Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза. В принципе и не хотел делать это Разоблачение Но когда увидел сколько людей на форумах думают что Хлорка которая возникает в результате электролиза соли в. О том, сможет ли реактор обеспечить страну практически неограниченным количеством чистой и безопасной энергии, — в материале Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза.
PRL: открытие новых колебаний плазмы позволит улучшить ускорители и реакторы
Полковая, дом 3 строение 1, помещение I, этаж 2, комната 21.
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.
Однако из-за очень высокой температуры плазма не может удерживаться стенками токамака, поэтому в установке создается специальное магнитное поле, которое отделяет плазму от стенок и позволяет контролировать термоядерную реакцию. Основная цель ученых — создать плазму с достаточно высоким значением тройного произведения синтеза: плотностью и температурой плазмы, а также временем удержания энергии, обозначающим, насколько хорошо тепловая энергия удерживается в плазме. Проще говоря, это критерии эффективности термоядерной реакции. К примеру, «зажигание» дейтерий-тритиевой плазмы требует очень высокого значения тройного произведения, которое в результате даст количество энергии, достаточное для запуска отдельной энергетической установки. Но количество выработанной энергии зависит от того, насколько стабильной будет плазма в реакторе. В обычных токамаках эффективность использования магнитного поля достаточно низкая из-за возникающей магнитной неустойчивости, что приводит к высокой стоимости электромагнитной системы.
В этой ситуации необходимо искать способы увеличения стабильности плазмы. Обычные и сферические токамаки отличаются тем, что последние сильно сжаты по оси симметрии, из-за чего внутренняя камера механизма приобретает форму шара. Ученые предположили, что новый токамак позволит улучшить удержание энергии плазмы.
Наша установка весит всего 150 кг, перемещать ее могут два подготовленных инженера. 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.
Британский термоядерный реактор сгенерировал первую плазму
Изготовление компонентов, производство оборудования и разработка диагностик для ИТЭР распределены между всеми участниками консорциума. Над дизайном основного элемента реактора, криостата, работала Индия, присоединившаяся к консорциуму в 2005 году. Основа криостата, весом 1250 тонн, будет одной из самых тяжелых одиночных нагрузок при сборке машины весом 23 тыс. Европейский союз ответственен за вакуумную камеру, однако для оптимизации проекта и минимизации задержек часть работ была поручена Корее, которая продемонстрировала высочайший уровень собственных технологий, запустив токамак со сверхпроводящей магнитной системой KSTAR Korean Superconducting Tokamak Advanced Research , получивший первую плазму в 2008 году, и продемонстрировав рекордную 70-секундную высокопроизводительную плазму в 2016 году. Китай вместе с Россией работают над созданием сверхпроводников, первая поставка которых была осуществлена в июне 2014 года.
Шесть кольцеобразных полоидальных магнитов с полевой катушкой будут окружать машину ИТЭР для формирования плазмы и обеспечения ее стабильности путем отстранения от стенок вакуумного реактора. Россия отвечает за широкий спектр электротехнических компонентов, из которых состоят коммутационные сети, блоки быстрого разряда, комплекты поставки измерительной аппаратуры. Налажено производство сборных шин и переключающих сетевых резисторов, завершается программа НИОКР для компонентов блока быстрой разгрузки. Японские инженеры и ученые также работают над магнитной системой, в частности, над дизайн-проектом катушек тороидального поля и над получением сверхпроводящих ниобий-оловянных стрендов.
Получение первой плазмы на установке ИТЭР запланировано на 2025 год, выход на полную мощность — на 2035 год. Недавно о желании присоединиться к проекту заявили Австралия и Иран. Это еще одна из важнейших задач, которую должен решить ИТЭР. Кстати, бланкет и дивертор — основные плазменные компоненты.
Следует отметить, что первая стенка реактора, та, что ближе всего к плазме, всего в трех метрах от нее, — неотъемлемая часть бланкета. Идея разделения этих двух компонентов была отброшена в 1980-х годах; ученые пришли к их унификации для удобного и безопасного обслуживания. Бланкет со встроенной наработкой трития и интегрированной первой стенкой реактора обеспечит защиту от высокоэнергетических нейтронов. В ИТЭР первая стенка будет изготовлена из бериллия, а для остальной поверхностной структуры будут использоваться высокопрочные медные сплавы и нержавеющая сталь.
Для удобства обслуживания защитная стенка внутри реактора модульная, состоящая из 440 сегментов. Дивертор от англ. Его главная функция — минимизировать плазменное загрязнение, а также отводить тепловые и нейтронные нагрузки от стенок реактора. Дивертор будет состоять из 54 кассетных сборок с опорной конструкцией из нержавеющей стали, бронированной вольфрамовыми плитками.
