Adweithyddion Fusion yn y byd. Mae'r adweithydd ymasiad cyntaf

Heddiw, mae llawer o wledydd yn cymryd rhan mewn ymchwil ymasiad. Mae'r arweinwyr yn yr Undeb Ewropeaidd, yr Unol Daleithiau, Rwsia a Japan, er bod rhaglen Tsieina, Brasil, Canada a Korea yn cynyddu'n gyflym. I ddechrau, adweithyddion ymasiad yn yr Unol Daleithiau a'r Undeb Sofietaidd wedi bod yn gysylltiedig â datblygu arfau niwclear ac arhosodd gyfrinach tan y gynhadledd "Atomau dros Heddwch", a gynhaliwyd yng Ngenefa yn 1958. Ar ôl y gwaith ymchwil tokamak Sofietaidd creu o ymasiad niwclear yn y 1970au, mae wedi dod yn "gwyddoniaeth mawr". Ond mae'r gost a chymhlethdod y dyfeisiau wedi cynyddu at y pwynt bod cydweithrediad rhyngwladol oedd yr unig gyfle i symud ymlaen.

adweithyddion Fusion yn y byd

Ers y 1970au, cychwyn y defnydd masnachol o ynni ymasiad ei ohirio gyson am 40 mlynedd. Fodd bynnag, mae llawer wedi digwydd yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gan wneud y cyfnod hwn gall fod yn fyrrach.

Adeiladwyd nifer o tokamaks, gan gynnwys y JET Ewropeaidd, Prydeinig a MAST thermonuclear Arbrofol Adweithydd TFTR yn Princeton, UDA. Mae prosiect ITER rhyngwladol yn adeiladu yn Cadarache, Ffrainc ar hyn o bryd. Bydd yn dod yn y tokamak mwyaf a fydd yn gweithio yn y blynyddoedd 2020. Yn 2030, bydd Tsieina yn cael eu hadeiladu CFETR, a fydd yn rhagori ar y ITER. Yn y cyfamser, Tsieina yn cynnal ymchwil ar EAST tokamak superconducting arbrofol.

adweithyddion Fusion fath arall - stellarators - hefyd yn boblogaidd ymysg ymchwilwyr. Un o'r mwyaf, LHD, ymunodd y Sefydliad Cenedlaethol ar gyfer Siapan Fusion yn 1998. Mae'n cael ei ddefnyddio i chwilio am y cyfluniad gorau o'r esgor plasma magnetig. Almaeneg Max Planck Sefydliad ar gyfer y cyfnod 1988-2002, cynnal ymchwil ar y Wendelstein 7-AS adweithydd yn Garching, ac yn awr - yn y Wendelstein 7-X, mae'r gwaith o adeiladu sy'n para am fwy na 19 mlynedd. TJII stellarator arall a weithredir ym Madrid, Sbaen. Yn yr Unol Daleithiau Princeton labordy plasma ffiseg (PPPL), lle adeiladodd adweithydd ymasiad niwclear cyntaf o'r math hwn yn 1951, yn 2008 ei fod yn stopio y gwaith o NCSX adeiladu oherwydd gorwario a diffyg arian.

Yn ogystal, mae cyflawniadau sylweddol yn y gwaith ymchwil o ymasiad inertial. Adeiladu Tanio Cenedlaethol Cyfleuster (NIF) yn werth 7 $ biliwn, yn y Lawrence Livermore Labordy Cenedlaethol (LLNL), a ariennir gan y National Gweinyddu Nawdd Niwclear, ei gwblhau ym mis Mawrth 2009, dechreuodd y Ffrancwyr Laser Mégajoule (LMJ) gwaith ym mis Hydref 2014. adweithyddion Fusion sy'n defnyddio laserau a ddarperir o fewn ychydig biliynfedau o eiliad tua 2 filiwn joule o egni golau ar faint darged o sawl milimetr i ddechrau ymasiad niwclear. Prif amcan NIF a LMJ yw ymchwil i gefnogi rhaglenni arfau niwclear cenedlaethol.

ITER

Yn 1985, cynigiodd yr Undeb Sofietaidd i adeiladu tokamak genhedlaeth nesaf ynghyd ag Ewrop, Japan a'r Unol Daleithiau. Cafodd y gwaith ei gynnal o dan nawdd yr IAEA. Yn y cyfnod o 1988 i 1990, crëwyd y drafftiau cyntaf y Rhyngwladol thermonuclear Arbrofol Adweithydd y ITER, sydd hefyd yn golygu "ffordd" neu "teithio" yn Lladin, er mwyn profi bod ymasiad yn gallu cynhyrchu mwy o ynni nag y mae'n ei amsugno. Canada ac Kazakhstan gymerodd gyfryngu rhannol gan Euratom a Rwsia, yn y drefn honno.

