О том, сможет ли реактор обеспечить страну практически неограниченным количеством чистой и безопасной энергии, — в материале Строительство первого в мире международного термоядерного реактора вышло на новый этап.
Ядерный синтез: недавний эксперимент преодолевает два основных препятствия для работы
Сжать плазму в токамаке на Земле сложнее, здесь она получается на порядки более разреженной, и температуры ей требуются куда выше. Все эти сложности и задерживают появление полноценной термоядерной энергетики, создание которой тянется уже более 70 лет. Российские физики пришли к выводу, что для этого необходимо омывать его потоками жидкого лития, перераспределяя поток падающей мощности на диверторные пластины по большей площади, тем самым уменьшая тепловую нагрузку. Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе. Что нам это даст? В теории, страна первой получившей технологии термоядерного реактора в буквальном смысле сможет изменить мир и получить невиданное доселе преимущество.
И вот какой дьявол выдержит температуру у первой стенки, которая находится рядом с плазменным шнуром? Выдержит ли он такие гигантские температуры? То есть главная задача — найти материал для этого так называемого бланкета. До сих пор этот вопрос нигде в мире не решен», - объяснил доктор технических наук. Новый Чернобыль? В «Росатоме» объяснили остановку реакторов в Курске и Ростове Кузнецов напомнил, что проект и конструкция установки были разработаны в 60-е годы прошлого века, однако за прошедшее время поставленные задачи не были реализованы.
Установка была запущена в эксплуатацию в 1988 году, в 2005 году ее хотели модернизировать, но средств на это не нашлось. По словам эксперта, установку модернизируют для проведения экспериментов и решения задач термоядерного реактора, который строится во Франции. Профессор затруднился назвать стоимость всего проекта, так как проект был растянут по времени. Однако заметил, что за десять лет строительства французского термоядерного реактора его стоимость увеличивалась примерно в три раза. Здесь дело не в деньгах. Та установка, на которую кабмин выделил деньги, нужна для решения определенных узких задач в решении физики термоядерного синтеза.
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. Внутри них циркулирует вода. Вырывающиеся из плазмы свободные нейтроны попадают в эти бланкеты и тормозятся водой.
Эти стержни заполняются покрытыми защитным слоем из карбида кремния микрокапсулами, содержащими торий и небольшой процент энергетического или оружейного плутония. Плутоний, оружейный или энергетический, делится тепловыми нейтронами и позволяет поддерживать в размножающей системе цепную реакцию деления. Через некоторое время после "старта" ядра плутония выгорят, а в системе установится режим, в котором скорость наработки ядер урана-233 станет равна скорости выгорания этих ядер. Размножающая система станет самодостаточной».
При этом стартовый состав ядерного топлива выбран так, что в течение всего периода работы размножающие характеристики реактора позволят эксплуатировать его на проектном уровне мощности при соблюдении всех требований безопасности. Сейчас ученые также рассматривают возможность создания на реакторной площадке ТПУ экспериментального стенда, который будет состоять из ториевой топливной сборки и нейтронного источника на основе инженерно-технических решений, уже реализованных на открытых ловушках ИЯФ СО РАН. Понравился материал? Добавьте Indicator. Ru в «Мои источники» Яндекс. Новостей и читайте нас чаще.
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
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. Таким образом, для поддержания ядерных термоядерных реакций, которые включают поддержание стабильной температуры плазмы в сотни миллионов градусов по Цельсию, более горячей, чем даже ядро Солнца, необходимы сложные многослойные системы для управления катушками. Однако в новом исследовании исследователи показывают, что система ИИ может сама контролировать выполнение задачи.
В основу реактора положена разработанная советскими и российскими учёными установка токамак, которая считается наиболее перспективным устройством для управляемого термоядерного синтеза. Энергетическую установку строят на юге Франции, недалеко от исследовательского центра Кадараш.