Три главных плазменных звена: внутренняя и внешняя вертикальные мишени, центральный купол — составляют диверторную сборку. И для дивертора, и для бланкета будет внедрена система охлаждения, отводящая тепло от этих устройств и преобразовывающая его в электрическую энергию. Вид вакуумного сосуда с основными положениями компонентов, обращенных к плазме: первой стенки, бланкета и дивертора Рис. Вид в поперечном разрезе основных компонентов стенки токамака Рис.
Схематическое изображение диверторного узла Осторожно, «горящая плазма»! Один из важнейших критериев проекта — безопасность. При осуществлении термоядерного синтеза не инициируется цепная реакция, а значит, при любом нарушении или прекращении подачи топлива плазма охлаждается в течение нескольких секунд и затухает, словно пламя.
Москва, ул. Полковая, дом 3 строение 1, помещение I, этаж 2, комната 21.
Поскольку разогнать в электрическом поле нейтральный атом невозможно, его нужно сперва ионизировать. Затем ион по сути, ядро дейтерия разгоняется в циклотроне до необходимой энергии. Теперь быстродвижущийся ион следует снова превратить в нейтральный атом. Если этого не сделать, ион будет отклонён магнитным полем токамака. Поэтому к разогнанному иону следует присоединить электрон. Для деионизации ион проходит через ячейки, наполненные газом. Здесь ион, захватывая электрон у молекул газа, рекомбинирует. Не успевшие рекомбинировать ядра дейтерия отклоняются магнитным полем на специальную мишень, где тормозятся, рекомбинируют и могут быть использованы вновь. Требования к мощности «фабрики атомов» ITER настолько велики, что на этой машине впервые пришлось применить систему, которой не было на предшествующих токамаках. Это система отрицательных ионов. На таких высоких скоростях положительный ион просто не успевает превратиться в нейтральный атом в газовых ячейках. Поэтому используются отрицательные ионы, которые захватывают электроны в специальном радиочастотном разряде в среде плазмы дейтерия, экстрагируются и разгоняются высоким положительным потенциалом 1 МВ по отношению к источнику ионов , затем нейтрализуются в газовой ячейке. Оставшиеся заряженными ионы отклоняются электростатическим полем в специальную охлаждаемую водой мишень. При потреблении примерно 55 МВт электроэнергии, каждый из двух планируемых на ITER инжекторов нейтральных атомов способен вводить в плазму до 16 МВт тепловой энергии. Криостат[ править править код ] Криостат [30] [31] — самый большой компонент токамака. Внутри криостата будут располагаться остальные элементы машины. Криостат, помимо механических функций опора деталей токамака и их защита от повреждений будет выполнять роль вакуумного «термоса», являясь барьером между внешней средой и внутренней полостью. Для этого на внутренних стенках криостата размещены тепловые экраны, охлаждаемые азотным контуром 80 К. Криостат имеет множество отверстий для доступа к вакуумной камере, трубопроводов системы охлаждения, фидеров питания магнитных систем, диагностики, дистанционного манипулятора, систем нагрева плазмы и других. Доставить сборку таких размеров целиком тяжело и дорого, поэтому было принято решение конструктивно разбить криостат на четыре крупных фрагмента поддон, две цилиндрические обечайки и крышка. Каждый из этих фрагментов будет собираться из более мелких сегментов. Всего сегментов 54. Их производством занята Индия. Затем фрагменты, после сборки в Здании криостата, по очереди будут перемещены и установлены на место — в шахту реактора [33]. Для снижения влияния нейтронного излучения токамака на окружающую среду криостат будет окружён «одеялом» из специального бетона, которое называют «биозащита» англ. Толщина биозащиты над криостатом составит 2 м. Эти выступы на сайте ITER называют «короной» «crown». Арматура элементов короны имеет очень сложный макет; для приготовления бетона будет использован гравий , добываемый в Лапландии [34]. Control, Data Access and Communication — управление, доступ к данным и связь является основной системой управления при эксплуатации ИТЭР-токамака.
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.
Глава российского агентства ИТЭР рассказал о планах по созданию демореактора
Преодоление предела Гринвальда Теоретический предел, определяющий максимальную плотность плазмы, достижимую в реакторе токамак, известен как "предел Гринвальда". При превышении этого предела плазма может стать нестабильной, и некоторые заряженные частицы могут выйти из-под контроля ограничивающих их магнитных полей. Другими словами, превышение этой плотности чревато разрушением стенок реактора. Команда вводила дейтерий, чтобы замедлить термоядерную реакцию и контролировать ее поведение. Несмотря на то, что это время было коротким, оно уже показывает, что более плотная плазма может быть управляемой в токамаке. Исследователи использовали метрику под названием H98 y, 2 для оценки эффективности, с которой реактор токамака удерживает плазму. Как объясняют ученые, если значение H98 y, 2 больше 1, это означает, что плазма остается стабильной и хорошо удерживается, что и было сделано в эксперименте.
