Fusion reactoren in de wereld. De eerste fusiereactor

Vandaag de dag zijn veel landen nemen deel aan het fusieonderzoek. De leiders zijn de Europese Unie, de Verenigde Staten, Rusland en Japan, terwijl China's programma, Brazilië, Canada en Korea neemt snel toe. In eerste instantie hebben fusiereactoren in de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie in verband gebracht met de ontwikkeling van nucleaire wapens en bleef geheim tot de conferentie "Atoms for Peace", die in 1958 in Genève werd gehouden. Na de oprichting van de Sovjet-tokamak onderzoek van kernfusie in de jaren 1970 is het uitgegroeid tot "big science". Maar de kosten en de complexiteit van de apparaten is toegenomen tot het punt dat de internationale samenwerking was de enige mogelijkheid om verder te gaan.

Fusion reactoren in de wereld

Sinds de jaren 1970, is het begin van het commerciële gebruik van fusie-energie voortdurend uitgesteld 40 jaar. Toch is er veel gebeurd in de afgelopen jaren, het maken van deze periode kan worden ingekort.

Gebouwd verschillende tokamaks, met inbegrip van het JET-Europese, Britse en MAST thermonucleaire experimentele reactor TFTR in Princeton, USA. De internationale ITER-project is momenteel in aanbouw in Cadarache, Frankrijk. Het zal de grootste tokamak dat zal werken in de jaren 2020 geworden. In 2030 zal China worden gebouwd CFETR, die de ITER zal overtreffen. Ondertussen, China doet onderzoek naar een experimentele supergeleidende tokamak EAST.

Fusiereactoren ander type - stellaratoren - ook populair onder onderzoekers. Een van de grootste, LHD, lid van de Japanse National Institute for Fusion in 1998. Het wordt gebruikt om te zoeken naar de beste configuratie van de magnetische plasma opsluiting. Duitse Max Planck Instituut in de periode van 1988 tot 2002 onderzoek gedaan naar de Wendelstein 7-AS reactor in Garching, en nu - op Wendelstein 7-X, waarvan de bouw duurde meer dan 19 jaar. Een ander stellarator TJII gebruikt in Madrid, Spanje. In de Verenigde Staten Princeton laboratorium plasmafysica (PPPL), waar hij de eerste kernfusiereactor van dit type gebouwd in 1951, in 2008 gestopt met de bouw van NCSX als gevolg van kostenoverschrijdingen en het gebrek aan financiering.

Bovendien, aanzienlijke successen in het onderzoek van inertiële fusie. Building National Ignition Facility (NIF) ter waarde van $ 7 miljard aan het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), gefinancierd door de National Nuclear Security Administration, is in maart 2009 voltooid, de Franse Laser megajoule (LMJ) begon het werk in oktober 2014. Fusiereactoren met behulp van lasers geleverd binnen een paar miljardste van een seconde ongeveer 2 miljoen joules van lichtenergie op een beoogde omvang van enkele millimeters tot kernfusie te starten. De belangrijkste doelstelling van NIF en LMJ is het onderzoek van de nationale nucleaire wapens programma's te ondersteunen.

ITER

In 1985, de Sovjet-Unie voorgesteld om een volgende generatie tokamak samen te bouwen met Europa, Japan en de Verenigde Staten. Het werk werd uitgevoerd onder auspiciën van de IAEA. In de periode van 1988 tot 1990 werd gemaakt van de eerste ontwerpen van de internationale thermonucleaire experimentele reactor ITER, wat ook betekent "weg" of "reizen" in het Latijn, om die fusie te bewijzen kan meer energie produceren dan het absorbeert. Canada en Kazachstan nam deel gemedieerd door Euratom en Rusland, respectievelijk.

