Указ об этом подписал президент Владимир Путин Федеральный проект "Термоядерные и плазменные технологии". Учёные из МЭИ создали мощнейшею плазменную установку для проверки прочности облицовки термоядерного реактора. В распоряжении ученых нет реактора размером с Солнце, тяготение которого сжимает плазму так, что она становится в 20 раз плотнее стали. Такое время считается рекордным показателем по удержанию высоко разогретого плазменного поля.
Как учёные «ловят плазму»? О перспективах ядерной энергетики репортаж из ИЯФ СО РАН
Демонстрационный термоядерный реактор (ДЕМО) станет следующим этапом в подготовке к использованию термоядерной энергии в промышленных масштабах. В 2024 году Росатом завершит прототип плазменного ракетного двигателя, сообщили на панельной сессии «Атом для лучшей жизни». Это связано с высокой плазменно-тепловой нагрузкой, которая будет оказывать воздействие на стенки камеры будущего реактора-токамака при длительной эксплуатации. «Французский термоядерный реактор тоже строится не так быстро, как хотелось бы. Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер. Снизить издержки переработки такого сырья можно за счет использования плазменных реакторов, в которых химические реакции осуществляются с участием низкотемпературной.
Рекомендуем
- Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя
- Российские ученые сделали важный шаг в разработке будущего термоядерного реактора ДЕМО
- Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
- Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу
- Термоядерный реактор KSTAR смог удержать раскалённую плазму в течение 30 секунд
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
| Российские ученые сделали важный шаг в разработке будущего термоядерного реактора ДЕМО | В комплексе термоядерного синтеза NIF обнаружили аномальные энергии ионов плазмы. |
| Меню сайта | #Плазменный_реактор_Мехрана_ №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой. |
| Прототип российского термоядерного реактора: для чего он необходим? | Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе. |
Выбор сделан - токамак плюс
Также планируем исследовать углеродные наноструктуры для использования их в качестве катализаторов и адсорбентов», — подчеркнул руководитель проекта, ведущий научный сотрудник НГТУ Евгений Титов.
НИУ «МЭИ» также исследует методы охлаждения при длительной эксплуатации компонентов будущего экспериментального реактора, расположенных внутри камеры, уточнили в вузе. Установка ПЛМ представляет собой магнитную ловушку для получения и нагрева плазмы. Системы термоядерных реакторов и технологии диагностики плазмофизических процессов - предмет исследований специалистов кафедры «Общая физика и ядерный синтез», действующей в НИУ «МЭИ».
Объем реактора составил 300 куб. Авторы исследования провели эксперимент, в ходе которого заливали мазут между двумя электродами при напряжении 500 вольт. В ходе процесса выделялся водород, этилен, ацетилен, метан и углеводороды, содержащие от трех до пяти атомов углерода — все эти вещества широко применяются в химической промышленности.
Среди них ученые обнаружили неупорядоченный графит и многослойные углеродные нанотрубки, которые могут использоваться в электронике, а также атомы серы, ванадия, кислорода и никеля, которые могут играть роль катализаторов для промышленности.
Разработка позволит решить одну из основных задач в области термоядерного синтеза - уберечь стенку термоядерного реактора от воздействия раскалённой до миллионов градусов плазмы, заключённой внутри него. Хотя плазма удерживается и сжимается при помощи магнитного поля, её потоки всё равно могут соприкасаться со стенкой реактора. Это приводит не только к нагреву стенки, но и к распылению материала, из которого сделана стенка реактора, то есть к расщеплению его на атомы, которые затем попадают в качестве примеси в плазму.
В результате процесса распыления плазма существенно охлаждается, что может помешать термоядерному синтезу. Чтобы избежать этого, ранее была разработана концепция так называемой потеющей стенки: внутренняя поверхность реактора покрывается сетью каналов, из которых истекает жидкий литий. Литий - лёгкий элемент, поэтому ядра лития меньше охлаждают плазму и даже могут участвовать в термоядерных реакциях.
В Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов
На «горячей стенке» всегда присутствуют загрязнения, которые прилипают к ней в результате адсорбции. При нагреве эти загрязнения испаряются и попадают в плазму. Там они ионизируются и начинают интенсивно излучать. Возникают дополнительные радиационные потери эти потери пропорциональны второй степени эффективного заряда плазмы.
Тем самым плазменный шнур охлаждается, а горячая стенка перегревается. Дивертор непрерывно «обдирает» с плазменного шнура внешний слой где концентрация примесей наиболее высока. Для этого, с помощью небольшого магнитного поля, внешние слои шнура направляются на интенсивно охлаждаемую водой мишень.
Здесь плазма охлаждается, нейтрализуется, превращается в газ, а затем откачивается из камеры. Таким образом, примеси не проникают в сердцевину шнура. Кроме того, в токамаке ITER дивертор служит для осаждения и удержания бериллиевой пыли, образующейся при испарении «горячей стенки» бланкета.
Поэтому его на сайте ITER ещё шутливо называют «ashtray» пепельница. Если не удалять пыль из зоны горения, она попадёт в плазменный шнур, разогреется, и тоже начнёт излучать. Это вызовет в свою очередь, перегрев горячей стенки, её повышенный износ испарение и радиационное распыление и образование новых порций пыли.
Дивертор ITER состоит из пяти мишеней с щелями между ними. Металлическая пыль скатывается с пологих поверхностей мишеней и попадает в щели. Оттуда ей очень трудно вновь попасть в плазменный шнур.
Дивертор выполнен из 54 кассет [25] , общим весом 700 т. Корпус кассеты — высокопрочная нержавеющая сталь. По мере износа кассеты будут демонтироваться, и на их место устанавливаться другие.
Мало какой материал способен длительно срок службы токамака 20 лет выдерживать такой нагрев. На начальных стадиях проектирования токамака планировалось выполнить мишени из углеродного композита, армированного углеродным волокном англ. Система охлаждения дивертора будет работать в околокипящем режиме.
Суть этого режима такова: теплоноситель дистиллированная вода начинает закипать, но ещё не кипит. Микроскопические пузырьки пара способствуют интенсивной конвекции, поэтому этот режим позволяет отводить от нагретых деталей наибольшее количество тепла. Однако есть и опасность — если теплоноситель всё-таки закипит, пузырьки пара увеличатся в размерах, резко снизив теплоотвод.
Для контроля за состоянием теплоносителя на ITER установлены акустические датчики. По шуму, который создают пузырьки в трубопроводах, будет оцениваться режим, в котором находится теплоноситель. Системы нагрева плазмы[ править править код ] Для того, чтобы ядра трития вступили в реакцию слияния с ядрами дейтерия, они должны преодолеть взаимное электростатическое отталкивание — кулоновский барьер.
При такой высокой температуре кинетическая энергия ядер становится достаточной, чтобы кулоновский барьер был преодолён и термоядерная реакция «зажглась».
Первый можно вырабатывать на самом реакторе: высвобождающиеся во время синтеза нейтроны будут воздействовать на стенки реактора с примесями лития, из которого и появляется тритий. Запасов лития хватит на тысячи лет.
В дейтерии тоже недостатка не будет — его в мире производят десятками тысяч тонн в год. Термоядерный реактор не производит выбросов парниковых газов, что характерно для ископаемого топлива. А побочный продукт в виде гелия-4 — это безвредный инертный газ.
К тому же термоядерные реакторы безопасны. При любой катастрофе термоядерная реакция попросту прекратится без каких-либо серьезных последствий для окружающей среды или персонала, так как нечему будет поддерживать реакцию синтеза: уж слишком тепличные условия ей необходимы. Однако есть у термоядерных реакторов и недостатки.
Прежде всего это банальная сложность запуска самоподдерживающейся реакции. Ей нужен глубокий вакуум. Сложные системы магнитного удержания требуют огромных сверхпроводящих магнитных катушек.
И не стоит забывать о радиации. Несмотря на некоторые стереотипы о безвредности термоядерных реакторов, бомбардировку их окружения нейтронами, образующимися во время синтеза, не отменить. Эта бомбардировка приводит к радиации.
