Reactores de fusión do mundo. O primeiro reactor de fusión

Hoxe, moitos países están a participar na investigación de fusión. Os líderes son a Unión Europea, os Estados Unidos, Rusia e Xapón, mentres que o programa de China, Brasil, Canadá e Corea están aumentando rapidamente. Inicialmente, os reactores de fusión nos Estados Unidos e na Unión Soviética foron asociados ao desenvolvemento de armas nucleares e permaneceu en segredo ata a conferencia "Átomos para a Paz", que foi realizada en Xenebra, en 1958. Tras a creación da busca Tokamak Soviética da fusión nuclear na década de 1970, converteuse en "Big Science". Pero o custo ea complexidade dos dispositivos aumentou a tal punto que a cooperación internacional era a única oportunidade de avanzar.

reactores de fusión do mundo

Desde 1970, o inicio do uso comercial da enerxía de fusión é constantemente adiada por 40 anos. Con todo, moita cousa aconteceu nos últimos anos, facendo este período pode ser acurtado.

Construídos varios Tokamaks, incluíndo o JET europeos, británicos e Master Thermonuclear Experimental Reactor TFTR en Princeton, EUA. O proxecto internacional ITER está en construción en Cadarache, Francia. Que se fará o maior Tokamak que ha traballar nos anos 2020. En 2030, a China será construído CFETR, que pode superar o ITER. Mentres tanto, a China realiza investigacións sobre unha EAST supercondutor Tokamak experimental.

reactores de fusión outro tipo - stellarators - tamén populares entre os investigadores. Un dos maiores, LHD, ingresou no Instituto Nacional Xaponés de fusión en 1998. El é usado para buscar a mellor configuración do confinamento do plasma magnético. Instituto alemán Max Planck entre 1988 e 2002, unha investigación realizada na Wendelstein 7-AS reactor en Garching, e agora - en Wendelstein 7-X, cuxa construción durou máis de 19 anos. Outra TJII stellarator operado en Madrid, España. Nos Estados Unidos Princeton laboratorio de física de plasma (PPPL), onde construíu o primeiro reactor de fusión nuclear deste tipo en 1951, en 2008 deixou a construción NCSX debido a exceso de custos e falta de financiamento.

Ademais, avances significativos na investigación de fusión inercial. Edificio National Ignition Facility (NIF) de US $ 7 millóns no Livermore Laboratory Lawrence Nacional (LLNL), financiado pola Administración Nacional de Seguridade Nuclear, foi rematada en marzo de 2009, o láser Mégajoule francés (LMJ) comezou a traballar en outubro de 2014. Os reactores de fusión usando láseres entregados en poucos billionths dun segundo de aproximadamente 2 millóns de xulios de enerxía luminosa cun tamaño obxectivo de varios milímetros para iniciar a fusión nuclear. O principal obxectivo do NIF e LMJ é a investigación para apoiar programas nacionais de armas nucleares.

ITER

En 1985, a Unión Soviética propuxo a construír a próxima xeración de Tokamak en conxunto coa Europa, Xapón e Estados Unidos. O traballo foi realizado baixo os auspicios do OIEA. No período de 1988 a 1990, foi creado os primeiros borradores do International Thermonuclear Experimental Reactor o ITER, que tamén significa "camiño" ou "viaxar" en latín, a fin de probar que a fusión pode producir máis enerxía que absorbe. Canadá e Casaquistán participou mediada pola Euratom e Rusia, respectivamente.

Tras 6 anos de Consello do ITER aprobou o primeiro proxecto do reactor complexo baseado en física e tecnoloxía de US $ 6 millóns establecida. A continuación, os Estados Unidos retiráronse do consorcio, o que obrigou a reducir á metade os custos e cambiar o proxecto. O resultado foi o ITER-feat US $ 3 millóns., Pero pode conseguir unha reacción auto-sustentábel, eo saldo positivo do poder.

En 2003, os Estados Unidos unha vez máis se xuntou ao consorcio, ea China anunciou o seu desexo de participar na mesma. Como resultado, a mediados de 2005, os socios acordaron coa construción do ITER en Cadarache, no sur de Francia. UE e Francia fixeron metade do 12,8 mil millóns de euros, mentres que o Xapón, China, Corea do Sur, Estados Unidos e Rusia - 10% cada un. Xapón ofrece compoñentes de alta contida custo de instalación IFMIF 1 billón destinado para os materiais de proba e tiña o dereito de construír o reactor de proba seguinte. O custo total do ITER inclúe a metade do custo dunha construción e media de 10 anos - en 20 anos de funcionamento. India tornouse o sétimo membro do ITER a finais de 2005

Os experimentos son para comezar en 2018 coa utilización de hidróxeno, a fin de evitar a activación dos magnetos. Usando o plasma DT non se espera antes de 2026

Finalidade ITER - desenvolver un megawatt 500 (polo menos durante 400 segundos) usando potencia de entrada inferior a 50 MW, sen xerar electricidade.

Dvuhgigavattnaya demostración planta de demostración producirá a gran escala da produción de electricidade en unha base permanente. proxecto conceptual de demostración será completado en 2017, ea súa construción terá comezo en 2024. Iniciar terá lugar en 2033.

JET

En 1978, a Unión Europea (Euratom, Suecia e Suíza) comezaron un proxecto JET europea común no Reino Unido. JET é actualmente o maior Tokamak operativo no mundo. Tal reactor JT-60 opera no Instituto Nacional de fusión xaponesa, pero só JET poden usar o combustible de deuterio-tritio.