Na 6 jaar van de ITER-Raad keurde het eerste complex reactor ontwerp op basis van vastgestelde fysica en technologie ter waarde van $ 6 miljard. Vervolgens trok de VS van het consortium, dat gedwongen om de kosten te halveren en verander het project. Het resultaat was de ITER-FEAT ter waarde van $ 3 miljard., Maar je kunt een zichzelf in stand houdende reactie, en het positieve saldo van de macht te bereiken.

In 2003, de Verenigde Staten weer toegetreden tot het consortium, en China aangekondigd hun wens om deel te nemen. Als gevolg hiervan, medio 2005, de partners overeenstemming bereikt over de bouw van ITER in Cadarache in Zuid-Frankrijk. EU en Frankrijk hebben de helft van de 12,8 miljard euro uitbetaald, terwijl Japan, China, Zuid-Korea, de Verenigde Staten en Rusland - 10% elk. Japan biedt een hoge componenten bevatte installatiekosten IFMIF 1 miljard bestemd voor de test materialen en het recht had om de volgende test reactor te richten. De totale kosten van ITER omvat helft van de kosten van een constructie van 10 jaar en de helft - 20 jaar van de exploitatie. India werd het zevende lid van ITER eind 2005

De proefnemingen moeten beginnen in 2018 met behulp van waterstof om de activering van de magneten te voorkomen. Met behulp van de DT plasma wordt niet verwacht vóór 2026

Doel ITER - ontwikkelen van een 500 megawatt (tenminste 400 seconden) met minder dan 50 mW ingangsvermogen zonder elektriciteit.

Dvuhgigavattnaya demonstratie fabriek zal op grote schaal te produceren productie van elektriciteit op een permanente basis. Demo conceptueel ontwerp zal worden afgerond in 2017, en de bouw zal starten in 2024. Start zal plaatsvinden in 2033.

JET

In 1978 hebben de EU (Euratom, Zweden en Zwitserland) een gezamenlijke Europese JET-project in het Verenigd Koninkrijk gestart. JET is momenteel de grootste operationele tokamak ter wereld. Een dergelijke reactor JT-60 is actief in de Japanse National Institute of fusie, maar alleen JET kan het deuterium-tritium brandstof te gebruiken.

De reactor werd in 1983 en was het eerste experiment waarbij gereguleerde kernfusie tot 16 MW in november 1991 werd voor een tweede 5 MW en stabiele stroom van de deuterium-tritium plasma. Veel experimenten zijn uitgevoerd de verschillende verwarmingscircuits en andere technieken om te studeren.

Verdere verbeteringen hebben betrekking op de JET verhogen de capaciteit. MAST compacte reactor ontwikkeld JET en ITER is onderdeel van het project.

K-STAR

K-STAR - Koreaans supergeleidende tokamak Rijksinstituut voor Fusion Studies (NFRI) in Daejeon, die zijn eerste plasma medio 2008 geproduceerd. Dit is een pilot project ITER, die het gevolg is van internationale samenwerking. Tokamak straal van 1,8 m - eerste reactor onder toepassing supergeleidende magneten Nb3Sn, dezelfde die wordt gebruikt in de ITER. Tijdens de eerste fase, die eindigde in 2012, K-STAR moest de levensvatbaarheid van fundamentele technologie te bewijzen en verblijfsduur plasmapuls bereiken 20 seconden. In de tweede fase (2013-2017) wordt uitgevoerd om de modernisering lange pulsen tot 300 s in de stand H en transitieonderzoek tot zeer AT-modus. Het doel van de derde fase (2018-2023) is een hoge prestatie en efficiëntie op lange pulsmodus bereiken. In stap 4 (2023-2025) worden getest DEMO technologie. Het apparaat is niet in staat te werken met tritium DT en brandstof toepassingen.

