Els reactors de fusió que existeixen. El primer reactor de fusió

Avui dia, molts països estan prenent part en la investigació de fusió. Els líders són la Unió Europea, Estats Units, Rússia i el Japó, mentre que el programa de la Xina, el Brasil, el Canadà i Corea estan augmentant ràpidament. Inicialment, els reactors de fusió en els Estats Units i la Unió Soviètica s'han relacionat amb el desenvolupament d'armes nuclears i es va mantenir en secret fins a la conferència "Àtoms per a la pau", que es va celebrar a Ginebra el 1958. Després de la creació de la investigació tokamak Soviètica de la fusió nuclear en la dècada de 1970 s'ha convertit en la "gran ciència". No obstant això, el cost i la complexitat dels dispositius s'ha incrementat fins al punt que la cooperació internacional era l'única oportunitat d'avançar.

Els reactors de fusió en el món

Des de la dècada de 1970, el començament de la utilització comercial de l'energia de fusió es posposa constantment durant 40 anys. No obstant això, molt ha succeït en els darrers anys, fent d'aquest període pot escurçar-se.

diversos tokamaks construïts, incloent l'europeu JET, britànica i el pal de reactor termonuclear experimental TFTR a Princeton, EUA .. El projecte internacional ITER està actualment en construcció a Cadarache, França. Es convertirà en el tokamak més gran que funcionarà en els anys 2020. En 2030, la Xina es construirà CFETR, que superarà l'ITER. Mentrestant, la Xina porta a terme investigacions sobre un eix aquest tokamak superconductor experimental.

Els reactors de fusió d'un altre tipus - stellarators - també populars entre els investigadors. Un dels més grans, volant a l'esquerra, es va unir a l'Institut Nacional Japonès de la fusió el 1998. S'utilitza per buscar la millor configuració del confinament del plasma magnètic. Alemany Max Planck Institute per al període de 1988 a 2002, va realitzar una investigació sobre Wendelstein 7-AS reactor a Garching, i ara - a Wendelstein 7-X, la construcció va durar més de 19 anys. Una altra TJII stellarator operat a Madrid, Espanya. Al laboratori dels Estats Units Princeton física del plasma (PPPL), on es va construir el primer reactor de fusió nuclear d'aquest tipus el 1951, el 2008 es va aturar la construcció de NCSX causa dels excessius costos i la falta de fons.

A més, els èxits significatius en la investigació de la fusió inercial. Fons per a l'enfortiment Nacional d'Ignició (NIF) per valor de $ 7 mil milions a l'Laboratori Nacional Lawrence Livermore (LLNL), finançat per l'Administració Nacional de Seguretat Nuclear, es va completar el març de 2009, el làser Megajoule Francès (LMJ) va començar a treballar a l'octubre de 2014. Els reactors de fusió que utilitzen làser lliurats dins unes poques milionèsimes de segon aproximadament 2 milions de joules d'energia de la llum en una mida blanc de diversos mil·límetres per iniciar la fusió nuclear. El principal objectiu de la NIF i LMJ és la investigació per donar suport als programes nacionals d'armes nuclears.

ITER

El 1985, la Unió Soviètica va proposar la construcció d'una nova generació tokamak juntament amb Europa, el Japó i els Estats Units. El treball es va realitzar sota els auspicis de l'OIEA. En el període de 1988 a 1990 es van crear els primers esborranys del Reactor Experimental Termonuclear Internacional de l'ITER, que també significa "camí" o "viatge" a Amèrica, amb la finalitat de demostrar que la fusió pot produir més energia de la que absorbeix. Canadà i Kazakhstan va participar intervingudes per Euratom i Rússia, respectivament.

Després de 6 anys de Consell de l'ITER van aprovar el primer disseny del reactor complex basat en la física i la tecnologia per valor de $ 6000000000000 establerta. A continuació, els EUA es va retirar del consorci, el que va obligar a reduir a la meitat els costos i canviar el projecte. El resultat va ser l'ITER-FEAT un valor de $ 3 mil milions., No obstant això, es pot aconseguir una reacció auto-sostenible, i el balanç positiu d'energia.

El 2003, els Estats Units, un cop més es va unir al consorci, i la Xina ha anunciat el seu desig de participar-hi. Com a resultat d'això, a mitjans de 2005, els socis van acordar la construcció de l'ITER a Cadarache, al sud de França. UE i França han fet la meitat dels 12,8 mm d'euros, mentre que el Japó, la Xina, Corea del Sud, Estats Units i Rússia - 10% cadascun. Japó ofereix components d'alta contenien cost d'instal·lació IFMIF 1000000000 destinats als materials de prova i tenia el dret d'erigir el següent reactor de prova. El cost total de l'ITER inclou la meitat del cost d'una construcció de 10 anys i mig - en 20 anys d'operació. Índia es va convertir en el setè membre de l'ITER a finals de 2005

Els experiments són per començar el 2018 amb l'ús d'hidrogen per tal d'evitar l'activació dels imants. Utilitzant el plasma DT no s'espera abans de 2026

Propòsit ITER - Desenvolupar un megawatt 500 (almenys durant 400 segons) usant la potència d'entrada de menys de 50 mW sense generar electricitat.

Dvuhgigavattnaya planta de demostració Demostració produirà a gran escala d' producció d'energia elèctrica de manera permanent. disseny conceptual de demostració es completarà el 2017, i la seva construcció s'iniciarà en l'any 2024. Sortida tindrà lloc a 2033.

JET

El 1978, la Unió Europea (Euratom, Suècia i Suïssa) han iniciat un projecte europeu JET conjunta al Regne Unit. JET és actualment el major tokamak operatiu al món. Tal reactor JT-60 opera a l'Institut Nacional de fusió japonesa, però només JET pot utilitzar el combustible de deuteri i triti.