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. Нейтроны — это нейтральные частицы, способные гораздо глубже проникать в материалы, чем пучки ионов или рентгеновские лучи. Одним из применений такого проникновения является трехмерное отображение напряжений, возникающих глубоко внутри достаточно крупных инженерно-технических объектов, например таких, как блоки двигателя.
Предыдущий рекорд составляет 6,5 минут, который установили французы на собственном токамаке в 2003 году. Собственный предыдущий рекорд китайских ученых составляет всего 20 секунд, но при температуре 160 млн градусов по Цельсию, так что по сравнению со старым рекордом это настоящий прорыв. Термоядерный реактор HL-2M, который ученые еще называют "искусственным солнцем", имеет тороидальную камеру с магнитными катушками, о чем также указывает его название Tokamak. Катушки реактора могут генерировать очень сильное комбинированное магнитное поле, что и позволяет так долго удерживать разогретую плазму.
В Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов
Подчеркивается, что чем выше его температура, тем больше скорость атомов. Нужно улучшение для того, чтобы увеличить энергию вырабатываемую термоядерным реактором. Основная проблема заключается в том, чтобы получить от него большее количества энергии , чем он потребит. Основным минусом реакторов типа токамак является такая высокая температура плазмы, которой на Земле просто не существует.
Например, при плазменном пиролизе нефти под воздействием электрических разрядов образуются радикалы и ионы, которые возбуждают молекулы органических соединений. Это приводит к «запуску» специфических реакций, в результате крупные молекулы расщепляются на более мелкие, которые можно использовать во многих химических процессах. Чтобы оценить эти преимущества, ученые из Нижегородского государственного технического университета собрали установку плазменного пиролиза нефти, состоящую из реактора, системы регистрации электрических зарядов и блока сбора образующихся газов. Объем реактора составил 300 куб.
Об этом в понедельник сообщили ТАСС в пресс-службе вуза. Она стала первой подобной установкой в РФ и является одной из 10 наиболее мощных в мире. Использование установки позволит испытать прототипы теплозащитной облицовки камеры для будущего термоядерного реактора ИТЭР, которые создаются в России», - сказали ТАСС в университете.
В России также проводятся исследования по удержанию плазменных разрядов при сверхвысоких температурах, но информация о ходе таких экспериментов публикуется крайне редко.
Как плазменные технологии помогут ускорить развитие ядерных реакторов
Основным минусом реакторов типа токамак является такая высокая температура плазмы, которой на Земле просто не существует. Реактор станет одним из основных источников электроэнергии для завода по производству полипропилена, входящего в состав Уральской горно-металлургической компании. Для сравнения — в проекте международного термоядерного реактора ITER предполагается достижение ионной температуры в 8 и выше килоэлектронвольт.
Заказ продукции/услуги
- Выбор сделан - токамак плюс
- Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
- Вступай в наши группы и добавляй нас в друзья :)
- Подписка на дайджест
- Термоядерный реактор KSTAR смог удержать раскалённую плазму в течение 30 секунд
🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
В Курчатовском институте состоялся физический запуск глубоко модернизированного гибридного термоядерного реактора Т-15МД. 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. На плазменных установках в лабораториях НИЯУ МИФИ начнется цикл испытаний материалов, которые помогут защитить внутреннюю стенку реактора ITER. В Курчатовском институте состоялся физический запуск глубоко модернизированного гибридного термоядерного реактора Т-15МД. #Плазменный_реактор_Мехрана_ №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой. В последний день 2021 года китайские учёные сообщили, что их опытный термоядерный реактор EAST нагрел плазму до 70 миллионов градусов и удерживал её 1056 секунд.
В Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов
Уникальную ресурсо- и энергосберегающую технологию переработки твёрдых бытовых, техногенных и медицинских отходов разработали в ВСГУТУ. В плазменном реакторе производится плавление практически любых материалов, после чего из них получаются полезные композиты. На Совете по науке и инновациям учёные предложили использовать передвижной агрегат в местах массового отдыха туристов, где скапливается наибольшее количество пластикового мусора.
