مفاعلات الاندماج في العالم. مفاعل الانصهار الأول

اليوم، العديد من البلدان ويشارك في بحوث الاندماج. قادة والاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة وروسيا واليابان، في حين أن برنامج الصين والبرازيل وكندا وكوريا تتزايد بشكل سريع. في البداية، وقد تم ربط مفاعلات الاندماج في الولايات المتحدة والاتحاد السوفياتي لتطوير الأسلحة النووية وبقي سريا حتى مؤتمر "الذرة من أجل السلام"، الذي عقد في جنيف في عام 1958. بعد إنشاء البحوث توكاماك السوفياتي من الاندماج النووي في 1970s أصبح "علم كبير". ولكن تكلفة وتعقيد الأجهزة قد زاد إلى درجة أن التعاون الدولي كان الفرصة الوحيدة للمضي قدما.

مفاعلات الاندماج في العالم

منذ 1970s، بداية من الاستخدام التجاري للطاقة الانصهار تم تأجيل مستمر لمدة 40 عاما. ومع ذلك، حدث الكثير في السنوات الأخيرة، مما يجعل هذه الفترة قد تقصر.

بنيت عدة tokamaks، بما في ذلك JET الأوروبية والبريطانية وMAST المفاعل النووي الحراري التجريبي TFTR في برينستون، الولايات المتحدة الأمريكية. مشروع ITER الدولي قيد الإنشاء في كاداراش، فرنسا حاليا. وسوف تصبح أكبر توكاماك التي ستعمل في السنوات 2020. في عام 2030، والصين ستبنى CFETR، والتي سوف تتجاوز ITER. وفي الوقت نفسه، الصين تجري ابحاثا على EAST فائقة التوصيل توكاماك التجريبية.

مفاعلات الاندماج نوع آخر - stellarators - أيضا شعبية بين الباحثين. وانضم واحدة من أكبر، LHD المعهد الوطني الياباني لل انصهار في عام 1998. يتم استخدامه للبحث عن أفضل تكوين الحبس البلازما المغناطيسي. ، أجرى معهد ماكس بلانك الألماني للفترة 1988-2002 الأبحاث على في Wendelstein 7-AS مفاعل في جارشنج، والآن - في في Wendelstein 7-X، وبناء التي استمرت أكثر من 19 عاما. TJII آخر stellarator تعمل في مدريد، اسبانيا. في الولايات المتحدة الأمريكية برينستون مختبر فيزياء البلازما (PPPL)، حيث قام ببناء أول مفاعل الاندماج النووي من هذا النوع في عام 1951، في عام 2008، توقف بناء NCSX بسبب ارتفاع التكاليف ونقص التمويل.

وبالإضافة إلى ذلك، إنجازات كبيرة في مجال البحوث من الانصهار بالقصور الذاتي. البناء الوطني الإشعال مرفق (الجبهة القومية الإسلامية) بقيمة 7 مليارات $ في مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL)، بتمويل من الإدارة الوطنية للأمن النووي، واكتمل في مارس 2009، الليزر الميغاجول الفرنسية (يزر مايكروجيت) بدأت العمل في أكتوبر 2014. مفاعلات الاندماج النووي باستخدام الليزر تسليمها في غضون بضعة أجزاء من البليون من الثانية ما يقرب من 2 مليون جول من الطاقة الضوئية في حجم الهدف من عدة مليمترات لبدء الاندماج النووي. والهدف الرئيسي من الجبهة القومية الإسلامية ويزر مايكروجيت هو البحث لدعم البرامج الوطنية الأسلحة النووية.

ITER

في عام 1985، اقترح الاتحاد السوفيتي لبناء توكاماك الجيل المقبل جنبا إلى جنب مع أوروبا واليابان والولايات المتحدة. أجري العمل تحت إشراف الوكالة الدولية. في الفترة 1988-1990 تم إنشاؤه المسودات الأولى للأممية المفاعل النووي الحراري التجريبي لايتر، وهو ما يعني أيضا "الطريق" أو "السفر" في اللاتينية، من أجل إثبات أن الاندماج يمكن أن تنتج طاقة أكثر مما تمتص ذلك. كندا وكازاخستان أخذت بوساطة جزئيا الأوروبية للطاقة الذرية وروسيا، على التوالي.

بعد 6 سنوات من مجلس ITER وافقت أول تصميم مفاعل المعقدة القائمة على الفيزياء والتكنولوجيا بقيمة 6 مليارات $ المعمول بها. ثم انسحبت الولايات المتحدة من الكونسورتيوم الذي اضطر لخفض التكاليف وتغيير المشروع. وكانت النتيجة ITER-FEAT يستحق 3000000000 $، ولكن يمكنك تحقيق رد فعل مكتفية ذاتيا، والتوازن الإيجابي للسلطة.