Магнитная система состоит из простых катушек, поэтому установка может состоять из отдельных модулей, что делает её конструкцию более дешёвой и лёгкой в сборке, а её ремонт в случае выхода из строя отдельного модуля может быть выполнен гораздо быстрее.
С другой стороны, в отличие от ловушек закрытого типа, в открытых ловушках силовые линии магнитного поля пересекают торцевые поверхности плазмы, что приводит к большим потерям частиц из системы. Требуется прилагать дополнительные усилия для того, чтобы ограничить вытекание плазмы из ловушки вдоль магнитного поля. Один из основных методов, которые мы рассматриваем, это запирание потока плазмы многопробочными секциями на торцах установки. Иной стороной этого же «недостатка» является то, что вместе с рабочим веществом систему покидают тяжёлые примеси и продукты термоядерных реакций. То, что является существенной проблемой для закрытых систем, в открытых решается автоматически. Проводятся ли работы в области прикладной физики материаловедение? Идея многопробочного удержания плазмы была предложена в 1971 г.
Будкером, В. Мирновым и Д. Многопробочная ловушка — это набор соединённых пробкотронов, формирующих гофрированное магнитное поле. В такой системе заряженные частицы разбиваются на две группы: захваченные в одиночных пробкотронах и пролётные, попавшие в конус потерь одиночного пробкотрона. Если длина пробега частиц меньше размера ловушки, то при движении пролётных частиц через пробкотроны они начинают испытывать силу трения со стороны захваченных, что резко замедляет скорость разлёта плазмы: вместо прямолинейного разлета движение частиц становится диффузионным. Время удержания плазмы в такой системе значительно возрастает по сравнению с разлетом плазмы в негофрированном соленоиде. В 1972-73 гг.
Раньше установка ГОЛ-3 ГОфрированная Ловушка представляла собой систему, состоящую из ускорителя электронов У-2, магнитной системы, создающей гофрированное магнитное поле и системы создания предварительной плазмы. На данной установке, в частности, исследовалось взаимодействия мощного релятивистского пучка электронов с плазмой. Был обнаружен эффект подавления продольной электронной теплопроводности на три порядка величины и их нагрева до нескольких десятков миллионов градусов 1992 год. В многопробочной магнитной конфигурации был также обнаружен эффект быстрого нагрева ионов до температуры, близкой к термоядерной 2003 год. Работы по взаимодействию пучка с плазмой продолжаются, изучается возможность генерации мощного терагерцового излучения в такой системе.
Требуется прилагать дополнительные усилия для того, чтобы ограничить вытекание плазмы из ловушки вдоль магнитного поля. Один из основных методов, которые мы рассматриваем, это запирание потока плазмы многопробочными секциями на торцах установки. Иной стороной этого же «недостатка» является то, что вместе с рабочим веществом систему покидают тяжёлые примеси и продукты термоядерных реакций. То, что является существенной проблемой для закрытых систем, в открытых решается автоматически. Проводятся ли работы в области прикладной физики материаловедение? Идея многопробочного удержания плазмы была предложена в 1971 г. Будкером, В. Мирновым и Д. Многопробочная ловушка — это набор соединённых пробкотронов, формирующих гофрированное магнитное поле. В такой системе заряженные частицы разбиваются на две группы: захваченные в одиночных пробкотронах и пролётные, попавшие в конус потерь одиночного пробкотрона. Если длина пробега частиц меньше размера ловушки, то при движении пролётных частиц через пробкотроны они начинают испытывать силу трения со стороны захваченных, что резко замедляет скорость разлёта плазмы: вместо прямолинейного разлета движение частиц становится диффузионным. Время удержания плазмы в такой системе значительно возрастает по сравнению с разлетом плазмы в негофрированном соленоиде. В 1972-73 гг. Раньше установка ГОЛ-3 ГОфрированная Ловушка представляла собой систему, состоящую из ускорителя электронов У-2, магнитной системы, создающей гофрированное магнитное поле и системы создания предварительной плазмы. На данной установке, в частности, исследовалось взаимодействия мощного релятивистского пучка электронов с плазмой. Был обнаружен эффект подавления продольной электронной теплопроводности на три порядка величины и их нагрева до нескольких десятков миллионов градусов 1992 год. В многопробочной магнитной конфигурации был также обнаружен эффект быстрого нагрева ионов до температуры, близкой к термоядерной 2003 год. Работы по взаимодействию пучка с плазмой продолжаются, изучается возможность генерации мощного терагерцового излучения в такой системе. Но сейчас программа исследований на комплексе ГОЛ-3 гораздо шире, решается сразу несколько научных задач. Здесь проводятся эксперименты по физике удержания плазмы в открытых магнитных ловушках многопробочного типа в квазистационарном режиме, взаимодействию мощных плазменных потоков с материалами, отработке плазменных технологий для научных исследований.
