Fusjonsreaktorer i verden. Den første fusjonsreaktor

I dag er mange land deltar i fusjon forskning. Lederne er EU, USA, Russland og Japan, mens Kinas program, Brasil, Canada og Korea øker raskt. I første omgang har fusjonsreaktorer i USA og Sovjetunionen vært knyttet til utvikling av atomvåpen, og forble en hemmelighet helt til konferansen "Atoms for Peace", som ble holdt i Genève i 1958. Etter opprettelsen av Sovjet tokamak forskning på kjernefysisk fusjon i 1970 har det blitt "big science". Men kostnadene og kompleksiteten av enhetene har økt til det punktet at det internasjonale samarbeidet var den eneste muligheten til å gå videre.

Fusjonsreaktorer i verden

Siden 1970-tallet, er i begynnelsen av kommersiell bruk av fusjonsenergi stadig utsatt i 40 år. Men mye har skjedd de siste årene, noe som gjør denne perioden kan bli forkortet.

Bygget flere tokamaks, inkludert JET europeiske, britiske og MAST Thermo Experimental Reactor TFTR i Princeton, USA. Den internasjonale ITER-prosjektet er under bygging i Cadarache, Frankrike. Det vil bli den største tokamak som vil fungere i årene 2020. I 2030 vil Kina bli bygget CFETR, som vil overgå ITER. I mellomtiden, Kina forsker på en eksperimentell superledende tokamak EAST.

Fusjonsreaktorer annen type - stellarators - også populære blant forskere. En av de største, LHD, sluttet den japanske National Institute for Fusion i 1998. Den brukes til å søke etter den beste utforming av den magnetiske plasma innesperring. Tyske Max Planck instituttet i perioden 1988-2002, utført forskning på Wendelstein 7-AS reaktoren i Garching, og nå - i Wendelstein 7-X, bygging av som varte mer enn 19 år. En annen stellarator TJII operert i Madrid, Spania. I USA Princeton laboratorium plasmafysikk (PPPL), hvor han bygde den første kjernefysisk fusjon reaktoren av denne typen i 1951, i 2008 stoppet det bygging av NCSX grunn av kostnadsoverskridelser og manglende finansiering.

I tillegg betydelige prestasjoner i forskning av treghet fusjon. Bygningen National Ignition Facility (NIF) verdt $ 7000 millioner ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), finansiert av National Nuclear Security Administration, ble gjennomført i mars 2009, den franske Laser megajoule (LMJ) startet arbeidet i oktober 2014. Fusjonsreaktorer ved hjelp av lasere som leveres i løpet av noen billionths av et sekund ca 2 millioner Joule lysenergi ved en målstørrelse på flere millimeter for å starte kjernefusjon. Hovedmålet med NIF og LMJ er forskning å støtte nasjonale kjernefysiske våpenprogrammer.

ITER

I 1985 foreslo Sovjetunionen til å bygge neste generasjon tokamak sammen med Europa, Japan og USA. Arbeidet ble gjennomført i regi av IAEA. I perioden fra 1988 til 1990 så det skapte de første utkast av International Thermo Experimental Reactor ITER, noe som også betyr "vei" eller "reise" i latin, for å bevise at fusjon kan produsere mer energi enn det absorberer. Canada og Kasakhstan deltok formidlet av Euratom og Russland, henholdsvis.

Etter godkjent 6 år med ITER Rådets første komplekse reaktoren design basert på etablert fysikk og teknologi verdt $ 6000 millioner. Da USA trakk seg fra konsortiet, som tvinges til å halvere kostnadene og endre prosjektet. Resultatet ble ITER-FEAT verdt $ 3 milliarder., Men du kan oppnå en selvdrevet reaksjon, og den positive maktbalansen.

I 2003, USA nok en gang ble med i konsortiet, og Kina kunngjorde sitt ønske om å delta i den. Som et resultat, i midten av 2005, partnerne enige om byggingen av ITER på Cadarache i Sør-Frankrike. EU og Frankrike har gjort halvparten av EUR 12,8 milliarder, mens Japan, Kina, Sør-Korea, USA og Russland - 10% hver. Japan gir høye komponenter inneholdt installasjonen koste IFMIF milliard ment for prøvemateriale og hadde rett til å oppføre neste test reaktoren. Den totale kostnaden for ITER omfatter halvparten av prisen av en 10-års bygging og halvparten - på 20 års drift. India ble den syvende medlem av ITER i slutten av 2005

Forsøkene er til å begynne i 2018 med bruk av hydrogen for å unngå aktivering av magnetene. Bruke DT plasma ventes ikke før 2026

Formål ITER - utvikle et 500 megawatt (i det minste i 400 sekunder) ved bruk av mindre enn 50 mW inngangseffekt uten å generere elektrisitet.

Dvuhgigavattnaya demo demonstrasjonsanlegg vil produsere storskala produksjon av elektrisk kraft på en permanent basis. Demo konseptuell design skal være ferdig innen 2017, og byggingen vil starte i 2024. Start vil finne sted i 2033.

JET

I 1978 har EU (Euratom, Sverige og Sveits) startet et felles europeisk JET-prosjektet i Storbritannia. JET er i dag den største drifts tokamak i verden. En slik reaktor JT-60 opererer i den japanske National Institute of fusion, men bare JET kan benytte deuterium-tritium brensel.