А потому обслуживание реактора необходимо проводить удаленно. Забегая вперед, скажем, что после запуска непосредственным обслуживанием токамака ITER будут заниматься роботы. К тому же радиоактивный тритий может быть опасен при попадании в организм.
Правда, достаточно будет позаботиться о его правильном хранении и создать барьеры безопасности на всех возможных путях его распространения в случае аварии. К тому же период полураспада трития — 12 лет. Когда необходимый минимальный фундамент теории заложен, можно перейти и к герою статьи.
До этого холодная война достигла своего пика: сверхдержавы бойкотировали Олимпиады, наращивали ядерный потенциал и на какие-либо переговоры идти не собирались. Этот саммит двух стран на нейтральной территории примечателен и другим важным обстоятельством. Спустя год между американскими, советскими, европейскими и японскими учеными было достигнуто соглашение по проекту, началась проработка концептуального дизайна крупного термоядерного комплекса ITER.
Проработка инженерных деталей затянулась, США то выходили, то возвращались в проект, к нему со временем присоединились Китай, Южная Корея и Индия. Участники разделяли обязанности по финансированию и непосредственным работам, а в 2010 году наконец стартовала подготовка котлована под фундамент будущего комплекса. Его решили строить на юге Франции возле города Экс-ан-Прованс.
Так что же такое ITER? Это огромный научный эксперимент и амбициозный энергетический проект по строительству самого большого токамака в мире. Сооружение должно доказать возможность коммерческого использования термоядерного реактора, а также решить возникающие физические и технологические проблемы на этом пути.
Из чего состоит реактор ITER? Токамак — это тороидальная вакуумная камера с магнитными катушками и криостатом массой в 23 тыс. Как уже понятно из определения, у нас есть камера.
Рабочая камера этого токамака не превышает 80 см в поперечнике у других она измеряется в метрах. Ранее такие значения достигали только в гораздо более крупных устройствах. Мощность нагрева у них больше. Ионные температуры свыше 5 кэВ ранее не достигались ни в одном СТ и были получены только в гораздо более крупных устройствах со значительно большей мощностью нагрева плазмы.
В ноябре 2006 года на территории завода «Уралэлектромедь» будет открыта первая очередь современного плазменного реактора. Как сообщили «Новому Региону» в пресс-службе администрации Екатеринбурга, строительство плазменного реактора ведется в рамках реализации приоритетного проекта «Комплексное развитие Нижнего Тагила и близлежащих территорий». Зачем это нужно. Реактор станет одним из основных источников электроэнергии для завода по производству полипропилена, входящего в состав Уральской горно-металлургической компании. Как сообщил генеральный директор «Уралэлектромеди» Андрей Козицын, этот реактор станет принципиально новым оборудованием подобного класса в мире.
В России протестировали самую мощную плазменную установку в мире
Ранее, 29 октября, в пресс-службе научного дивизиона «Росатома» сообщили , что российские ученые до конца этого года получат «прорывной» прототип оборудования для будущего отечественного термоядерного реактора. Как пояснил Гаспарян, это перспективный источник энергии, который считается будущим энергетики — запас топлива для него практически неисчерпаем. Работы ведутся по всему миру. Сейчас всё внимание приковано к международному проекту ITER Международный экспериментальный термоядерный реактор.
Россия получила ценный опыт при разработке отдельных элементов проекта.
Результаты планируемых исследований в перспективе позволят оценить стойкость материалов будущего термоядерного или гибридного реактора к воздействию 14 МэВ-ных нейтронов», — рассказал Анатолий Житлухин, директор отделения магнитных и оптических исследований ГНЦ РФ ТРИНИТИ, кандидат физ. Такие установки нового поколения на базе импульсных плазменных ускорителей наряду с токамаками могут рассматриваться как один из вариантов внешнего нейтронного источника для гибридного термоядерного реактора, особенно на начальной стадии разработки его компонентов.
