Fandado reaktoroj en la mondo. La unua fuzian reaktoron

Hodiaŭ, multaj landoj partoprenas en fuzio esplorado. La ĉefoj estas la Eŭropa Unio, Usono, Rusio kaj Japanio, dum la ĉina programo, Brazilo, Kanado kaj Koreio estas kreskanta rapide. Komence, fuzio reaktoroj en Usono kaj Sovetunio estis ligita al la disvolviĝo de nukleaj armiloj kaj restis sekreta ĝis la konferenco "Atomoj por Paco", kiu okazis en Ĝenevo en 1958. Post la kreo de la soveta Tokamak esploro de nuklea fuzio en la 1970 ĝi iĝis "granda scienco". Sed la kosto kaj komplekseco de la aparatoj kreskis al la punkto ke internacia kunlaboro estis la sola ŝanco por movi antaŭen.

Fandado reaktoroj en la mondo

Ekde la 1970-aj jaroj, komence de la komerca uzo de fandado energio konstante prokrastis por 40 jaroj. Tamen, multe okazis en la lastaj jaroj, farante ĉi tiu periodo povas esti mallongigita.

Enkorpigita pluraj tokamaks, inkluzive de la JET eŭropaj, britaj kaj MAST Thermonuclear Eksperimentaj Reaktoro TFTR en Princeton, Usono. La internacia ITER projekto estas nuntempe sub konstruo en Cadarache, Francio. Ĝi iĝos la plej granda Tokamak kiu laboros en la jaroj 2020. En 2030, Ĉinio konstruos CFETR, kiu superos la ITER. Dume, Ĉinio faras esploradon sur eksperimenta superconductores Tokamak EAST.

Fandado reaktoroj alia tipo - stellarators - ankaŭ populara inter esploristoj. Unu el la plej grandaj, LHD, aliĝis al la japana Nacia Instituto por fandado en 1998. Ĝi estas uzata por serĉi la plej bonan agordon de la magneta plasmo enfermo. Germana Max Planck Instituto por la periodo de 1988 ĝis 2002, faris esploradon sur la Wendelstein 7-AS reaktoro en Garching, kaj nun - en Wendelstein 7-X, la konstruo de kiuj daŭris pli ol 19 jaroj. Alia stellarator TJII operaciis en Madrido, Hispanio. En Usono Princeton laboratorio fiziko de la plasmo (PPPL), kaj konstruis la unuan nuklean fuzian reaktoron de ĉi tiu tipo en 1951, en 2008 ĝi haltis la konstruo de NCSX pro kosto overruns kaj manko de financado.

Krome, gravaj atingoj en la esplorado de inercia fandado. Konstruaĵo Nacia Ignition Facility (NIF) valoras $ 7 miliardoj ĉe la Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), financita fare de la Nacia Nuklea Sekureco Administro, estis kompletigita en marto 2009, la franca Laser Mégajoule (LMJ) komencis laboron en oktobro 2014. Fandado reaktoroj uzanta laserojn liverita post kelkaj billionths de sekundo proksimume 2 milionoj julioj de lumo energion al celo grandeco de kelkaj milimetroj komenci nuklea fandado. La ĉefa celo de NIF kaj LMJ estas esploro subteni naciajn atomarmiloj programoj.

ITER

En 1985, Sovetunio proponis konstrui sekva generacio Tokamak kune kun Eŭropo, Japanio kaj Usono. La laboro estis kondukita sub la aŭspicioj de la IAEA. En la periodo de 1988 ĝis 1990 estis kreita la unua malnetoj de la Internacia Thermonuclear Eksperimentaj Reaktoro la ITER, kiu ankaŭ signifas "vojo" aŭ "vojaĝo" en latina, por pruvi, ke fandado povas produkti pli da energio ol ĝi sorbas. Kanado kaj Kazaĥio partoprenis mediada por Euratom kaj Rusio, respektive.