O reactor foi lanzado en 1983 e foi a primeira experiencia na que a fusión termonuclear controlada a 16 MW realizouse en novembro de 1991 para un segundo 5 MW e potencia estable ao plasma de deuterio e tritio. Moitos experimentos foron realizados para estudar os diferentes circuítos de calefacción e outras técnicas.

Outras melloras refírense á JET aumentar a súa capacidade. reactor compacto Master é desenvolvido con JET e ITER é parte do proxecto.

K-STAR

K-STAR - Coreano Tokamak supercondutor Instituto Nacional de Estudos Fusion (NFRI) en Daejeon, que produciu o seu primeiro plasma a mediados de 2008. Este é un proxecto piloto ITER, que é o resultado da cooperación internacional. Tokamak raio de 1,8 m - primeiro reactor empregando imáns supercondutores Nb3Sn, o mesmo que será utilizado na ITER. Durante a primeira fase, que rematou en 2012, K-STAR tiña que probar a viabilidade das tecnoloxías de base e para acadar duración do pulso de plasma a 20 segundos. Na segunda fase (2013-2017) é levada a cabo para estudar a súa modernización pulsos longos de ata 300 s en modo H, ea transición altamente AT-modo. O obxectivo da terceira fase (2018-2023) e para alcanzar un alto rendemento e eficiencia en modo de impulsos longos. No paso 4 (2023-2025) será probado tecnoloxía DEMO. O dispositivo non é capaz de traballar con DT tritio e de combustible usos.

K-DEMO

Deseñado en colaboración coa Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Departamento de Enerxía de Estados Unidos e Corea do Sur Instituto NFRI, K-DEMO debe ser o seguinte paso para a construción de reactores comerciais tralo ITER, e será a primeira fábrica capaz de xerar enerxía para a rede eléctrica, ou sexa, 1 millón de quilovatios a unhas semanas. O seu diámetro será 6,65 m, e terá un módulo pegada xerado polo proxecto DEMO. O Ministerio de Educación, Ciencia e Tecnoloxía de Corea planea investir nela preto dun Won coreano billóns ($ 941 millóns).

EAST

piloto chinés Tokamak mellorado supercondutor (EAST) no Instituto Physics en China Hefee creado hidróxeno temperatura do plasma 50 millóns ° C e mantívose durante 102 segundos.

TFTR

O laboratorio PPPL reactor termonuclear experimental TFTR americano traballou 1982-1997. En decembro de 1993, fíxose o primeiro Tokamak magnética TFTR, o que fixo extensas experiencias cun plasma de deuterio-tritio. No que segue, o reactor produciu o disco mentres que a potencia controlada 10,7 MW, e en 1995, o rexistro da temperatura foi conseguido gas ionizado a 510 millóns º C. Con todo, a instalación non tivo éxito enerxía de fusión de equilibrio, pero é cumprida correctamente obxectivo de proxectar o hardware, facendo unha contribución significativa para o ITER.

LHD

LHD no Instituto xaponés Nacional de fusión nuclear en Toki, Gifu préfecture, foi o maior stellarator no mundo. Iniciando o reactor de fusión ocorreu en 1998, e demostrou a calidade do confinamento do plasma, comparable a outras instalacións importantes. Foi alcanzado 13,5 keV temperatura iónica (uns 160 millóns ° C) ea enerxía de 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Despois dun ano de proba, comezando a finais de 2015, a temperatura do helio nun curto período de tempo atinxise 1.000.000 º C. En 2016 O reactor termonuclear cun plasma de hidróxeno mediante un MW 2, a temperatura alcanzou os 80 millóns ° C durante un cuarto de un segundo. W7 X stellarator é a máis grande do mundo e está previsto para entrar en operación continua durante 30 minutos. O custo do reactor totalizar € 1 billón.

NIF

Nacional Facility Ignición (NIF) in foi rematada en marzo de 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ano. Usando os seus 192 feixes de láser, o NIF é capaz de concentrarse 60 veces máis enerxía que calquera sistema de láser anterior.

fusión en frío

En marzo de 1989, dous investigadores, American Stenli Pons e Martin Fleischmann británico, dixo que lanzaron un reactor de fusión en frío simple escritorio, que operan en temperatura ambiente. O proceso consistiu en electrólise de auga pesada, usando un electrodo de paladio nos que os átomos de deuterio foron concentrados cunha alta densidade. Os investigadores defenden que produce calor, que pode ser explicada só en termos de procesos nucleares, así como foron os produtos secundarios da síntese, incluíndo o helio, o tritio e neutróns. Con todo, outros investigadores non puideron replicar esta experiencia. A maioría da comunidade científica non cre que os reactores de fusión en frío son reais.

reaccións nucleares de baixa enerxía

Iniciado polas reivindicacións da busca "fusión en frío" continuou no campo de baixa enerxía reaccións nucleares, con algún soporte empírico, pero non é xeralmente aceptado explicación científica. Evidentemente, as interaccións nucleares febles (e non unha forza forte, como na fisión nuclear ou síntese) son usados para crear e captura de neutróns. Experiencias incluír a penetración de hidróxeno ou deuterio través do leito de catalizador ea reacción co metal. Os investigadores relatan a liberación de enerxía observado. O principal exemplo práctico é a reacción de hidróxeno con un po de níquel, coa calor, o número dos cales é maior que pode dar calquera reacción química.