Также планируем исследовать углеродные наноструктуры для использования их в качестве катализаторов и адсорбентов», — подчеркнул руководитель проекта, ведущий научный сотрудник НГТУ Евгений Титов.
Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя
Если зажечь плазму в парах воды, то на образец, помещенный в нее, будет воздействовать тот же самый ансамбль частиц, что и в водном теплоносителе реактора. В этом проекте ученые занимаются расчетами пристеночной плазмы, а именно вопросами, как и какие примеси будут поступать в реактор, как будет перераспределяться мощность. Кубок Жизни 1, CO2, CuO2, CH3, ZnO, MgO. Ученые НИУ «МЭИ» запустили уникальную плазменную установку ПЛМ для испытания материалов термоядерного реактора и отработки технологий плазменного двигателя. Развитие теории магнитного удержания плазмы (Magnetic Fusion Confinement, или MFE) в реакторе прошло три этапа. Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора.
Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя
| Британский термоядерный реактор сгенерировал первую плазму | Впервые термоядерный реактор KSTAR Корейского института термоядерной энергетики (KFE) достиг температуры, в семь раз превышающей температуру ядра Солнца. |
| На российском токамаке Т-15МД получена первая термоядерная плазма | вы делаете те новости, которые происходят вокруг нас. |
В РФ успешно получена первая термоядерная плазма на токамаке Т-15МД
Главные сахалинские новости за день от Плазма в реакторе ИТЭР должна быть в десять раз горячее солнечного ядра, а температура в его криостате в 30 раз ниже, чем в морозильнике. Такое время считается рекордным показателем по удержанию высоко разогретого плазменного поля.
Впервые в мире термоядерную плазму протестировали в токамаке нового поколения
Классическая термоядерная реакция может приносить энергию лишь при соблюдении критерия Лоусона, который определяется плотностью, температурой плазмы и временем удержания. Могучая гравитация Солнца создает в его недрах огромное давление, и за счет такой плотности слияние ядер происходит уже при 15 млн градусов. 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.
Это позволит решить одну из серьёзных проблем термоядерного синтеза - защитить стенку термоядерного реактора от воздействия раскалённой до миллионов градусов плазмы, не допустив при этом попадания в неё ненужных примесей.
По словам учёных, методика позволяет создавать покрытие из тугоплавкого вольфрама, лишённое пор. Оно наносится на медную подложку, которая позволяет отводить тепло от стенки реактора с участием лёгкого металла лития. 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.
Классическая термоядерная реакция может приносить энергию лишь при соблюдении критерия Лоусона, который определяется плотностью, температурой плазмы и временем удержания. Могучая гравитация Солнца создает в его недрах огромное давление, и за счет такой плотности слияние ядер происходит уже при 15 млн градусов. 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.
При этом в активной зоне реактора вода нагревается до 360 С — однако не закипает и не превращается в пар, поскольку находится под огромным давлением порядка 170 атмосфер. Одновременно, под влиянием порождаемой ядерным топливом радиации в воде происходит процесс радиолиза, в результате которого образуются химически активные ионы и радикалы продукты развала молекул воды. Итак, вода, окружающая топливный элемент в реакторе, нагрета до высокой температуры, находится под огромным давлением и при этом насыщена химически активными частицами. 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.
Петербургские инженеры испытывают детали для экспериментального термоядерного реактора
#Плазменный_реактор_Мехрана_ №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой. Пуск экспериментального термоядерного реактора и получение на нем первой плазмы запланирован на 2025 год. В распоряжении ученых нет реактора размером с Солнце, тяготение которого сжимает плазму так, что она становится в 20 раз плотнее стали. Личным рекордом по длительному удержанию разогретой плазмы может похвастаться термоядерный реактор под названием Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST. НИУ "МЭИ" также исследует методы охлаждения при длительной эксплуатации компонентов будущего экспериментального реактора, расположенных внутри камеры, уточнили в вузе. В традиционных конструкциях эта схема разделяет лазерный луч на два потока, один из которых огибает плазму в реакторе, а другой проходит сквозь нее.
Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
Пуск экспериментального термоядерного реактора и получение на нем первой плазмы запланирован на 2025 год. Личным рекордом по длительному удержанию разогретой плазмы может похвастаться термоядерный реактор под названием Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST. Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе. Термоядерный реактор основан на реакции синтеза изотопов водорода, поэтому он гораздо более экологичный и безопасный по сравнению с существующими атомными реакторами. Пуск экспериментального термоядерного реактора и получение на нем первой плазмы запланирован на 2025 год.