Ва муттаҳидшавӣ?

Хабарҳо дар охири соли гузашта дар бораи бунёди реактор барои синтез аз ҷониби мутахассисони чинӣ ҳассос садо доданд (1). Расонаҳои давлатии Чин гузориш доданд, ки иншооти HL-2M, ки дар як маркази пажӯҳишӣ дар Ченгду воқеъ аст, дар соли 2020 мавриди баҳрабардорӣ қарор хоҳад гирифт. Оханги хабархои матбуот нишон дод, ки масъалаи ба энергияи адонашавандаи синтези термоядрой абадй хал карда шудааст.

Аз назар гузаронии муфассал ба тафсилот кӯмак мекунад, ки хушбиниро ором созад.

нав асбобхои типи токамак, бо тарҳи пешрафтатар аз онҳое, ки то ҳол маълуманд, бояд плазмаро бо ҳарорати болотар аз 200 миллион дараҷа гарм тавлид кунанд. Бу ҳақда Хитой Миллий ядровий корпорацияси жануби-ғарби физика институти раҳбари Дуан Сиуру маълум қилди. Дастгоҳ ба чиниҳо, ки дар лоиҳа кор мекунанд, дастгирии техникӣ хоҳад расонд Реактори байналмилалии таҷрибавии термоядроӣ (ITER)инчунин сохтмон.

Аз ин рӯ, ман фикр мекунам, ки ин ҳанӯз инқилоби энергетикӣ нест, гарчанде ки онро чиниҳо офаридаанд. реактори ХЛ-2М то хол кам маълум аст. Мо намедонем, ки иқтидори пешбинишудаи гармии ин реактор чӣ гуна аст ва барои иҷрои реаксияи синтези ҳастаӣ дар он чӣ сатҳҳои энергия лозим аст. Мо чизи аз ҳама муҳимро намедонем - оё реактори синтези чинӣ тарҳи дорои тавозуни мусбати энергия аст ё ин танҳо як реактори таҷрибавии синтез аст, ки ба реаксияи синтез имкон медиҳад, аммо дар айни замон энергияи бештарро талаб мекунад " алангагирӣ» назар ба энергияе, ки дар натиҷаи реаксияҳо ба даст оварда мешавад.

Саъю кушиши байналхалкй

Чин дар баробари Иттиҳодияи Аврупо, ИМА, Ҳиндустон, Ҷопон, Кореяи Ҷанубӣ ва Русия узви барномаи ITER мебошанд. Ин гаронарзиштарин лоиҳаҳои байналмилалии тадқиқотии кунунӣ мебошад, ки аз ҷониби кишварҳои дар боло зикршуда маблағгузорӣ мешавад, ки арзиши он тақрибан 20 миллиард доллари амрикоиро ташкил медиҳад. Он дар натиҷаи ҳамкориҳои ҳукуматҳои Михаил Горбачёв ва Роналд Рейган дар даврони Ҷанги Сард ифтитоҳ ёфт ва пас аз солҳои зиёд дар як паймоне, ки ҳамаи ин кишварҳо дар соли 2006 имзо карданд, шомил карда шуд.

2. Дар майдони сохтмони ИТЕР токамак

Лоиҳаи ITER дар Кадарач дар ҷануби Фаронса (2) бузургтарин токамак дар ҷаҳон, яъне камераи плазмаеро таҳия мекунад, ки бояд бо истифода аз майдони пурқуввати магнитии тавассути электромагнитҳо тавлидшуда ром карда шавад. Ин ихтироъро Иттиҳоди Шӯравӣ дар солҳои 50-60 таҳия карда буд. Мудири барнома, Лаван Кобленц, эълон кард, ки ташкилот бояд то декабри соли 2025 «плазмаи аввал» гирад. ITER бояд ҳар дафъа тақрибан 1 ҳазор нафар реаксияи термоядроиро дастгирӣ кунад. сонияҳо, ба даст овардани қувват 500-1100 МВт. Барои муқоиса, бузургтарин токамаки Бритониё то имрӯз, Ҷет (торуси муштараки аврупоӣ), реаксияро дар тӯли якчанд даҳҳо сония нигоҳ медорад ва то қувват мегирад 16 МВт. Энергияи ин реактор дар шакли гармӣ бароварда мешавад - он набояд ба нерӯи барқ ​​табдил ёбад. Интиқоли нерӯи синтез ба шабака ғайриимкон аст, зеро лоиҳа танҳо барои тадқиқот аст. Танҳо дар асоси ITER насли ояндаи реакторҳои термоядроӣ сохта мешавад, ки ба нерӯи барқ ​​мерасад. 3-4 ҳазор. МВт.

Сабаби асосии то ҳол вуҷуд надоштани стансияҳои электрикии оддии синтез (бо вуҷуди зиёда аз шаст соли таҳқиқоти васеъ ва гаронарзиш) мушкилии назорат ва "идоракунии" рафтори плазма мебошад. Бо вуҷуди ин, солҳои таҷриба бозёфтҳои пурарзишеро ба бор овард ва имрӯз энергияи синтез аз ҳарвақта хеле наздиктар ба назар мерасад.