Post 6 jaroj de ITER Konsilio aprobis la unuan kompleksan reaktoro dezajno bazita sur establita fiziko kaj teknologio valoras $ 6 miliardoj. Tiam Usono retiriĝis de la konsorcio, kiu devigis al halve la kostoj kaj ŝanĝi la projekto. La rezulto estis la ITER-FEAT valoras $ 3 miliardoj., Sed vi povas atingi autogestionada reago, kaj la pozitiva ekvilibro de potenco.

En 2003, Usono denove aliĝis al la konsorcio, kaj Ĉinio anoncis sian deziron partopreni en ĝi. Rezulte, en mez-2005, la partneroj konsentis pri la konstruo de ITER en Cadarache en suda Francio. EU kaj Francio faris la duonon de la EUR 12.8 miliardoj, dum Japanio, Ĉinio, Sud-Koreio, Usono kaj Rusio - 10% ĉiu. Japanio provizas altan komponantojn enhavis instalado kostis IFMIF 1 miliardo destinita por la testo materialoj kaj havis la rajton starigi la sekva provo reaktoro. La tuta kosto de ITER inkludas la duonon de la kosto de 10-jara konstruado kaj duono - la 20 jaroj de operacio. Hindio iĝis la sepa membro de ITER malfrue 2005

La eksperimentoj estas por komenci en 2018 kun la uzo de hidrogeno por eviti la aktivigo de la magnetoj. Uzante la DT de plasmo ne atendas antaŭ 2026

Celo ITER - evoluigi 500 megawatt (almenaŭ por 400 sekundoj) uzante malpli ol 50 mW enigo potenco sen generi elektron.

Dvuhgigavattnaya Demo demonstracion planto produktos grandskala produktado de elektro sur permanenta bazo. Demo dezajno conceptual estos kompletigita de 2017, kaj ĝia konstruo komencos en 2024. Komenco okazos en 2033.

JETO

En 1978, la EU (Euratom, Svedio kaj Svislando) komencis komuna eŭropa JETO projekto en Britio. JETO estas nuntempe la plej granda mastruma Tokamak en la mondo. Tia reaktoro JT-60 funkcias en la japana Nacia Instituto de fandado, sed nur JETO povas uzi la deŭterio-tritio karburaĵo.

La reactor estis lanĉita en 1983 kaj estis la unua eksperimento en kiu kontrolita termonuklea fuzio al 16 Mw okazis en novembro 1991 dum sekundo 5 MW kaj stabilan povon al la deŭterio-tritio plasmo. Multaj eksperimentoj okazis studi la malsamaj hejtado cirkvitoj kaj aliaj teknikoj.

Plue plibonigoj koncernas la JETO pliigi lian kapablon. MAST kompaktan reaktoro disvolvas kun JETO kaj ITER estas parto de la projekto.

K-STAR

K-STAR - korea superconductores Tokamak Nacia Instituto por Fusion Studoj (NFRI) en Daejeon, kiu produktis lian unuan plasmon meze de 2008. Jen piloto projekto ITER, kiu estas la rezulto de internacia kunlaboro. Tokamak radiuso de 1,8 m - unua reactor uzante superconductores magnetoj Nb3Sn, la samaj kiu estos uzata en la ITER. Dum la unua fazo, kiu finiĝis en 2012, K-STAR devis pruvi la viabilidad de baza teknologioj kaj atingi plasmo pulso daŭro ĝis 20 sekundoj. En la dua fazo (2013-2017) efektivigas por studi lian modernigo longa pulsos de ĝis 300 s en H modon kaj transiro al tre AT-modo. La celo de la tria fazo (2018-2023) estas atingi alta rendimento kaj efikeco en la longa pulso modo. En paŝo 4 (2023-2025) estos provitaj DEMO teknologio. La aparato ne kapablas labori kun tritio DT kaj karburaĵo uzojn.

K-DEMO

Desegnita en kunlaboro kun la Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Usona Sekcio de Energio kaj la Suda korea Instituto NFRI, K-DEMO estu la sekva paŝo al la kreo de komerca reaktoroj post la ITER, kaj estos la unua centralo kapablaj de generi potencon al la elektra krado, nome, 1 milionoj kilovatoj por kelkaj semajnoj. Lia diametro estos 6.65 m, kaj ĝi havos litkovrilon modulo generas la projekto DEMO. La Ministerio de Eduko, Scienco kaj Teknologio de Koreio planas investi en ĝi pri biliono Korea won ($ 941 milionoj).

