Pagtugnaw, paglangkub reactor sa kalibutan. Ang unang pagtugnaw, paglangkub reactor

Karon, daghang nasud pagkuha sa bahin sa pagtugnaw, paglangkub research. Ang mga lider mao ang European Union, ang Estados Unidos, Russia ug Japan, samtang ang China nga programa, Brazil, Canada ug Korea ang pagdugang paspas. Sa sinugdan, pagtugnaw, paglangkub reactor sa Estados Unidos ug sa Soviet Union nga nalambigit sa sa pagpalambo sa mga armas nukleyar ug nagpabilin sa tago, hangtud sa komperensya "atomo alang sa Kalinaw", nga gipahigayon didto sa Geneva sa 1958. Human sa paglalang sa mga Sobyet tokamak research sa nukleyar nga pagtugnaw, paglangkub sa mga 1970 kini nahimong "dako nga siyensiya". Apan ang gasto ug pagkakomplikado sa mga lalang nga misaka sa punto nga internasyonal nga kooperasyon mao lamang ang oportunidad sa paglihok sa unahan.

Pagtugnaw, paglangkub reactor sa kalibutan

Sukad sa 1970, ang sinugdanan sa komersyal nga paggamit sa pagtugnaw, paglangkub enerhiya kanunay gilangan sulod sa 40 ka tuig. Apan, daghan ang nahitabo sa bag-ohay nga mga tuig, sa paghimo niini nga panahon mahimo nga on.

Gitukod sa pipila tokamaks, lakip na sa mga jet European, British ug palo thermonuclear Experimental reactor TFTR sa Princeton, USA. Ang internasyonal nga ITER proyekto mao ang karon sa ilalum sa pagtukod sa Cadarache, Pransiya. Kini mahimong ang kinadak-tokamak nga pagtrabaho sa mga tuig 2020. Sa 2030, sa China nga gitukod CFETR, nga surpass sa ITER. Samtang, China nagpahigayon research sa usa ka eksperimento dako kaayong tokamak EAST.

Pagtugnaw, paglangkub reactors sa ubang mga matang - stellarators - usab sa popular nga sa taliwala sa mga tigdukiduki. Usa sa kinadak-, LHD, miapil sa Japanese National Institute alang sa pagtugnaw, paglangkub sa 1998. Kini gigamit sa pagpangita alang sa labing maayo nga kontorno sa magnetic plasma pagkabilanggo. German nga Max Planck Institute alang sa panahon gikan sa 1988 ngadto sa 2002, gipahigayon sa research sa Wendelstein 7-AS reactor sa Garching, ug karon - sa Wendelstein 7-X, sa pagtukod sa nga milungtad labaw pa kay sa 19 ka tuig. Laing stellarator TJII gipalihok sa Madrid, Spain. Sa Estados Unidos Princeton laboratory plasma physics (PPPL), diin siya nagtukod sa unang nukleyar nga pagtugnaw, paglangkub reactor sa niini nga matang sa 1951, sa tuig 2008 kini mihunong sa pagtukod sa NCSX tungod sa gasto overruns ug sa kakulang sa pundo.

Dugang pa, mahinungdanon nga kalampusan sa research sa inertial pagtugnaw, paglangkub. Building National ignition Facility (NIF) sa kantidad nga $ 7 bilyones sa Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), nga gipundohan sa National Nuclear Security Administration, natapos sa Marso 2009, ang mga komyun sa Pransiya Laser Mégajoule (LMJ) nagsugod sa buhat sa Oktubre 2014. Pagtugnaw, paglangkub reactors sa paggamit sa mga laser gitugyan sa sulod sa usa ka pipila ka mga binilyon sa usa ka ikaduha nga gibana-bana nga 2 ka milyon nga joules sa kahayag enerhiya sa usa ka target gidak-on sa pipila ka mga millimeters sa pagsugod sa nukleyar nga pagtugnaw, paglangkub. Ang nag-unang tumong sa NIF ug LMJ mao ang research sa pagsuporta sa nasudnong armas nukleyar mga programa.

ITER

Sa 1985, ang Unyon Sobyet gisugyot sa pagtukod sa usa ka sunod nga kaliwatan tokamak uban Europe, Japan ug Estados Unidos. Ang buhat gihimo sa ilalum sa mga pagdumala sa IAEA. Sa panahon gikan sa 1988 ngadto sa 1990 kini gibuhat sa unang mga drafts sa International thermonuclear Experimental reactor sa ITER, nga usab nagpasabot "nga paagi" o "travel" sa Latin, aron sa pagpamatuod nga pagtugnaw, paglangkub makapatunghag dugang enerhiya kay kini mosuhop. Canada ug Kazakhstan mikuha bahin nga gipataliwad sa Euratom ug Russia, sa tinagsa.