Гелий-3 илова карда, омехта ва гарм кунед

ITER тамаркузи асосии пажӯҳишҳои глобалии синтез мебошад, аммо бисёре аз марказҳои тадқиқотӣ, ширкатҳо ва лабораторияҳои ҳарбӣ дар дигар лоиҳаҳои синтез, ки аз равиши классикӣ дуранд, кор мекунанд.

Масалан, дар солхои охир гузаронида шуд аз Донишкадаи технологии Массачусетс тачрибахо бо Руль-3 оид ба токамак натичахои хаячонбахш дод, аз чумла дах баробар зиёд кардани энергия ион плазма. Олимон, ки дар институти технологии Массачусетс дар токамаки C-Mod тачриба мегузаронанд, якчоя бо мутахассисони Бельгия ва Британияи Кабир навъи нави сузишвории термоядроиро, ки дар таркибаш се навъи ион дорад, кашф карданд. Дастаи Alcator C-Mod (3) моҳи сентябри соли 2016 тадқиқот гузаронида буд, аммо маълумоти ин таҷрибаҳо танҳо ба наздикӣ таҳлил карда шуданд, ки афзоиши бузурги энергияи плазмаро ошкор карданд. Натиҷаҳо чунон рӯҳбаландкунанда буданд, ки олимони бузургтарин лабораторияи фьюжинг дар ҷаҳон JET дар Британияи Кабир тасмим гирифтанд, ки таҷрибаҳоро такрор кунанд. Хамин гуна афзоиши энергия ба даст омад. Натиҷаҳои таҳқиқот дар маҷаллаи Nature Physics нашр шудаанд.

3. Tokamak Alcator C-Mod дар амал

Калиди баланд бардоштани самаранокии сӯзишвории ядроӣ ба миқдори ками гелий-3, изотопи устувори гелий бо як нейтрон ба ҷои ду нейтрон буд. Сӯзишвории ҳастаӣ, ки дар усули Alcator C истифода мешуд, қаблан танҳо ду намуди ион - дейтерий ва гидрогенро дар бар мегирифт. Дейтерий, изотопи устувори гидроген, ки дар ядроаш нейтрон дорад (дар муқоиса бо гидрогени бе нейтронҳо) тақрибан 95% сӯзишвориро ташкил медиҳад. Олимон дар Маркази тадқиқоти плазмаи MIT (PSFC) равандеро истифода бурданд, ки ном дорад гармидиҳии RF. Антеннаҳои назди токамак барои ба ҳаяҷон андохтани заррачаҳо басомади мушаххаси радиоро истифода мебаранд ва мавҷҳо барои "ҳадаф" кардани ионҳои гидроген калибр карда мешаванд. Азбаски гидроген як қисми ночизи зичии умумии сӯзишвориро ташкил медиҳад, тамаркуз ба гарм кардани танҳо як қисми ками ионҳо имкон медиҳад, ки сатҳи энергияи шадид ба даст оварда шавад. Баъдан, ионҳои ҳавасмандшудаи гидроген ба ионҳои бартаридоштаи дейтерий дар омехта ҳаракат мекунанд ва заррачаҳои ба ин васила ҳосилшуда ба қабати берунии реактор дохил шуда, гармиро хориҷ мекунанд.

Самаранокии ин процесс вакте зиёд мешавад, ки ионхои гелий-3 ба омехта ба андозаи камтар аз 1% илова карда шаванд. Бо тамаркузи тамоми гармкунии радио ба миқдори ками гелий-3, олимон энергияи ионҳоро ба мегаэлектронволт (МеВ) расониданд.

Аввал омад - аввал хизмат Муодил бо забони русӣ: Хӯрдани меҳмони дер ва устухон

Дар тӯли чанд соли охир, дар ҷаҳони кори назоратшавандаи синтези ҳастаӣ таҳаввулоти зиёде ба вуқӯъ пайваст, ки умеди олимон ва ҳамаи моро барои ноил шудан ба «Гилҳои муқаддас»-и энергия зиёд карданд.

Сигналҳои хуб, аз ҷумла кашфиётҳои Лабораторияи Физикаи Плазма дар Принстон (PPPL)-и Департаменти Энергетикаи ИМА (DOE) мебошанд. Мавчхои радио бомуваффакияти калон ба кор бурда шуданд, ки ба ном вайроншавии плазма, ки дар процесси «либоси» реакцияхои термоядрой ахамияти халкунанда дошта метавонанд, хеле кам карда мешаванд. Ҳамон як гурӯҳи тадқиқотӣ дар моҳи марти соли 2019 дар бораи як таҷрибаи токамаки литий гузориш дод, ки дар он деворҳои дарунии реактори озмоишӣ бо литий, маводе, ки аз батареяҳои маъмулан дар электроника истифода мешаванд, пӯшонида шудаанд. Олимон кайд карданд, ки кабати литий дар деворхои реактор заррачахои парокандаи плазма-ро ба худ гирифта, ба боз ба абри плазма акс ёфтан ва ба реак-цияхои термоядрой халал расондани онхо монеъ мешавад.

