Развитие теории магнитного удержания плазмы (Magnetic Fusion Confinement, или MFE) в реакторе прошло три этапа.
Петербургские инженеры испытывают детали для экспериментального термоядерного реактора
Оба типа реакторов имеют свои преимущества. Токамаки лучше поддерживают высокую температуру плазмы, а стеллараторы лучше обеспечивают ее стабильность. В этом проекте ученые занимаются расчетами пристеночной плазмы, а именно вопросами, как и какие примеси будут поступать в реактор, как будет перераспределяться мощность. Это одна из шести катушек полоидального поля в магнитной системе, которая служит для удержания плазмы в реакторе ИТЭР. Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. В частности, будут исследованы механизмы взаимодействия плазменных потоков и характеристики нейтронного излучения реакции DD-синтеза.
Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя
Стартап по разработке термоядерного реактора General Fusion из Канады завершил очередной раунд сбора инвестиций, в этот раз собрав 65 миллионов долларов. Но количество выработанной энергии зависит от того, насколько стабильной будет плазма в реакторе. О том, сможет ли реактор обеспечить страну практически неограниченным количеством чистой и безопасной энергии, — в материале
Россия отправила во Францию катушку для получения плазмы в термоядерном реакторе
Решения, положенные в основу генератора, позволили добиться рекордных показателей выхода нейтронов и эффективности генерации. Блок излучателя выдает суперкороткий импульс 15 нс, выход нейтронов при этом составляет до 107. Кроме нейтронного блок излучателя генерирует другие виды ионизирующего излучения: мягкий и жесткий рентген, плазменные струи, электронные и ионные пучки. Для создания такого устройства необходимы усилия физиков-ядерщиков, электрофизиков очень сложные системы коммутации и обеспечения питания , инженеров-электронщиков, инженеров-испытателей и многих других специалистов. Очень надеемся применить такой источник в радиационных испытаниях объектов на импульсное воздействие.
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.
Атомы легких ядер сталкиваются, чтобы образовать ядра тяжелых атомов. Проведенные за последние 40 лет исследования показали, что наиболее перспективный способ управления реакциями синтеза — использование установок типа токамак ТОроидальная КАмера с МАгнитной Катушкой , изобретенных в СССР в 60-е годы. Чтобы изучать реакции синтеза и отрабатывать основные принципы управления реактором, сейчас строят Международный термоядерный экспериментальный реактор ИТЭР во Франции. Он поможет продемонстрировать возможность коммерческого использования реактора.
Токамак Глобус-М2 Токамаки представляют собой тороидальную камеру похожую на бублик с магнитными катушками. Внутрь такой конструкции помещают газ, например, изотопы водорода тритий и дейтерий, после чего нагревают до миллионов градусов Цельсия. При этом образуется газ из заряженных частиц ионов и электронов — плазма. Разогретые ионы сталкиваются друг с другом, благодаря чему выделяется энергия, превышающая затраченные на нагревание ресурсы. Этот избыток можно использовать потом в промышленности и энергетике.
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. Глубокая вакуумная камера. В случае с ITER это будет 850 кубометров свободного объема камеры, в котором на старте будет всего 0,1 грамма смеси дейтерия и трития. Вакуумная камера, где и обитает плазма. Инжектор нейтрального луча и радиочастотный нагрев плазмы до 150 млн градусов. Сверхпроводящие магниты, которые обуздают плазму. Бланкеты, защищающие камеру и магниты от бомбардировки нейтронами и нагрева.
Дивертор, который отводит тепло и продукты термоядерной реакции. Инструменты диагностики для изучения физики плазмы. Включают манометры и нейтронные камеры. Криостат — огромный термос с глубоким вакуумом, который защищает от нагрева магниты и вакуумную камеру А вот так выглядит «маленькая» вакуумная камера с моделями работников внутри. Она 11,4 метра в высоту, а вместе с бланкетами и дивертором будет весить 8,5 тыс.
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
Термоядерная установка «Глобус-М», сооружённая в Физико-техническом институте им. Изобретение уже получило патент. 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.