Ar ôl 6 mlynedd o Gyngor ITER cymeradwyo cynllun yr adweithydd cymhleth cyntaf yn seiliedig ar ffiseg a thechnoleg gwerth $ 6 biliwn o sefydlu. Yna yr Unol Daleithiau gadawodd y consortiwm, a oedd yn eu gorfodi i haneru costau a newid y prosiect. Y canlyniad oedd yn werth $ 3 biliwn. ITER-camp, Ond gallwch gyflawni adwaith hunangynhaliol, ac mae'r cydbwysedd cadarnhaol o bŵer.

Yn 2003, yr Unol Daleithiau unwaith eto ymuno â'r consortiwm, a chyhoeddodd Tsieina eu hawydd i gymryd rhan ynddo. O ganlyniad, yn y canol 2005, roedd y partneriaid yn gytûn ar y gwaith o adeiladu ITER yn Cadarache yn ne Ffrainc. UE a Ffrainc wedi gwneud hanner y EUR 12.8 biliwn, tra bod Japan, Tsieina, De Korea, yr Unol Daleithiau a Rwsia - 10% yr un. Japan yn darparu cydrannau uchel cynnwys cost gosod IFMIF 1 biliwn o fwriedir ar gyfer y deunyddiau prawf ac roedd yr hawl i godi adweithydd prawf nesaf. Cyfanswm cost y ITER yn cynnwys hanner y gost o adeiladu 10 mlynedd a hanner - ar 20 mlynedd o weithredu. Daeth India seithfed aelod o ITER yn hwyr yn 2005

Mae'r arbrofion yn dechrau yn 2018 gyda'r defnydd o hydrogen er mwyn osgoi y activation y magnetau. Gan ddefnyddio'r plasma DT ni ddisgwylir cyn 2026

ITER Diben - datblygu megawat 500 (o leiaf ar gyfer 400 o eiliad) gan ddefnyddio pŵer mewnbwn llai na 50 mW heb gynhyrchu trydan.

Bydd planhigion arddangos Dvuhgigavattnaya Demo cynhyrchu ar raddfa fawr o gynhyrchu trydan ar sail barhaol. Bydd dyluniad cysyniadol Demo yn cael ei gwblhau erbyn 2017, a bydd ei adeiladu yn dechrau yn 2024. Bydd Start yn digwydd yn 2033.

JET

Yn 1978, mae'r UE (Euratom, Sweden a'r Swistir) wedi dechrau prosiect JET Ewropeaidd ar y cyd yn y DU. JET yw'r tokamak gweithredu mwyaf yn y byd ar hyn o bryd. adweithydd o'r fath yn JT-60 yn gweithredu yn y Siapan Sefydliad Cenedlaethol dros ymasiad, ond dim ond JET ddefnyddio'r tanwydd dewteriwm-tritiwm.

Yr adweithydd ei lansio yn 1983 ac roedd yr arbrawf cyntaf y mae ymasiad thermonuclear reolir i 16 MW ym mis Tachwedd 1991 ar gyfer ail 5 MW a phŵer sefydlog i'r plasma dewteriwm-tritiwm. Mae llawer o arbrofion wedi cael eu cynnal i astudio'r cylchedau gwresogi a thechnegau eraill yn wahanol.

Mae gwelliannau pellach yn ymwneud â'r JET gynyddu ei allu. adweithydd compact MAST cael ei ddatblygu gyda JET a ITER yn rhan o'r prosiect.

K-STAR

K-STAR - Korean tokamak superconducting Sefydliad Cenedlaethol dros Astudiaethau Fusion (NFRI) yn Daejeon, a oedd yn cynhyrchu ei plasma cyntaf yng nghanol 2008. Mae hwn yn brosiect peilot ITER, sy'n ganlyniad o gydweithrediad rhyngwladol. radiws Tokamak o 1.8 m - adweithydd cyntaf yn cyflogi fagnetau tra-dargludol Nb3Sn, yr un fath a ddefnyddir yn y ITER. Yn ystod y cam cyntaf, a ddaeth i ben yn 2012, roedd gan K-STAR i brofi hyfywedd technolegau sylfaenol ac i gyflawni hyd pwls plasma i 20 eiliad. Yn yr ail gam (2013-2017) yn cael ei wneud i astudio ei moderneiddio corbys hir o hyd at 300 o s yn y modd H, a phontio i hynod AT-ddelw. Pwrpas y trydydd cam (2018-2023) yw cyflawni perfformiad uchel ac effeithlonrwydd yn y modd pwls hir. Yn y cam 4 (2023-2025) yn cael ei brofi technoleg DEMO. Nid yw'r ddyfais yn gallu gweithio gyda defnyddiau DT tritiwm a thanwydd.

K-DEMO

Dyluniwyd mewn cydweithrediad â Princeton plasma Labordy Ffiseg (PPPL) Unol Daleithiau Adran Ynni a De Corea Sefydliad NFRI, dylai K-DEMO fydd y cam nesaf tuag at yr adweithyddion masnachol ar ôl y ITER creu, a bydd yn y gwaith pŵer cyntaf sy'n gallu cynhyrchu ynni i'r grid trydan, sef, 1 filiwn cilowat i ychydig o wythnosau. Bydd ei diamedr yn 6.65 m, a bydd yn cael modiwl blanced a gynhyrchir gan y DEMO prosiect. Y Weinyddiaeth Addysg, Gwyddoniaeth a Thechnoleg o Corea cynlluniau i fuddsoddi ynddo am triliwn enillodd Corea ($ 941,000,000).