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. Чтобы избежать этого, ранее была разработана концепция так называемой потеющей стенки: внутренняя поверхность реактора покрывается сетью каналов, из которых истекает жидкий литий.
Об этом сообщил научный сотрудник Института физики плазмы при Академии наук Китая агентству Синьхуа. На этот научный проект потрачено уже более 943 миллиарда долларов, но его успех позволит получить Поднебесной доступ к дешевой и чистой энергии, которая не оставляет опасных отходов, а сырье для её производства находится на Земле практически в безграничных количествах.
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".
Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
Реактор станет одним из основных источников электроэнергии для завода по производству полипропилена, входящего в состав Уральской горно-металлургической компании. Исследователи использовали метрику под названием H98 (y, 2) для оценки эффективности, с которой реактор токамака удерживает плазму. Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер. Стартап по разработке термоядерного реактора General Fusion из Канады завершил очередной раунд сбора инвестиций, в этот раз собрав 65 миллионов долларов. В последний день 2021 года китайские учёные сообщили, что их опытный термоядерный реактор EAST нагрел плазму до 70 миллионов градусов и удерживал её 1056 секунд.
В России протестировали самую мощную плазменную установку в мире
Здесь дело не в деньгах. Та установка, на которую кабмин выделил деньги, нужна для решения определенных узких задач в решении физики термоядерного синтеза. А французская установка может использоваться в промышленных целях. За десять лет ее строительства стоимость увеличилась в три раза и сейчас ее стоимость оценивается в 32 миллиарда евро», - рассказал Кузнецов. Эксперт отметил, что вопросы о том, стоит ли выделять деньги на термоядерную энергетику, возникают не только в России. Зачем Германии нужен термоядерный реактор? Мы туда вбухиваем дикие деньги, а будет ли с его помощью решена какая-то важная задача и будет ли запущен этот реактор, пока под вопросом. Ситуация такая: главное ввязаться. Получить деньги, их распилить, а найдут ли материал на эту первую стенку, это вопрос из вопросов.
Нужен прорыв гигантский, а его нет», - отмечает ученый. Минфин не нашел денег на проект Росатома «Прорыв» При этом Кузнецов заметил, что в науке есть более насущные проблемы, на которые кабмин мог бы выделить деньги. Уже уходят в мир иной те, кто был обладателем уникальных знаний, и, к сожалению, эти знания теряются.
Им удалось разогреть плазму в собственном термоядерном реакторе HL-2M Tokamak EAST , размещенном в городе Хэфэй, до 70 млн градусов и удержать ее при такой температуре чуть более 17 минут. Предыдущий рекорд составляет 6,5 минут, который установили французы на собственном токамаке в 2003 году. Собственный предыдущий рекорд китайских ученых составляет всего 20 секунд, но при температуре 160 млн градусов по Цельсию, так что по сравнению со старым рекордом это настоящий прорыв. Термоядерный реактор HL-2M, который ученые еще называют "искусственным солнцем", имеет тороидальную камеру с магнитными катушками, о чем также указывает его название Tokamak.
Поэтому материал для "потеющей стенки" должен быть тугоплавким и теплопроводным, а также не должен вступать с жидким литием в химическое взаимодействие и при этом хорошо им смачиваться. 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.
Чтобы избежать этого, ранее была разработана концепция так называемой потеющей стенки: внутренняя поверхность реактора покрывается сетью каналов, из которых истекает жидкий литий. В данном подходе слой жидкого лития берёт на себя часть защитных функций. Поэтому материал для «потеющей стенки» должен быть тугоплавким и теплопроводным, а также не должен вступать с жидким литием в химическое взаимодействие и при этом хорошо им смачиваться. 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. Также по теме Российский токамак с реакторными технологиями ТRТ находится на стадии разработки эскизного проекта, концепция будущего термоядерного...