El reactor es va posar en marxa el 1983 i va ser el primer experiment en què la fusió termonuclear controlada a 16 MW es va dur a terme al novembre de 1991 per a un segon 5 MW i energia estable al plasma de deuteri i triti. Molts experiments s'han dut a terme per estudiar els circuits de calefacció i altres tècniques diferents.

Altres millores es refereixen a la JET augmentar la seva capacitat. reactor compacte pal es va desenvolupar amb JET i l'ITER és part del projecte.

K-STAR

K-STAR - Institut Coreà superconductor Tokamak Nacional d'Estudis de fusió (NFRI) a Daejeon, el que va produir el seu primer plasma a mitjans de 2008. Es tracta d'un projecte pilot ITER, que és el resultat de la cooperació internacional. ràdio Tokamak de 1,8 m - primer reactor emprant imants superconductors Nb3Sn, la mateixa que serà utilitzada en l'ITER. Durant la primera fase, que va finalitzar el 2012, K-STAR havia de demostrar la viabilitat de tecnologies bàsiques i aconseguir la durada del pols de plasma a 20 segons. En la segona fase (2013-2017) es porta a terme per estudiar la seva modernització polsos llargs de fins a 300 s en la manera d'H, i la transició a altament AT-manera. El propòsit de la tercera fase (2018-2023) és aconseguir un alt rendiment i l'eficiència en la manera de pols llarg. En el pas 4 (2023-2025) es posarà a prova la tecnologia de DEMO. El dispositiu no és capaç de treballar amb els usos DT triti i de combustible.

K-DEMO

Dissenyat en col·laboració amb el Laboratori de Física de Plasma de Princeton (PPPL) Departament d'Energia dels Estats Units i l'Institut NFRI de Corea del Sud, K-DEMO ha de ser el següent pas cap a la creació de reactors comercials després de l'ITER, i serà la primera planta d'energia capaç de generar energia a la xarxa elèctrica, és a dir, 1 milió de quilowatts a unes poques setmanes. El seu diàmetre serà 6,65 m, i tindrà un mòdul de manta generada pel DEMO projecte. El Ministeri d'Educació, Ciència i Tecnologia de Corea té previst invertir-hi al voltant d'un bilió de won coreà ($ 941 milions).

AQUEST

pilot xinès tokamak millorat superconductor (aquest) a l'Institut de Física a la Xina Hefee creat temperatura del plasma d'hidrogen de 50 milions ° C i es manté durant 102 segons.

TFTR

El PPPL laboratori del reactor termonuclear experimental TFTR nord-americà va treballar 1982-1997. Al desembre de 1993, es va convertir en la primera tokamak magnètic TFTR, el que va fer extensos experiments amb un plasma de deuteri i triti. En el següent, el reactor va produir el disc, mentre que la potència controlada 10,7 MW, i el 1995, el registre de la temperatura es va aconseguir gas ionitzat a 510 milions ° C. No obstant això, la instal·lació no va tenir èxit l'energia de fusió d'equilibri, però s'ha complert amb èxit l'objectiu de dissenyar el maquinari, el que fa una contribució significativa per a l'ITER.

LHD

LHD a l'Institut Nacional Japonesa per a la fusió nuclear a Toki, Prefectura de Gifu, va ser el més gran stellarator al món. Posada en marxa del reactor de fusió es va dur a terme el 1998, i ha demostrat la qualitat de confinament del plasma, comparable a altres instal·lacions principals. Es va aconseguir 13,5 temperatura ió keV (al voltant de 160 milions ° C) i l'energia de 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Després d'un any de la prova, a partir de finals de 2015, la temperatura d'heli en un breu període de temps ha arribat a 1 milió ° C. En 2016, el reactor termonuclear amb un plasma d'hidrogen usant un MW 2, la temperatura va arribar als 80 milions ° C durant un quart de segon. W7-X stellarator és la més gran del món i està previst que estigui en funcionament continu durant 30 minuts. El cost del reactor va ascendir a 1 mil milions d '€.

NIF

National Ignition Facility (NIF) en es va completar el març de 2009, el Laboratori Nacional Lawrence Livermore (LLNL) anys. Usant les seves 192 raigs làser, el NIF és capaç de concentrar 60 vegades més energia que qualsevol sistema de làser anterior.

La fusió freda

Al març de 1989, dos investigadors, Americana Stenli Pons i Martin Fleischmann britànic, van dir que han posat en marxa un reactor de fusió freda escriptori senzill, operant a temperatura ambient. El procés va consistir en l'electròlisi d'aigua pesada utilitzant un elèctrode de pal·ladi en què nuclis de deuteri es van concentrar amb una alta densitat. Els investigadors sostenen que produeix calor, que pot explicar-se només en termes de processos nuclears, així com havia productes secundaris de la síntesi, incloent l'heli, el triti i neutrons. No obstant això, altres experimentadors no van poder replicar aquesta experiència. La major part de la comunitat científica no creu que els reactors de fusió en fred són reals.

Les reaccions nuclears de baixa energia

Iniciada per les reivindicacions de la investigació "fusió freda", va continuar en el camp de la baixa energia de reaccions nuclears, amb algun suport empíric, però no està generalment acceptat l'explicació científica. Evidentment, la debilitat de les interaccions nuclears (i no una força forta, igual que en la fissió nuclear o de síntesi) s'utilitzen per crear i captura de neutrons. Els experiments inclouen penetració d'hidrogen o deuteri a través del llit catalitzador i la reacció amb el metall. Els investigadors informen de l'alliberament d'energia observada. El principal exemple pràctic és la reacció de l'hidrogen amb un pols de níquel amb la calor, el nombre dels quals és més gran que pot donar qualsevol reacció química.