في عام 2003، انضمت الولايات المتحدة مرة أخرى الكونسورتيوم، وأعلنت الصين عن رغبتها في المشاركة فيه. ونتيجة لذلك، في منتصف عام 2005، اتفق الشركاء على بناء ITER في كاداراش في جنوب فرنسا. جعلت الاتحاد الأوروبي وفرنسا نصف 12800000000 EUR، في حين أن اليابان والصين وكوريا الجنوبية والولايات المتحدة وروسيا - 10٪ لكل منهما. تقدم اليابان مكونات عالية الواردة تكلفة تركيب مليار IFMIF 1 مخصصة لمواد الاختبار، وكان الحق في إقامة المفاعل الاختبار التالي. التكلفة الإجمالية للITER تشمل نصف تكلفة البناء 10 سنوات ونصف - في 20 سنوات من العمل. أصبحت الهند العضو السابع من ITER في أواخر عام 2005

التجارب هي أن تبدأ في 2018 مع استخدام الهيدروجين من أجل تجنب تفعيل المغناطيس. باستخدام البلازما DT ليس من المتوقع قبل 2026

الغرض ITER - تطوير 500 ميجاوات (على الأقل لمدة 400 ثانية) باستخدام أقل من 50 ميغاواط مدخلات الطاقة دون توليد الكهرباء.

ومصنع المظاهرة Dvuhgigavattnaya تجريبي تنتج على نطاق واسع إنتاج الكهرباء على أساس دائم. سيتم الانتهاء من التصميم النظري التجريبي بحلول عام 2017، وسوف يبدأ بنائه في عام 2024. وبداية عقده في 2033.

JET

في عام 1978، والاتحاد الأوروبي (يوراتوم والسويد وسويسرا) قد بدأت مشروع JET أوروبي مشترك في المملكة المتحدة. JET هو حاليا أكبر توكاماك التشغيل في العالم. مثل مفاعل JT-60 تعمل في المعهد الوطني الياباني للانصهار، ولكن JET فقط قد تستخدم وقود الديوتريوم والتريتيوم.

وبدأ المفاعل في عام 1983 وكان التجربة الأولى التي عقدت تسيطر اندماج نووي حراري إلى 16 ميجاوات في نوفمبر 1991 لالثاني 5 ميغاواط ومستقرة من الطاقة إلى البلازما الديوتيريوم والتريتيوم. وقد أجريت العديد من التجارب لدراسة الدوائر التدفئة وغيرها من التقنيات المختلفة.

تحسينات إضافية تتعلق JET زيادة قدرتها. تم تطوير المفاعل الصغير الصاري مع JET وITER هو جزء من المشروع.

K-STAR

K-STAR - المعهد الكوري فائقة التوصيل توكاماك الوطني للدراسات فيوجن (NFRI) في دايجون، والتي أنتجت أول البلازما في منتصف عام 2008. هذا هو المشروع التجريبي ITER، وهو نتيجة للتعاون الدولي. دائرة نصف قطرها توكاماك 1.8 م - مفاعل أولي يستخدم المغناطيس فائق التوصيل Nb3Sn، وهو نفس التي سيتم استخدامها في ITER. خلال المرحلة الأولى، التي انتهت في عام 2012، وكان K-STAR لإثبات جدوى التكنولوجيات الأساسية وتحقيق مدة النبضة البلازما إلى 20 ثانية. في المرحلة الثانية (2013-2017) والتي أجريت لدراسة التحديث نبضات طويلة تصل إلى 300 ثانية في وضع H، والانتقال إلى غاية AT-وضع. الغرض من المرحلة الثالثة (2018-2023) هو تحقيق الأداء العالي والكفاءة في وضع النبض طويلا. في الخطوة 4 (2023-2025) وسيتم اختبار التكنولوجيا DEMO. الجهاز غير قادر على العمل مع استخدامات DT التريتيوم والوقود.

K-DEMO

صمم بالتعاون مع جامعة برينستون البلازما مختبر الفيزياء (PPPL) وزارة الطاقة الأمريكية ومعهد NFRI كوريا الجنوبية، وينبغي أن يكون K-DEMO الخطوة التالية نحو إنشاء المفاعلات التجارية بعد ITER، وستكون أول محطة للطاقة قادرة على توليد الطاقة إلى الشبكة الكهربائية، وهي 1000000 كيلو واط إلى بضعة أسابيع. سوف يكون قطرها 6.65 متر، وسيكون لها وحدة بطانية الناتجة عن DEMO المشروع. تعتزم وزارة التربية والتعليم والعلوم والتكنولوجيا في كوريا للاستثمار فيه نحو تريليون وون كوري (941،000،000 $).