Human sa 6 ka tuig sa ITER Council aprobahan sa unang komplikado reactor disenyo base sa malig-on sa physics ug teknolohiya sa kantidad nga $ 6 bilyones. Unya ang US mipahawa gikan sa consortium, nga napugos sa tungaon sa mga gasto ug mag-usab sa mga proyekto. Ang resulta mao ang ITER-feat sa kantidad nga $ 3 bilyon., Apan ang imong mahimo sa pagkab-ot sa usa ka-sa-kaugalingon sa paghupot reaksyon, ug ang mga positibo nga balanse sa gahum.

Sa 2003, ang Estados Unidos sa makausa pag-usab miapil sa consortium, ug China mipahibalo sa ilang tinguha sa pag-apil niini. Ingon sa usa ka resulta, sa tunga-tunga sa 2005, ang mga partners miuyon sa pagtukod sa ITER sa Cadarache sa habagatang Pransiya. EU ug Pransiya gihimo katunga sa EUR 12.8 bilyones, samtang ang Japan, China, South Korea, ang Estados Unidos ug Russia - 10% matag usa. Japan naghatag og taas nga mga sangkap nga anaa instalar gasto IFMIF 1 bilyon alang sa sa mga materyal sa pagsulay ug adunay katungod sa pagtukod sa sunod nga pagsulay reactor. Ang kinatibuk-ang gasto sa ITER naglakip sa katunga sa kantidad sa usa ka 10-ka-tuig nga pagtukod ug ang katunga - sa 20 ka tuig sa operasyon. India nahimong ikapito nga sakop sa ITER sa ulahing bahin sa 2005

Ang mga eksperimento mao sa pagsugod sa 2018 uban sa paggamit sa hydrogen aron sa paglikay sa mga pagpaaktibo sa mga magnets. Pinaagi sa paggamit sa DT plasma dili gilauman sa atubangan sa 2026

Katuyoan ITER - pagpalambo og usa ka 500 megawatt (sa labing menos alang sa 400 segundos) sa paggamit sa ubos pa kay sa 50 MW input gahum sa walay pagmugna sa elektrisidad.

Dvuhgigavattnaya Demo demonstration sa tanom makahatag dako nga-scale produksyon sa kuryente sa usa ka permanente nga basehan. Demo konseptuwal design mahuman sa 2017, ug ang pagtukod magsugod sa 2024. Start ang pagkuha sa dapit sa 2033.

jet

Sa 1978, ang EU (Euratom, Sweden ug Switzerland) ang nagsugod sa usa ka hiniusa nga European jet proyekto sa UK. Jet mao karon ang kinadak-ang operating tokamak sa kalibutan. Ang maong usa ka reactor JT-60 naglihok sa sa Japanese National Institute sa pagtugnaw, paglangkub, apan lamang sa jet mahimong mogamit sa deuterium-tritium fuel.

reactor Ang gilusad sa 1983 ug mao ang unang eksperimento sa nga kontrolado thermonuclear pagtugnaw, paglangkub sa 16 MW gihimo sa Nobyembre 1991 alang sa usa ka ikaduha nga 5 MW ug lig-on nga gahum ngadto sa deuterium-tritium plasma. Daghang mga eksperimento nga gihimo sa pagtuon sa lain-laing mga pagpainit sirkito ug uban pang mga mga teknik.

Dugang pa kalamboan mahitungod sa jet pagdugang kapasidad niini. Palo compact reactor nga naugmad sa jet ug ITER kabahin sa proyekto.

K-STAR

K-STAR - Korean dako kaayong tokamak National Institute alang sa pagtugnaw, paglangkub Studies (NFRI) sa Daejeon, nga og sa iyang una nga plasma sa tunga-tunga sa 2008. Kini mao ang usa ka pilot nga proyekto ITER, nga mao ang resulta sa internasyonal nga kooperasyon. Tokamak radyos sa 1.8 m - unang reactor paggamit dako kaayong magnet Nb3Sn, sa mao usab nga nga gamiton sa ITER. Atol sa unang hugna, nga natapos sa 2012, K-STAR nga pamatud-an sa viability sa mga nag-unang teknolohiya ug sa pagkab-ot sa plasma pulso gidugayon sa 20 segundos. Sa ikaduhang bahin (2013-2017) ang gidala sa gawas sa pagtuon sa iyang modernization taas nga pulses sa sa sa 300 s sa H mode, ug transisyon ngadto sa kaayo AT-mode. Ang katuyoan sa ikatulong hugna (2018-2023) mao ang pagkab-ot sa taas nga performance ug efficiency sa taas nga pulso mode. Sa lakang 4 (2023-2025) pagasulayan DEMO teknolohiya. Ang lalang dili makahimo sa pagtrabaho uban sa tritium DT ug gasolina gamit.

K-DEMO

Gidisenyo sa kolaborasyon sa Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) sa US Department of Energy ug ang South Korean Institute NFRI, K-DEMO kinahanglan nga ang sunod nga lakang paingon ngadto sa paglalang sa komersyal nga reactor human sa ITER, ug ang unang planta makahimo sa pagmugna gahum ngadto sa electric grid, nga mao, 1 milyon nga kilowatts sa usa ka pipila ka mga semana. Sa iyang diametro mahimong 6,65 m, ug kini adunay usa ka habol module nga namugna sa proyekto DEMO. Ang Ministry of Education, Science and Technology sa Korea plano nga mamuhunan sa niini mahitungod sa usa ka trilyon sa Korea won ($ 941 milyon).