Но ученые призывают не торопиться праздновать победу и не перестают повторять, что до практического применения еще довольно далеко. Пока еще реактор потребляет много больше энергии, чем может выработать. Это лишь очередной успешный эксперимент, который говорит о том, что управлять плазмой можно и сам по себе термоядерный реактор возможен.
Установка экологична — выделяемые при сжигании вредные газы под воздействием высоких температур разлагаются на безвредные составляющие. Минприроды и Минпрому поручено проработать вопрос по установке агрегата в медучреждениях для утилизации медицинских отходов, а в дальнейшем провести испытания по переработке бытового мусора.
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. Реактор ST40.
Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора
В комплексе термоядерного синтеза NIF обнаружили аномальные энергии ионов плазмы. В 2024 году Росатом завершит прототип плазменного ракетного двигателя, сообщили на панельной сессии «Атом для лучшей жизни». НИУ "МЭИ" также исследует методы охлаждения при длительной эксплуатации компонентов будущего экспериментального реактора, расположенных внутри камеры, уточнили в вузе. Учёные из МЭИ создали мощнейшею плазменную установку для проверки прочности облицовки термоядерного реактора. Это одна из шести катушек полоидального поля в магнитной системе, которая служит для удержания плазмы в реакторе ИТЭР.
НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР
Обычные краснодарские парни подумали и придумали плазменный генератор! И теперь путь к получению эликсира здоровья и молодости -открыт! Член Союза писателей России. Специалист в области разработки и проведения комплексного корпоративного обучения.
На протяжении десятилетий ученые предпринимали постепенные шаги к этой цели, но остается много проблем. Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. Совместными усилиями Швейцарского плазменного центра SPC EPFL и исследовательской компании DeepMind, занимающейся исследованиями в области искусственного интеллекта ИИ , ученые использовали систему глубокого обучения RL для изучения нюансов поведения и управления плазмой внутри термоядерного токамака — устройства, в котором используется ряд магнитных катушек, размещенных вокруг реактора, для контроля и управления плазмой внутри него.
Это нелегкий баланс, поскольку катушки требуют огромного количества тонких регулировок напряжения, до тысяч раз в секунду, чтобы успешно удерживать плазму в магнитных полях.
Самый тугоплавкий металл - вольфрам, однако его теплопроводности для эффективного охлаждения стенки недостаточно. Медь обладает очень высокой теплопроводностью, но её нельзя применять для стенок реактора из-за легкоплавкости - металл просто атомизируется при взаимодействии с плазмой и попадёт внутрь реактора, что ухудшит качество плазмы. Однако учёные придумали, как объединить свойства обоих металлов в одной конструкции. Этот слой будет принимать на себя основную атаку - и плазмы, и химически активного лития", - объяснил RT кандидат химических наук, заведующий лабораторией гетерогенного синтеза тугоплавких соединений ИФХЭ РАН Владимир Душик. Созданное таким методом вольфрамовое покрытие не имеет пор, что является важным преимуществом - это исключает риск взаимодействия медной подложки с агрессивной средой.
Детали изготавливают на одном из крупнейших в Европе автоматизированном кузнечном комплексе. Затем они будут направлены на специализированные крупногабаритные токарно-карусельные станки для механической обработки. Работы для этого ведутся параллельно как на строительной площадке в Пакше, так и в нескольких тысячах километров от Венгрии — в Санкт-Петербурге. Для нас важно, чтобы после начала отливки мы могли сейчас вблизи увидеть начальные этапы изготовления обечаек корпуса реактора», — отметил Гергей Якли. Начатая работа демонстрирует активное развитие атомной отрасли по широкому спектру направлений: осваиваются передовые технологии и продукты и расширяется география присутствия, несмотря на международную конъюнктуру. Изготовление оборудования первого контура ядерного острова запланировано в 2028 и 2029 годах, и к тому времени уже будут выполнены основные строительные работы», — отметил вице-президент АО «Атомстройэкспорт» — директор проекта по сооружению АЭС «Пакш» Виталий Полянин.