Высокая энергетическая эффективность, компактность и относительно низкая стоимость по сравнению с ядерными реакторами делают их также конкурентоспособными при производстве ряда изотопов для ядерной медицины, особенно короткоживущих. Для справки: Разрабатываемый источник на базе столкновения сгустков дейтериевой плазмы должен обеспечить получение нейтронного выхода реакции синтеза 1013 нейтронов за импульс в 2023 году. При условии завершения реконструкции энергетической базы питания плазменных ускорителей в 2023 году, к концу 2024 года нейтронный выход планируется увеличить до 1014 нейтронов за импульс.
Сахаров, преподававший в МЭИ на кафедре электрофизики, предложил использовать магнитное поле для удержания плазмы с целью достижения управляемого термоядерного синтеза, а сейчас уже мы смогли найти многие решения этих проблем и предложений", - приводит пресс-служба вуза слова его ректора Николая Рогалева. Новости по теме.
Сложнейшая дорогостоящая установка запустилась сразу и сейчас работает, набирает мощность и выходит на мировые параметры. Устойчиво работает», — сказал Ковальчук. Токамак Т-15МД был запущен в мае 2021 года.
Металлурги Росатома начали изготовление реакторной установки для АЭС «Пакш-2» в Венгрии
В России также проводятся исследования по удержанию плазменных разрядов при сверхвысоких температурах. В плазменном реакторе производится плавление практически любых материалов, после чего из них получаются полезные композиты. В настоящее время уже существуют различные проекты гибридных реакторов, в которых плазменным источником нейтронов служит токамак. Ученые НИУ «МЭИ» запустили уникальную плазменную установку ПЛМ для испытания материалов термоядерного реактора и отработки технологий плазменного двигателя. #Плазменный_реактор_Мехрана_ №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой.
PRL: открытие новых колебаний плазмы позволит улучшить ускорители и реакторы
И далее десять лет эксплуатации, скорее всего, [она будет длиться] до 2040 года. А уже после мы, китайцы, европейцы, американцы, японцы, Южная Корея планируем строить демореактор. В нём не только будет генерироваться термоядерная мощность, но ещё и будут технологии по переработке с термоядерной мощности в электричество, тепловую и так далее", — сказал Красильников на Международном форуме-диалоге "Наука за мир и развитие".
Однако дальнейшему развитию мешала так называемая проблема «отрыва плазмы», объясняют ученые.
Иллюстрация работы плазменного двигателя с магнитным соплом. Изображение : Kazunori Takahashi, Tohoku University Поскольку силовые линии магнитного поля всегда образуют замкнутые петли, те, которые находятся внутри магнитных сопел, неизбежно возвращаются к конструкции двигателя. По этой причине поток плазмы должен отрываться от магнитного сопла.
Ионы, имеющие большой радиус, легко отрываются от магнитного сопла. Но электроны с их малой массой и малым радиусом привязаны к силовым линиям, создавая электрическое поле, которое притягивает ионы назад и сводит результирующую тягу к нулю.
Надо ли говорить, насколько агрессивна такая среда по отношению ко всему, с чем она соприкасается? Особенно несладко приходится как раз оболочкам твэлов. Водная среда наносит ей двойной удар: кислород создает подверженный растрескиванию оксидный слой на поверхности оболочки, а водород, проникая в цирконий, делает его более хрупким, что тоже способствует развитию трещин.
Из-за недостаточной коррозионной стойкости оболочки, топливо отрабатывает лишь небольшую долю своего ресурса, прежде чем твэл приходится извлекать из реактора. А повышение мощности реакторов вообще выглядит несбыточной мечтой, поскольку оно сопряжено с увеличением температуры активной зоны реактора, что неизбежно приведет к резкому ускорению коррозионных процессов в оболочках твэлов. Таким образом, перспективы развития всего направления легководных реакторов при нынешних материалах оболочек твэлов представляются туманными. Ученые всего мира начали работать над усовершенствованием материалов оболочек еще в середине XX века, и эти работы продолжаются до сих пор. Разрабатываются новые коррозионностойкие циркониевые сплавы, способные эффективнее сопротивляться агрессивному воздействию теплоносителя.