EAST

الطيار الصيني تحسين فائق التوصيل توكاماك (EAST) في معهد الفيزياء في الصين Hefee خلق الهيدروجين درجة حرارة البلازما 50 مليون درجة مئوية، وتبقى لمدة 102 ثانية.

TFTR

عملت PPPL مختبر المفاعل النووي الحراري التجريبي TFTR الأمريكي 1982-1997. في ديسمبر 1993، أصبح أول توكاماك المغناطيسي TFTR، الأمر الذي جعل تجارب واسعة مع البلازما من الديوتيريوم-التريتيوم. في ما يلي، ينتج المفاعل الرقم القياسي في حين أن تسيطر السلطة 10.7 ميغاواط، وفي عام 1995، تم تحقيق رقم قياسي لدرجة الحرارة الغاز المتأين إلى 510 ملايين درجة مئوية. ومع ذلك، فإن تركيب لن تنجح السلطة التعادل الانصهار، ولكن هو الوفاء الهدف من تصميم الأجهزة، مما يجعل مساهمة كبيرة في ITER بنجاح.

دكتوراه في العلوم الإنسانية

كان LHD في المعهد الياباني الوطني للانصهار النووي في توكي، جيفو محافظة، أكبر stellarator في العالم. بدءا استغرق مفاعل الاندماج في عام 1998، وكان قد أظهر نوعية الحبس البلازما، مقارنة بالمنشآت الرئيسية الأخرى. وتم التوصل إلى أنه 13،5 درجة حرارة كيلو أيون (حوالي 160 مليون درجة مئوية) والطاقة من 1.44 MJ.

في Wendelstein 7-X

بعد عام من الاختبار، ابتداء من أواخر عام 2015، وصلت درجة حرارة الهيليوم في وقت قصير 1000000 ° C. في عام 2016 المفاعل النووي الحراري مع بلازما الهيدروجين باستخدام MW 2، وصلت درجة الحرارة 80 مليون درجة مئوية لمدة ربع الثاني. W7-X stellarator هو الأكبر في العالم، ومن المتوقع أن يكون في عملية مستمرة لمدة 30 دقيقة. بلغت تكلفة المفاعل إلى 1000000000 €.

الجبهة القومية الإسلامية

الوطنية مرفق الإشعال اكتمل (الجبهة القومية الإسلامية) في مارس 2009، مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) في العام. استخدام أشعة الليزر في 192، الجبهة القومية الإسلامية غير قادرة على التركيز 60 مرة طاقة أكثر من أي نظام ليزر السابق.

الانصهار الباردة

في مارس 1989، قال اثنان من الباحثين وأمريكا ستينلي بونس ومارتن فليشمان بريطاني شنوا سطح المكتب بسيط مفاعل الاندماج البارد، وتعمل في درجة حرارة الغرفة. وتألفت هذه العملية في التحليل الكهربائي للماء الثقيل باستخدام القطب البلاديوم التي تركزت نواة الديوتيريوم مع كثافة عالية. ويرى الباحثون أن تنتج الحرارة، والتي يمكن تفسيرها إلا من حيث العمليات النووية، فضلا عن وجود منتجات جانب التوليف، بما في ذلك الهليوم، التريتيوم والنيوترونات. ومع ذلك، فشل المجربون أخرى لتكرار هذه التجربة. معظم المجتمع العلمي لا نعتقد أن مفاعلات الاندماج البارد حقيقية.

التفاعلات النووية منخفضة الطاقة

بمبادرة من المطالبات من الأبحاث "الانصهار الباردة" المستمرة في مجال الطاقة المنخفضة التفاعلات النووية، مع بعض الدعم التجريبي، ولكن ليس من المقبول عموما تفسير علمي. من الواضح، وتستخدم ضعيفة التفاعلات النووية (وليس قوة قوية، كما هو الحال في الانشطار النووي أو التوليف) لإنشاء والقبض على من النيوترونات. وتشمل التجارب تغلغل الهيدروجين أو الديوتريوم من خلال السرير محفز والتفاعل مع هذا المعدن. أفاد الباحثون في إطلاق الطاقة ملاحظتها. ومثال عملي الرئيسي هو رد الفعل من الهيدروجين مع مسحوق النيكل مع الحرارة، وعدد منها أكبر من يمكن أن تعطي أي تفاعل كيميائي.