K-DEMO

Ontworpen in samenwerking met de Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) US Department of Energy en de Zuid-Koreaanse Instituut NFRI, moet K-DEMO de volgende stap in de richting van de commerciële reactoren na de ITER, en zal de eerste elektriciteitscentrale in staat is het genereren van macht aan het elektriciteitsnet te zijn, te weten, 1.000.000 kilowatt tot een paar weken. Zijn diameter zal zijn 6,65 m, en het zal een deken module gegenereerd door het project DEMO hebben. Het ministerie van Onderwijs, Wetenschap en Technologie van Korea is van plan om te investeren in het ongeveer een biljoen Koreaanse won ($ 941.000.000).

EAST

Chinese proef verbeterde supergeleidende tokamak (EAST) in het Institute of Physics in China Hefee gemaakt waterstofplasmabehandeling temperatuur 50.000.000 ° C en hield het gedurende 102 seconden.

TFTR

De Amerikaanse laboratorium PPPL experimentele thermonucleaire reactor TFTR gewerkt 1982-1997. In december 1993 werd hij de eerste TFTR magnetische tokamak, die een uitgebreide experimenten gemaakt met een plasma van deuterium-tritium. Hierna de reactor geproduceerde plaat terwijl de geregelde Power 10,7 MW, en in 1995 het record van de temperatuur werd bereikt geïoniseerd gas 510 miljoen ° C Echter, de installatie niet lukt breakeven fusie-energie, maar is het doel van het ontwerpen van de hardware, het maken van een belangrijke bijdrage aan ITER met succes vervuld.

LHD

LHD in de Japanse Nationale Instituut voor kernfusie in Toki, Gifu Prefecture, was de grootste stellerator in de wereld. Het starten van de fusiereactor vond plaats in 1998, en hij heeft de kwaliteit van de plasma-opsluiting, vergeleken met andere belangrijke installaties aangetoond. Werd bereikt 13,5 keV ionentemperatuur (ongeveer 160 miljoen ° C) en de energie van 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Na een jaar van testen, te beginnen in het najaar van 2015 heeft de helium temperatuur in korte tijd bereikte 1.000.000 ° C. 2016 De thermische reactor met een waterstofplasma met een 2 MW, de temperatuur bereikte 80 miljoen ° C gedurende een kwart seconde. W7-X stellarator is de grootste in de wereld en is gepland om in continu bedrijf gedurende 30 minuten. De kosten van de reactor bedroeg € 1 miljard.

NIF

National Ignition Facility (NIF) in werd in maart 2009 Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) jaar afgerond. Met behulp van de 192 laserstralen, de NIF is in staat om zich te concentreren 60 keer meer energie dan alle vorige lasersysteem.

Cold Fusion

In maart 1989, twee onderzoekers, Amerikaanse Stenli Pons en Martin Fleischmann Brit, zei dat ze een eenvoudige desktop koude fusiereactor gelanceerd, die werkt bij kamertemperatuur. De werkwijze bestond uit elektrolyse van zwaar water met een palladium elektrode waarin deuteriumkernen werden geconcentreerd met een hoge dichtheid. De onderzoekers stellen dat warmte, die kan worden verklaard in termen van nucleaire processen, en er bijproducten van de synthese, zoals helium, tritium en neutronen produceert. Echter, andere onderzoekers niet in geslaagd om deze ervaring te repliceren. Het grootste deel van de wetenschappelijke gemeenschap gelooft niet dat koude fusie reactoren zijn echt.

Lage energie kernreacties

Op initiatief van de claims van "cold fusion" onderzoek voortgezet in het gebied van lage energie nucleaire reacties, met enkele empirische steun, maar is niet algemeen aanvaarde wetenschappelijke verklaring. Blijkbaar zwakke nucleaire interacties (en geen sterke kracht, zoals bij kernsplitsing of synthesegas) worden gebruikt voor het maken en vangst van neutronen. Experimenten omvatten binnendringen van waterstof of deuterium door het katalysatorbed en de reactie met het metaal. De onderzoekers melden de waargenomen energie release. Het belangrijkste praktische voorbeeld is de reactie van waterstof met een nikkelpoeder met warmte, waarvan het aantal groter is dan kan elke chemische reactie.