EAST

Sa China pilot milambo dako kaayong tokamak (EAST) sa Institute sa Physics sa China Hefee gibuhat sa hydrogen plasma temperatura sa 50 milyones ° C ug nagpadayon kini alang sa 102 segundos.

TFTR

Ang American laboratory PPPL eksperimento thermonuclear reactor TFTR nagtrabaho gikan sa 1982 ngadto sa 1997. Sa Disyembre 1993, siya nahimong unang TFTR magnetic tokamak, nga gihimo sa halapad nga mga eksperimento uban sa usa ka plasma sa deuterium-tritium. Sa mosunod, ang mga reactor gipatungha sa rekord samtang ang kontrolado gahum 10.7 MW, ug sa 1995, ang rekord sa temperatura nga nakab-ot ionized gas sa 510 milyon ° C. Apan, ang instalar wala molampos breakeven pagtugnaw, paglangkub sa gahum, apan malampuson nga natuman ang tumong sa pagdesinyo sa hardware, sa paghimo sa usa ka mahinungdanon nga kontribusyon sa ITER.

LHD

LHD sa Japanese National Institute alang sa nukleyar pagtugnaw, paglangkub sa Toki, Gipu Prefecture, mao ang kinadak-ang stellarator sa kalibutan. Sugod sa pagtugnaw, paglangkub reactor nahitabo sa 1998, ug siya nagpakita sa kalidad sa plasma pagkabilanggo, susama sa ubang mga mayor nga installations. Kini nakab-ot 13.5 keV Ion temperatura (mga 160 ka milyon nga ° C), ug ang kusog sa 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Human sa usa ka tuig sa pagsulay, sugod sa ulahing bahin sa 2015, ang helium temperatura sa usa ka mubo nga panahon nga miabot sa 1 milyon ° C. Sa 2016 Ang thermonuclear reactor sa usa ka plasma idroheno sa paggamit sa usa ka 2 MW, ang temperatura-ot sa 80 milyones ° C alang sa usa ka ikaupat nga bahin sa usa ka ikaduha nga. W7-X stellarator mao ang kinadak-an sa kalibutan, ug ang giplano nga sa padayon nga operasyon alang sa 30 minutos. Ang gasto sa sa reactor mikabat sa € 1 bilyon.

NIF

National ignition Facility (NIF) sa natapos sa Marso 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ka tuig. Pinaagi sa paggamit sa iyang 192 laser sagbayan, ang mga NIF mao ang makahimo sa pagtutuk 60 mga panahon nga mas enerhiya kay sa bisan unsang miaging laser nga sistema.

Bugnaw pagtugnaw, paglangkub

Sa Marso 1989, ang duha ka mga tigdukiduki, American Stenli Pons ug Martin Fleischmann Briton, miingon sila gilunsad sa usa ka yano nga desktop bugnaw pagtugnaw, paglangkub reactor, nga naglihok sa lawak temperatura. Ang proseso naglakip sa electrolysis sa bug-at nga tubig nga sa paggamit sa usa ka Palladium electrode diin deuterium uyok nga nakakonsentra sa usa ka hataas nga Densidad. Ang mga tigdukiduki makiglalis nga og kainit, nga mahimo nga gipatin-aw lamang diha sa mga termino sa mga nukleyar nga proseso, ingon man sa may kilid produkto sa kalangkuban, lakip na ang helium, tritium ug neutron. Apan, ang ubang mga experimenters napakyas sa pagkopya sa niini nga kasinatian. Kadaghanan sa mga siyentipikanhong komunidad dili motuo nga ang bugnaw nga pagtugnaw, paglangkub reactor mga tinuod.

Ubos-enerhiya nukleyar nga mga reaksiyon

Nga gipasiugdahan sa mga pangangkon sa "bugnaw pagtugnaw, paglangkub" research nagpadayon sa kapatagan sa ubos nga enerhiya nukleyar nga mga reaksiyon, uban sa pipila ka empirical nga suporta, apan wala dawata sa kadaghanan siyentipikanhong katin-awan. Dayag, huyang nga nukleyar pakig (ug dili sa usa ka lig-on nga pwersa, sama sa nukleyar fission o kalangkuban) gigamit sa paghimo ug pagkadakop sa neutron. Eksperimento naglakip sa penetration sa hydrogen o deuterium pinaagi sa paagi higdaanan ug ang mga reaksyon sa mga metal. Ang mga tigdukiduki report sa obserbahan release enerhiya. Ang nag-unang praktikal nga panig-ingnan mao ang reaksiyon sa hydrogen uban sa usa ka nickel powder uban sa kainit, ang gidaghanon sa nga mao ang labaw pa kay sa paghatag sa bisan unsa nga kemikal nga reaksyon.