Кроме того, рассматриваются различные варианты обработки поверхности циркониевых оболочек твэлов и нанесения на них защитных покрытий. Однако появление тех или иных удачных технологических решений может занимать даже не годы, а десятилетия. Почему так долго? Разработка новых сплавов и методов обработки поверхности требует постоянного проведения дореакторных испытаний. Эффект от каждого минимального изменения в составе сплава или в технологии его обработки должен быть проверен в условиях, приближенных к реакторным.
Выдано Роскомнадзор. Учредитель — федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийская государственная телевизионная и радиовещательная компания». Главный редактор — Панина Елена Валерьевна. Все права на любые материалы, опубликованные на сайте, защищены в соответствии с российским и международным законодательством об авторском праве и смежных правах.
Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
По сути, Plasma Liner Experiment – это реактор, включающий в себя 36 плазменных «пушек», окружающих сферическую камеру. Плазменный физический реактор – сложное оборудование, обеспечивающее нормальное выполнение химической реакции. Новый реактор потребовался после того, как в прошлом году компания продемонстрировала увеличение срока жизни плазмы в Z-pinch реакторе своей конструкции при силе тока более. Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. Плазменный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя (ЭРД), расходуемое вещество которого получает ускорение в состоянии плазмы. Президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук сообщил об успешном получении первой термоядерной плазмы на токамаке Т-15МД (это модифицированная версия комплекса.
Выбор сделан - токамак плюс
| В России запущена уникальная плазменная установка | Новый реактор потребовался после того, как в прошлом году компания продемонстрировала увеличение срока жизни плазмы в Z-pinch реакторе своей конструкции при силе тока более. |
| Компактный реактор установил рекорд по нагреву плазмы | Красильников заявил, что первую плазму термоядерного реактора ИТЭР зажгут не раньше 2025 года. |
| Как плазменные технологии помогут ускорить развитие ядерных реакторов | Официальный сайт НИЯУ МИФИ | Владелец реактора — Институт физики плазмы при Академии наук КНР. |
Ядерный синтез: недавний эксперимент преодолевает два основных препятствия для работы
В рамках эксперимента внутри реактора плазму разогрели до 50 миллионов градусов Цельсия. Чтобы продлить существование плазмы, загрязненный поток направляют на специальный элемент реактора, дивертор. По сути, Plasma Liner Experiment – это реактор, включающий в себя 36 плазменных «пушек», окружающих сферическую камеру.
Поделись позитивом в своих соцсетях
- Самая грандиозная научная стройка современности. Мы закуем Солнце в «бублик»
- Выбор сделан - токамак плюс - Российская газета
- Поделись позитивом в своих соцсетях
- Простой способ наполнить свою жизнь здоровьем. Плазменный реактор молодости. Артём Шабанов
#Плазменный_реактор_Мехрана_Кеше.День №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой
В результате нагрева материала в камере реактора до очень высокой температуры, он превращается в плазму, при этом от атомов вещества начинают отделяться электроны. Далее электроны, представляющие собой свободно движущиеся заряженные частицы, удерживаются сильным магнитным полем. Разогрев плазменного шнура происходит за счет пропускания сквозь него очень сильного электрического тока, что также способствует удержание шнура в равновесии в вакууме камеры, за счет создания разности магнитных потенциалов. Но ученые призывают не торопиться праздновать победу и не перестают повторять, что до практического применения еще довольно далеко.
Постепенно они увеличивали силу тока и оптимизировали соотношение температуры, плотности и продолжительности Z-пинча для получения стабильной и производительной термоядерной плазмы. Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер, а плазма сохраняет оптимальное тепловое равновесие. В ней будет обновлен блок питания и повышена сила тока до уровня достижения точки «энергетической безубыточности» — момента, когда энергия, выходящая из Z-пинча, будет больше, чем энергия, затрачиваемая на создание плазмы и удерживающего ее магнитного поля. Вдобавок, режим высокого удержания сохранялся более 100 секунд.