4. Намоиши лоиҳаи TAE Technologies

Олимони муассисаҳои бузурги илмии бонуфуз дар изҳороти худ ҳатто бо эҳтиёт хушбинӣ карданд. Дар вактхои охир инчунин афзоиши зиёди таваҷҷуҳ ба усулҳои синтези назоратшаванда дар бахши хусусӣ ба назар мерасад. Дар соли 2018, Lockheed Martin нақшаи таҳияи прототипи реактори паймон (CFR) дар тӯли даҳсолаи ояндаро эълон кард. Агар технологияе, ки ширкат дар болои он кор мекунад, кор кунад, дастгоҳи мошини боркаш метавонад нерӯи барқро барои қонеъ кардани ниёзҳои дастгоҳи 100 метри мураббаъ таъмин кунад. сокинони шахр.

Дигар ширкатҳо ва марказҳои тадқиқотӣ барои бубинанд, ки кӣ аввалин реактори воқеии синтезро, аз ҷумла TAE Technologies ва Донишкадаи технологии Массачусетс сохта метавонад, рақобат мекунанд. Ҳатто Ҷефф Безос аз Amazon ва Билл Гейтс аз Microsoft ба наздикӣ дар лоиҳаҳои якҷояшавӣ ҷалб шудаанд. Ба наздикӣ NBC News ҳабдаҳ ширкати хурди танҳо фьюжнро дар ИМА ҳисоб кард. Стартапҳо ба монанди General Fusion ё Commonwealth Fusion Systems ба реакторҳои хурдтар дар асоси суперноқилҳои инноватсионӣ тамаркуз мекунанд.

Концепцияи «омезиши сард» ва алтернативахои реакторхои калон на танхо токамакхо, балки ба ном. ситорагон, бо тарҳи каме дигар, аз ҷумла дар Олмон сохта шудааст. Ҷустуҷӯи равиши дигар низ идома дорад. Мисоли ин дастгоҳест, ки ном дорад Z-пинчӣ, ки онро олимони университети Вашингтон сохтаанд ва дар яке аз шуморахои охирини журнали «Физики олам» тавсиф карда шудаанд. Z-pinch бо роҳи кашидан ва фишурдани плазма дар майдони пурқуввати магнитӣ кор мекунад. Дар таҷриба имкон дошт, ки плазмаро дар тӯли 16 микросония мӯътадил созад ва реаксияи синтез тақрибан сеяки ин вақт давом кард. Намоиш мебоист нишон медод, ки синтези миқёси хурд имконпазир аст, гарчанде ки бисёр олимон дар ин бора шубҳаи ҷиддӣ доранд.

Дар навбати худ, ба шарофати дастгирии Google ва дигар сармоягузороне, ки ба технологияҳои пешрафта машғуланд, ширкати Калифорнияи TAE Technologies аз таҷрибаҳои маъмулӣ бо Fusion истифода мебарад. омехтаи сузишвории бор, ки барои азхуд кардани реакторхои хурдтар ва арзонтар истифода мешуданд, дар аввал бо максади ба ном двигатели раке-тии синтез истифода мешуданд. Прототипи реактори синтези силиндрӣ (4) бо чӯбҳои муқобил (CBFR), ки гази гидрогенро гарм карда, ду ҳалқаи плазмаро ба вуҷуд меорад. Онҳо бо бастаҳои зарраҳои инертӣ муттаҳид мешаванд ва дар чунин ҳолат нигоҳ дошта мешаванд, ки бояд ба афзоиши энергия ва устувории плазма мусоидат кунанд.

Боз як стартапи фьюжн General Fusion аз музофоти Колумбияи Канада аз дастгирии худи Ҷефф Безос бархурдор аст. Оддӣ карда гӯем, консепсияи ӯ ин аст, ки плазмаи гармро ба як кураи металли моеъ (омехтаи литий ва сурб) дар дохили як тӯби пӯлод ворид кунад, ки пас аз он плазма тавассути поршенҳо, ки ба муҳаррики дизелӣ монанд аст, фишурда мешавад. Фишоре, ки ба вучуд оварда мешавад, бояд ба синтез оварда расонад, ки он барои ба кор андохтани турбинахои типи нави станцияи электрикй микдори зиёди энергия чудо мекунад. Майк Делаҷ, сармутахассиси технологӣ дар General Fusion, мегӯяд, ки синтези тиҷории ҳастаӣ метавонад пас аз даҳ сол муаррифӣ шавад.

5. Тасвир аз патенти термоядроии Флоти баҳрии ИМА.

Нерӯи баҳрии ИМА низ ба наздикӣ барои "дастгоҳи синтези плазма" патент пешниҳод кард. Патент дар бораи майдонҳои магнитӣ барои эҷоди "ларзиши тезонидашуда" (5). Идеяи он сохтани реакторҳои синтези он аст, ки ба қадри кофӣ хурд бошанд, ки қобили интиқол бошанд. Бояд гуфт, ки ин дархости патентӣ бо шубҳа пешвоз гирифта шуд.