევს საბანი მოდული მიერ გამომუშავებული პროექტი DEMO. საქართველოს პარლამენტის განათლების, მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების კორეის ინვესტირებას გეგმავს დაახლოებით ერთი ტრილიონი კორეის მოგებული ($ 941 მილიონი).

EAST

ჩინური პილოტი გაუმჯობესდა ზეგამტარი tokamak (EAST) in ფიზიკის ინსტიტუტის ჩინეთში Hefee ის წყალბადის პლაზმური ტემპერატურა 50 მილიონი ° C და ინახება ის 102 წამი.

TFTR

ამერიკული ლაბორატორიის PPPL ექსპერიმენტული თერმობირთვული რეაქტორი TFTR მუშაობდა, 1982 1997 წელს. 1993 წლის დეკემბერში იგი გახდა პირველი TFTR მაგნიტური tokamak, რამაც ფართო ექსპერიმენტი პლაზმური დეიტერიუმის-tritium. შემდეგ, რეაქტორი წარმოებული ჩანაწერი ხოლო კონტროლირებადი ძალა 10.7 მვტ, ხოლო 1995 წელს, რეკორდული ტემპერატურა იქნა მიღწეული იონიზირებული გაზის 510 მილიონი ° C. თუმცა, მონტაჟი არ გავიდა breakeven შერწყმა ძალა, მაგრამ წარმატებით შეასრულა მიზანი შექმნასა ტექნიკა, მიღების მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა ITER.

LHD

LHD იაპონიის ეროვნული ინსტიტუტის ბირთვული fusion in Toki, Gifu Prefecture, იყო უდიდესი stellarator მსოფლიოში. დაწყებული თერმობირთვული რეაქტორი მოხდა 1998 წელს და მან აჩვენა ხარისხის პლაზმური მშობიარობის, შედარებით სხვა ძირითადი დანადგარები. იგი მიღწეული 13.5 კევ ion ტემპერატურა (დაახლოებით 160 მილიონი ° C) და ენერგეტიკის 1.44 MJ.

Wendelstein 7-X

ერთი წლის შემდეგ ტესტირება, დაწყებული 2015 წლის ბოლოს, ჰელიუმი ტემპერატურა მოკლე დროში მიაღწია 1 მილიონი ° C. 2016 თერმობირთვული რეაქტორი ერთად წყალბადის პლაზმური გამოყენებით 2 MW, ტემპერატურა მიაღწია 80 მილიონ ° C კვარტალში მეორე. W7-X stellarator არის ყველაზე დიდი და მსოფლიოში არის დაგეგმილი უწყვეტი ოპერაცია 30 წუთის განმავლობაში. ღირებულება reactor შეადგინა € 1 მილიარდი.

NIF

National Ignition Facility (NIF) in დასრულდა 2009 წლის მარტში, Lawrence Livermore National Laboratory (ლოურენს ლივერმოლის ეროვნულ ლაბორატორიას) წელი. გამოყენებით თავისი 192 ლაზერული სხივების, NIF შეუძლია კონცენტრაცია 60-ჯერ მეტი ენერგია, ვიდრე ნებისმიერი წინა ლაზერული სისტემა.

Cold Fusion

In 1989 წლის მარტში, ორი მკვლევარები, American Stenli Pons და Martin Fleischmann Briton, განაცხადა, რომ ისინი არ დაიწყო მარტივი დესკტოპის ცივი თერმობირთვული რეაქტორი, მოქმედი ოთახის ტემპერატურაზე. პროცესი შედგებოდა ელექტროლიზის მძიმე წყლის გამოყენებით პალადიუმი ელექტროდი, რომელიც დეიტერიუმის ბირთვი იყო კონცენტრირებული მაღალი სიმჭიდროვე. მკვლევარები ამტკიცებენ, რომ აწარმოებს სითბო, რომელიც შეიძლება აიხსნას მხოლოდ იმ თვალსაზრისით, ბირთვული პროცესები, ისევე, როგორც არ იყო მხარის პროდუქტები სინთეზს, მათ შორის, ჰელიუმი, tritium და ნეიტრონების. თუმცა, სხვა ექსპერიმენტატორებს ვერ იმეორებს ეს გამოცდილება. ყველაზე სამეცნიერო საზოგადოების არ სჯერა, რომ ცივი შერწყმა რეაქტორები რეალურია.

დაბალი ენერგიის ბირთვული რეაქცია

მიერ ინიცირებული პრეტენზიები "ცივი Fusion" კვლევის გაგრძელდა სფეროში დაბალი ენერგიის ბირთვული რეაქცია ზოგიერთი ემპირიული მხარდაჭერა, მაგრამ არ არის საყოველთაოდ აღიარებული მეცნიერული ახსნა. როგორც ჩანს, სუსტი ურთიერთქმედების (და არა ძლიერი ძალა, როგორც ბირთვული დაშლა და სინთეზი) გამოიყენება, რათა შეიქმნას და ხელში neutrons. ექსპერიმენტი მოიცავს penetration წყალბადის და დეიტერიუმის მეშვეობით კატალიზატორი საწოლი და რეაქცია რკინის. მკვლევარები იუწყებიან დაფიქსირდა ენერგიის გათავისუფლებას. მთავარი პრაქტიკული მაგალითი არის რეაქცია, წყალბადის, ნიკელის ფხვნილი სითბო, ნომერი, რომელიც აღემატება შეუძლია ნებისმიერი ქიმიური რეაქცია.