EAST

peilot Tseiniaidd gwell tra-dargludol tokamak (EAST) yn y Sefydliad Ffiseg yn Tsieina Hefee greu hydrogen tymheredd plasma 50 miliwn ° C a'i chadw am 102 eiliad.

TFTR

Mae'r PPPL labordy TFTR adweithydd thermonuclear arbrofol Americanaidd gweithiodd rhwng 1982 ac 1997. Ym mis Rhagfyr 1993, daeth y tokamak magnetig TFTR cyntaf, a oedd yn gwneud arbrofion helaeth gydag plasma o dewteriwm-tritiwm. Yn y canlynol, cynhyrchodd y adweithydd y cofnod tra bod y reolir pŵer 10.7 MW, ac yn 1995, y cofnod o dymheredd Cyflawnwyd nwy ionized i 510,000,000 ° C. Fodd bynnag, nid oedd y gosodiad yn llwyddo pŵer ymasiad adennill costau, ond yn cael ei gyflawni y nod o ddylunio caledwedd, gan wneud cyfraniad sylweddol at ITER llwyddiannus.

LHD

LHD yn y Sefydliad Cenedlaethol ar gyfer Siapan ymasiad niwclear yn Toki, Gifu Prefecture, oedd y stellarator mwyaf yn y byd. Gan ddechrau cymerodd yr adweithydd ymasiad lle yn 1998, ac mae wedi dangos ansawdd esgor plasma, tebyg i osodiadau mawr eraill. Cafodd ei gyrraedd 13.5 tymheredd ion Kev (tua 160 miliwn ° C) a'r egni o 1.44 MJ.

Wendelstein 7-X

Ar ôl blwyddyn o brofion, gan ddechrau ar ddiwedd 2015, y tymheredd heliwm mewn amser byr wedi cyrraedd 1 filiwn ° C. Yn 2016 Mae'r adweithydd thermonuclear gyda plasma hydrogen gan ddefnyddio 2 MW, cyrhaeddodd y tymheredd 80 miliwn ° C am chwarter o eiliad. W7-X stellarator yw'r mwyaf yn y byd ac mae wedi'i gynllunio i fod yn weithredol barhaus am 30 munud. Mae cost yr adweithydd yn gyfystyr â € 1 biliwn ar.

NIF

Cyfleuster Tanio Cenedlaethol (NIF) yn ei gwblhau ym mis Mawrth 2009, Lawrence Livermore Labordy Cenedlaethol (LLNL) blwyddyn. Gan ddefnyddio ei 192 trawstiau laser, mae'r NIF yn gallu canolbwyntio 60 gwaith mwy o ynni nag unrhyw system laser blaenorol.

ymasiad oer

Ym mis Mawrth 1989, dau ymchwilydd, Americanaidd Stenli Pons a Martin Fleischmann Briton, yn dweud eu bod wedi lansio bwrdd gwaith syml adweithydd ymasiad oer, sy'n gweithredu ar dymheredd ystafell. Roedd y broses yn cynnwys mewn electrolysis dŵr trwm gan ddefnyddio electrod Palladium lle niwclysau dewteriwm wedi'u canoli gyda dwysedd uchel. Mae'r ymchwilwyr yn dadlau bod yn cynhyrchu gwres, y gellir eu hesbonio yn unig o ran prosesau niwclear, yn ogystal â chynnyrch nad oedd ochr synthesis, gan gynnwys heliwm, tritiwm a niwtronau. Fodd bynnag, arbrofwyr eraill wedi methu i ailadrodd y profiad hwn. Nid yw'r rhan fwyaf o'r gymuned wyddonol yn credu bod adweithyddion ymasiad oer yn real.

adweithiau niwclear ynni isel

A gychwynnwyd gan y honiadau o "ymasiad oer" Mae ymchwil parhaus yn y maes ynni isel adweithiau niwclear, gyda rhywfaint o gymorth empirig, ond nid ei dderbyn esboniad gwyddonol yn gyffredinol. Yn amlwg, rhyngweithio niwclear gwan (ac nid yn rym cryf, fel yn ymholltiad niwclear neu synthesis) yn cael eu defnyddio i greu a dal y niwtronau. Arbrofion cynnwys treiddiad hydrogen neu dewteriwm drwy'r gwely catalydd ac mae'r ymateb gyda'r metel. Mae'r ymchwilwyr yn adrodd rhyddhau ynni a arsylwyd. Y brif enghraifft ymarferol yw adwaith hydrogen gyda powdr nicel gyda'r gwres, mae nifer ohonynt yn fwy nag y gall roi unrhyw adwaith cemegol.