#Плазменный_реактор_Мехрана_ №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой. Указ об этом подписал президент Владимир Путин Федеральный проект "Термоядерные и плазменные технологии". Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. Термоядерный реактор основан на реакции синтеза изотопов водорода, поэтому он гораздо более экологичный и безопасный по сравнению с существующими атомными реакторами.
Эра термоядерного синтеза
Очевидно, что в условиях, когда каждый шаг разработчика должен верифицироваться испытаниями, длящимися месяцами, невозможно говорить об интенсивном развитии реакторных материалов. Поэтому со стороны материаловедов давно назрел запрос на какой-то экспресс-метод коррозионных испытаний. ТВС, загруженная в активную зону реактора Как можно ускорить процесс? Но как ускорить коррозионные испытания материалов, если даже в сверхагрессивной среде водного теплоносителя процесс коррозии оболочек твэлов занимает годы? Что может быть еще агрессивнее? Это плазма. Если поместить испытательный образец в частично ионизованную низкотемпературную плазму, то поток химически активных ионов и радикалов, контактирующих с поверхностью объекта, окажется даже более интенсивным, чем это бывает в активной зоне легководного реактора. 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, но при этом гораздо интенсивнее за счет большего вклада от ионов и радикалов.
В результате, сохраняя неизменными механизмы оксидирования и наводороживания то есть насыщения водородом циркониевых сплавов, плазменное облучение заставит протекать эти процессы существенно быстрее по сравнению не только с водной средой автоклава, но и с реальными условиями реактора. Будущая технология открывает широкие возможности Ученые кафедры физики плазмы Института ЛаПлаз при поддержке Института промышленных ядерных технологий НИЯУ МИФИ работают над тем, чтобы сделать технологию ускоренных плазменных испытаний реальностью. На данный момент им удалось уже значительно продвинуться в этом направлении. В частности, была экспериментально подтверждена гипотеза о воспроизводимости результатов автоклавных испытаний отдельных циркониевых сплавов при плазменном облучении. При этом были найдены режимы облучения, позволяющие ускорить процессы оксидирования и наводороживания циркониевых сплавов в десятки и сотни раз.
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. Также мы планируем исследовать углеродные наноструктуры для использования их в качестве катализаторов и адсорбентов», — цитирует Российский научный фонд Евгения Титова, кандидата технических наук, ведущего научного сотрудника Нижегородского государственного технического университета имени Р.
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.
Всего гиротронов 24. Они расположены в Здании радиочастотного нагрева и передают свою энергию по волноводам, длина которых составляет 160 м. Производством гиротронов заняты Япония, Россия, Европа и Индия. В конце февраля 2015 года Япония продемонстрировала первый произведённый гиротрон. Все гиротроны предполагалось поставить в ITER в начале 2018 года [27]. Для ввода энергии в вакуумную камеру служат окна из поликристаллического искусственного алмаза.
Диаметр каждого алмазного диска 80 мм, а толщина 1,1 мм. Алмаз выбран потому, что прозрачен для СВЧ излучения, прочен, радиационно стоек и обладает теплопроводностью в пять раз выше, чем у меди. Производством этих кристаллов занята лаборатория во Фрайбурге. Всего для ITER будет поставлено 60 алмазных окон [28]. Ion Cyclotron Resonance Heating разогревает ионы плазмы. Принцип этого нагрева такой же, как и бытовой СВЧ-печи.
Частицы плазмы под воздействием электромагнитного поля высокой мощности с частотой от 40 до 55 МГц начинают колебаться, получая дополнительную кинетическую энергию от поля. При столкновениях ионы передают энергию другим частицам плазмы. Система состоит из мощного радиочастотного генератора на тетродах будет установлен в Здании радиочастотного нагрева плазмы , системы волноводов для передачи энергии и излучающих антенн [29] , расположенных внутри вакуумной камеры. Инжектор нейтральных атомов[ править править код ] Инжектор «выстреливает» в плазменный шнур мощный пучок из атомов дейтерия, разогнанных до энергии 1 МэВ. Эти атомы, сталкиваясь с частицами плазмы, передают им свою кинетическую энергию и тем самым нагревают плазму. 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.
Вещество представляет собой плазму с температурой в несколько млн градусов. 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.
Британский термоядерный реактор сгенерировал первую плазму
Сейчас в НИУ МЭИ проводятся экспериментальные исследования и испытания не только в плазменной установке, но и разработки и испытания эффективных методов охлаждения внутрикамерных компонентов будущего токамака-реактора. Это связано с высокой плазменно-тепловой нагрузкой, которая будет оказывать воздействие на стенки камеры будущего реактора-токамака при длительной эксплуатации. Россия, США, Китай, Индия, Южная Корея, страны ЕС, а также Великобритания и Швейцария; цель проекта - создание термоядерной реакции мощностью 500 МВт, которая будет поддерживаться в течение не менее 400 сек при потребляемой мощности 50 МВт; проект не предусматривает поставку вырабатываемой электроэнергии в сеть; строительство началось в 2010 г.
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. Их еще предстоит преодолеть, прежде чем его можно будет рассматривать в качестве практического источника энергии, отмечают ученые. Посмотрите на лучшие изобретения мира по версии Time: 55фотографий.