Reaktoren ble lansert i 1983, og var den første eksperiment hvor kontrollert Termonukleær til 16 MW ble holdt i november 1991 i en annen 5 MW og stabil strøm til deuterium-tritium plasma. Mange forsøk har blitt gjennomført for å studere de ulike varmekretser og andre teknikker.

Ytterligere forbedringer bekymring JET øke sin kapasitet. MAST kompakt reaktor er utviklet med JET og ITER er en del av prosjektet.

K-STAR

K-STAR - koreansk superledende tokamak Statens institutt for Fusion Studies (NFRI) i Daejeon, som produserte sin første plasma i midten av 2008. Dette er et pilotprosjekt ITER, som er et resultat av internasjonalt samarbeid. Tokamak radius på 1,8 m - første reaktor ved anvendelse av superledende magneter Nb3Sn, den samme som vil bli brukt i den ITER. I den første fasen, som endte i 2012, K-STAR måtte bevise levedyktigheten til grunnleggende teknologier og for å oppnå plasma pulsvarigheten til 20 sekunder. I den andre fasen (2013-2017) blir utført for å studere dens modernisering lange pulser på opp til 300 s i H-funksjon, og overgang til høyt AT-modus. Formålet med den tredje fase (2018-2023) er å oppnå høy ytelse og effektivitet i det lange pulsmodus. I trinn 4 (2023-2025) blir testet DEMO teknologi. Anordningen er ikke i stand til å arbeide med tritium DT og drivstoff.

K-DEMO

Utviklet i samarbeid med Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) US Department of Energy og Sør-Korea Institute NFRI bør K-DEMO være neste skritt mot etableringen av kommersielle reaktorer etter ITER, og vil være det første kraftverket i stand til å generere strøm til strømnettet, nemlig 1 million kilowatt til noen få uker. Dens diameter vil være 6,65 m, og det vil ha et teppe modul generert av prosjektet DEMO. Ministry of Education, Science and Technology i Korea planlegger å investere i det om en billion koreanske won ($ 941 millioner).

EAST

Kinesisk forbedret eksperimentelle superledende tokamak (EAST) i Institute of Physics i Kina Hefee laget hydrogenplasma temperatur på 50 millioner ° C og holdt det for 102 sekunder.

TFTR

Den amerikanske laboratoriet PPPL eksperimentell termonukleære reaktoren TFTR arbeidet 1982-1997. I desember 1993 ble han den første TFTR magnetiske tokamak, noe som gjorde omfattende eksperimenter med en plasma av deuterium-tritium. I det følgende, fremstilles i reaktoren posten mens den kontrollerte kraft 10,7 MW, og i 1995 ble det registrering av den temperatur som oppnås ionisert gass til 510 millioner ° C. Imidlertid gjorde installasjonen ikke lykkes breakeven fusjonskraft, men er vellykket oppfylt målet om å designe maskinvaren, noe som gjør et betydelig bidrag til ITER.

LHD

LHD i den japanske National Institute for kjernefysisk fusjon i Toki, Gifu Prefecture, var den største stellarator i verden. Starte fusjon reaktoren fant sted i 1998, og han har vist at kvaliteten på plasma innesperring, kan sammenlignes med andre store installasjoner. Det ble oppnådd 13,5 keV ion temperatur (ca. 160 millioner ° C) og energien til 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Etter et år med testing, som begynner i slutten av 2015, har helium temperatur i en kort tid nådde 1 million ° C. I 2016 fysisk reaktor med et hydrogenplasma under anvendelse av en 2 MW, temperaturen nådde 80 millioner ° C i et kvart sekund. W7-X stellarator er den største i verden, og er planlagt å være i kontinuerlig drift i 30 minutter. Kostnaden av reaktoren utgjorde € 1 milliard.

NIF

National Ignition Facility (NIF) ble gjennomført i mars 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) år. Ved hjelp av sin 192 laserstråler, er det NIF i stand til å konsentrere 60 ganger mer energi enn noen tidligere lasersystem.

kald fusjon

I mars 1989, to forskere, amerikansk Stenli Pons og Martin Fleischmann brite, sier de har lansert et enkelt desktop kald fusjon reaktoren, som opererer ved romtemperatur. Fremgangsmåten besto i elektrolyse av tungt vann under anvendelse av en palladium-elektrode i hvilken deuterium-kjerner ble konsentrert med en høy tetthet. De forskere hevder at produserer varme, noe som kan forklares bare i form av kjerneprosesser, så vel som det var biprodukter fra syntese, inkludert helium, tritium og nøytroner. Men andre forskere klart å gjenskape denne opplevelsen. Mesteparten av det vitenskapelige samfunn tror ikke at kald fusjonsreaktorer er reelle.

Lavenergikjernefysiske reaksjoner

Initiert av påstander om "kald fusjon" forskningen fortsatt innen lavenergi kjernefysiske reaksjoner, med noen empirisk støtte, men er ikke generelt akseptert vitenskapelig forklaring. Øyensynlig er svake vekselvirkninger i kjernen (og ikke en sterk kraft, som i kjernefisjon eller syntese) som brukes til å lage og innfanging av nøytroner. Eksperimenter omfatter gjennomtrengning av hydrogen eller deuterium gjennom katalysatorskiktet og reaksjonen med metallet. Forskerne rapporterer den observerte energifrigjøring. Hoved praktisk eksempel er reaksjonen av hydrogen med et nikkelpulver med varmen, hvis antall er større enn det som kan gi en hvilken som helst kjemisk reaksjon.