В отличие от токамаков и стеллараторов, технология Zap не требует дорогих и сложных сверхпроводящих магнитов или мощных лазеров. Термоядерный реактор Zap сначала вдувает газ в камеру, затем мощный импульс энергии ионизирует его в плазменную нить, проводящую сверхсильный ток. Волна термоядерных реакций превращает дейтериево-тритиевое топливо в высокоэнергетический гелий и нейтроны, которые можно улавливать для выработки тепла и электричества. Хотя подход Z-пинч тестировался еще в 1950-х, исследователи столкнулись с проблемой быстрого угасания плазмы.
Кроме того, в токамаке ITER дивертор служит для осаждения и удержания бериллиевой пыли, образующейся при испарении «горячей стенки» бланкета. Поэтому его на сайте ITER ещё шутливо называют «ashtray» пепельница. Если не удалять пыль из зоны горения, она попадёт в плазменный шнур, разогреется, и тоже начнёт излучать. Это вызовет в свою очередь, перегрев горячей стенки, её повышенный износ испарение и радиационное распыление и образование новых порций пыли. Дивертор ITER состоит из пяти мишеней с щелями между ними. Металлическая пыль скатывается с пологих поверхностей мишеней и попадает в щели. Оттуда ей очень трудно вновь попасть в плазменный шнур. Дивертор выполнен из 54 кассет [25] , общим весом 700 т. Корпус кассеты — высокопрочная нержавеющая сталь. По мере износа кассеты будут демонтироваться, и на их место устанавливаться другие. Мало какой материал способен длительно срок службы токамака 20 лет выдерживать такой нагрев. На начальных стадиях проектирования токамака планировалось выполнить мишени из углеродного композита, армированного углеродным волокном англ. Система охлаждения дивертора будет работать в околокипящем режиме. Суть этого режима такова: теплоноситель дистиллированная вода начинает закипать, но ещё не кипит. Микроскопические пузырьки пара способствуют интенсивной конвекции, поэтому этот режим позволяет отводить от нагретых деталей наибольшее количество тепла. Однако есть и опасность — если теплоноситель всё-таки закипит, пузырьки пара увеличатся в размерах, резко снизив теплоотвод. Для контроля за состоянием теплоносителя на ITER установлены акустические датчики. По шуму, который создают пузырьки в трубопроводах, будет оцениваться режим, в котором находится теплоноситель. Системы нагрева плазмы[ править править код ] Для того, чтобы ядра трития вступили в реакцию слияния с ядрами дейтерия, они должны преодолеть взаимное электростатическое отталкивание — кулоновский барьер. При такой высокой температуре кинетическая энергия ядер становится достаточной, чтобы кулоновский барьер был преодолён и термоядерная реакция «зажглась». После зажигания термоядерной реакции предполагается, что можно будет выключить внешние нагреватели плазмы или снизить их мощность. Ожидается, что термоядерная реакция станет самоподдерживающейся. Кроме того, можно задействовать для нагрева плазмы еще и центральный соленоид. Поднимая напряжение в соленоиде от нуля до 30 кВ, можно индуцировать в короткозамкнутом плазменном витке электрический ток. За счет омического нагрева выделяется дополнительное тепло. Такой способ нагрева называется индукционным. Electron Cyclotron Resonance Heating разогревает электроны плазменного шнура, а также используется для отвода тепла в определённых местах в плазме в качестве механизма минимизации нарастания определённых неустойчивостей, приводящих к охлаждению плазмы. Она выполняет роль «стартера» плазмы в начале выстрела, разогревая нейтральный газ, заполняющий вакуумную камеру. В качестве источников энергии применены гиротроны , каждый мощностью 1 МВт, рабочей частотой 170 ГГц и длительностью импульса более 500 с.
#Плазменный_реактор_Мехрана_Кеше.День №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой
Они создают магнитное поле вокруг плазменного тора индукцией 11,8 Тл и запасают энергию 41 гигаджоулей. «Французский термоядерный реактор тоже строится не так быстро, как хотелось бы. Указ об этом подписал президент Владимир Путин Федеральный проект "Термоядерные и плазменные технологии". Такое время считается рекордным показателем по удержанию высоко разогретого плазменного поля.