Эта установка является первой такого рода в России и одной из самых мощных в мире. Она позволит проверить прототипы облицовки камеры реактора, которые разрабатываются в России. Кроме того, НИУ «МЭИ» проведёт исследования по охлаждению компонентов экспериментального реактора, расположенных внутри камеры.
То же самое справедливо и для движущихся заряженных частиц: если происходит искривление силовой линии магнитного поля магнитное поле меняется по длине установки , то на частицу неизбежно начинает действовать сила, которая будет возвращать частицу в исходное положение, и если эта сила больше некоторого значения, то частица от такого «искривления силовой линии» отразится в противоположную сторону, как от зеркала поэтому в иностранной литературе установки, реализующие данный принцип, называются магнитными зеркалами, в русскоязычной нотации — пробкотрон.
Однозначно говорить о «преимуществах» или «недостатках» одной системы над другой кажется не совсем корректно, — это две разные концепции, которые преследуют одну и ту же цель. Однако можно отметить принципиальные отличия. Во-первых, в открытых ловушках более эффективно используется магнитное поле, удерживающее плазму. Дело в том, что давление плазмы в термоядерном реакторе уравновешивается давлением удерживающего магнитного поля.
Закрытые системы устроены так, что для устойчивого удержания давление плазмы может составлять только малую долю от давления магнитного поля установки. В открытых же, наоборот, можно удерживать очень плотную плазму. Кроме того, они «видятся» проще в инженерном плане если для термоядерного синтеза в принципе можно говорить о простоте конструкции. 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.
Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора
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. Установка экологична — выделяемые при сжигании вредные газы под воздействием высоких температур разлагаются на безвредные составляющие.
Снизить издержки переработки такого сырья можно за счет использования плазменных реакторов, в которых химические реакции осуществляются с участием низкотемпературной плазмы. Такие реакторы не требуют использования водорода и дорогостоящих катализаторов и при этом позволяют получать в качестве побочных продуктов ценные вещества. 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.
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.
По форме магнитного поля диверторы относятся к одному из трех типов: полоидальному, тороидальному и бандл-типу. Принцип действия всех типов диверторов одинаков.
В токамаке ITER используется дивертор полоидального типа. 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.
🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
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. Ученые НИУ «МЭИ» запустили уникальную плазменную установку ПЛМ для испытания материалов термоядерного реактора и отработки технологий плазменного двигателя. По сути, Plasma Liner Experiment – это реактор, включающий в себя 36 плазменных «пушек», окружающих сферическую камеру. Снизить издержки переработки такого сырья можно за счет использования плазменных реакторов, в которых химические реакции осуществляются с участием низкотемпературной.
Что еще известно:
- 🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
- Прорыв или распил? Россия тратит миллиарды на термоядерную установку
- Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора
- Глава российского агентства ИТЭР: Первую плазму реактора зажгут не раньше 2025 года
- Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
- Термоядерный реактор KSTAR смог удержать раскалённую плазму в течение 30 секунд
В РФ успешно получена первая термоядерная плазма на токамаке Т-15МД
Такое время считается рекордным показателем по удержанию высоко разогретого плазменного поля. Термоядерный реактор основан на реакции синтеза изотопов водорода, поэтому он гораздо более экологичный и безопасный по сравнению с существующими атомными реакторами. #Плазменный_реактор_Мехрана_ №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой.
Россия отправила во Францию катушку для получения плазмы в термоядерном реакторе
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. Повторение эксперимента на более крупном реакторе После такого успеха ученые хотят экстраполировать результаты на более крупные установки.
В России также проводятся исследования по удержанию плазменных разрядов при сверхвысоких температурах, но информация о ходе таких экспериментов публикуется крайне редко.
Монтаж Т-15. 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.
Однако поскольку термоядерная плазма состоит из двух компонентов, ядер и электронов, которые отличаются по массе, они нагреваются и остывают с разной скоростью. Быстрое охлаждение электронов может воспрепятствовать нагреву плазмы. Стартап Zap Energy был основан как раз для решения проблемы преждевременного охлаждения электронов. В основу своего подхода физики положили известный Z-пинча, который вместо сложных и дорогих магнитных катушек использует для фиксации плазмы электромагнитное поле, возникающее внутри нее самой.
НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР
Развитие теории магнитного удержания плазмы (Magnetic Fusion Confinement, или MFE) в реакторе прошло три этапа. Обслуживающие реактор JT-60SA специалисты пока не сообщили о параметрах полученной в реакторе плазмы. Модернизация корейского термоядерного реактора позволила ему побить собственный рекорд: новые компоненты способны поддерживать закрученную плазму температурой 100 миллионов. 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 2021 году на японском реакторе произошло короткое замыкание в катушке сверхпроводящего магнита. Чтобы продлить существование плазмы, загрязненный поток направляют на специальный элемент реактора, дивертор.
Российские ученые сделали важный шаг в разработке будущего термоядерного реактора ДЕМО
После первого запуска британский термоядерный реактор выпустил расплавленную массу заряженного газа. Плазменный пиролиз, по мнению разработчиков, поможет сделать переработку тяжелой нефти более экономичной и экологически чистой. 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.