EAST

Ĉina piloto plibonigita superconductores Tokamak (EAST) en la Instituto de Fiziko en Ĉinio Hefee kreita hidrogeno plasmo temperaturo 50 milionoj ° C kaj konservis ĝin por 102 sekundoj.

TFTR

La usona laboratorio PPPL eksperimenta termonuklea reaktoro TFTR laboris de 1982 ĝis 1997. En decembro 1993, li iĝis la unua TFTR magneta Tokamak, kiu faris vastan eksperimentoj kun plasmo de deŭterio-tritio. En la sekva, la reactor produktis la rekordon dum la kontrolita potenco 10.7 Mw, kaj en 1995, la rekordo de la temperaturo estis atingita jonigitaj gasoj al 510 milionoj ° C. Tamen, la instalado ne sukcesis breakeven fandado povo, sed estas sukcese plenumis la celon de desegni la aparataro, farante signifan kontribuon al ITER.

LHD

LHD en la japana Nacia Instituto por fuzio en Toki, Gifu Prefecture, estis la plej granda stellarator en la mondo. Komencante la fandado reaktoro okazis en 1998, kaj li pruvis la kvaliton de plasmo enfermo, komparebla al aliaj gravaj instalaĵoj. Oni atingis 13.5 keV jono temperaturo (ĉirkaŭ 160 milionoj ° C) kaj la energio de 1.44 MJ.

Wendelstein 7-X

Post jaro de testado, de finoj de 2015, la heliumo temperaturo en mallonga tempo atingis 1 miliono ° C. En 2016 La termonuklea reaktoro kun hidrogeno plasmo uzante 2 MW, la temperaturo atingis 80 milionoj ° C dum kvarono de sekundo. W7-X stellarator estas la plej granda en la mondo kaj estas planita por esti en kontinua operacio por 30 minutoj. La kosto de la reactor sumiĝis al € 1 miliardo.

NIF

Nacia Ignition Facility (NIF) en estis kompletigita en marto 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) jaro. Uzante lia 192 radio laser, la NIF kapablas koncentrante 60 fojojn pli da energio ol ĉiu antaŭa laseron sistemo.

Malvarma fuzio

En marto 1989, du esploristoj, usonaj Stenli Pons kaj Martin Fleischmann brito, diris ili lanĉita simplan labortablo malvarma fandado reaktoro, operaciante ĉe ĉambra temperaturo. La procezo konsistis en elektrolizo de peza akvo uzante paladio elektrodo en kiu deŭterio kernoj koncentris kun alta denseco. La esploristoj argumentas ke produktas varmon, kiu povas esti klarigita nur laŭ nukleaj procezoj, kaj ankaŭ ekzistis flanko produktoj de sintezo, inkluzive de heliumo, tritio kaj neŭtronoj. Tamen, aliaj experimentadores ne reprodukti tiun sperton. La plejparto de la scienca komunumo ne kredas ke malvarma fuzio reaktoroj estas realaj.

Malalta energio nukleaj reagoj

Komencita de la asertoj de "malvarma fuzio" esploroj daŭrigis en la kampo de malalta energio nuklea reakcioj, kun kelkaj empiria subteno, sed ne estas ĝenerale akceptita scienca klarigo. Evidente, malforta nuklea interago (kaj ne forta forto, kiel en la nuklea fisio aŭ sintezo) estas uzataj por krei kaj preno de neŭtronoj. Eksperimentoj inkludas penetrado de hidrogeno aŭ deŭterio tra la katalizilo lito kaj la reago de la metalo. La esploristoj raporti la observita energio eldono. La ĉefa praktika ekzemplo estas la reago de hidrogeno kun nikelo pulvoro kun la varmego, la nombro de kiuj estas pli granda ol povas doni ajnan kemian reagon.