رآکتورهای همجوشی در جهان است. راکتور همجوشی اول

امروز، بسیاری از کشورها در حال بدست گرفتن بخشی در تحقیقات همجوشی. رهبران اتحادیه اروپا، ایالات متحده، روسیه و ژاپن، در حالی که برنامه در چین، برزیل، کانادا و کره به سرعت در حال افزایش است. در ابتدا، رآکتورهای همجوشی در ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی به توسعه سلاح های هسته ای در ارتباط است و راز تا زمانی که کنفرانس «اتم برای صلح"، که در ژنو در سال 1958 برگزار شد باقی مانده است. پس از ایجاد پژوهش توکامک شوروی از همجوشی هسته ای در 1970s آن را تبدیل به "علم بزرگ". اما هزینه و پیچیدگی از دستگاه به نقطه افزایش یافته است که همکاری های بین المللی تنها فرصت برای حرکت رو به جلو بود.

رآکتورهای همجوشی در جهان

از آنجا که 1970s، آغاز استفاده تجاری از انرژی همجوشی به طور مداوم به مدت 40 سال به تعویق افتاد. با این حال، در سال های اخیر روی داد، ساختن این دوره ممکن است کوتاه تر شود.

چند tokamaks ساخته شده، از جمله JET اروپا، بریتانیا و MAST گرما تجربی راکتور TFTR در پرینستون، ایالات متحده است. پروژه های بین المللی ITER در حال حاضر در حال ساخت در Cadarache، فرانسه است. آن را تبدیل به بزرگترین توکامک که در سال 2020 کار خواهد کرد. در سال 2030، چین خواهد شد ساخته شده است CFETR، که ITER پیشی خواهد. در همین حال، چین انجام تحقیقات بر روی یک EAST ابررسانا توکامک تجربی.

رآکتورهای همجوشی نوع دیگر - استلراتور - همچنین محبوب در میان محققان. یکی از بزرگترین، LHD، موسسه ملی ژاپن برای پیوست فیوژن در سال 1998. این است که به جستجو برای بهترین پیکربندی سلول پلاسما مغناطیسی. آلمان حداکثر موسسه پلانک برای دوره 1988-2002، تحقیقات بر روی Wendelstein 7-AS راکتور در Garching انجام شده است، و در حال حاضر - در Wendelstein 7-X، ساخت و ساز که بیش از 19 سال به طول انجامید. یکی دیگر از TJII استلراتور در مادرید، اسپانیا اداره می شود. در ایالات متحده آمریکا پرینستون آزمایشگاه فیزیک پلاسما (PPPL)، جایی که او اولین راکتور همجوشی هسته ای از این نوع در سال 1951 ساخته شده است، در سال 2008 با توجه به افزایش هزینه و کمبود بودجه متوقف ساخت NCSX.

علاوه بر این، دستاوردهای قابل توجهی در این پژوهش از همجوشی اینرسیایی. ساختمان سیستم جرقه زنی ملی تسهیلات (NIF) به ارزش 7 میلیارد $ در آزمایشگاه لارنس لیورمور ملی (LLNL)، بودجه توسط اداره امنیت هسته ای ملی، در ماه مارس 2009 تکمیل شد، فرانسه لیزری Mégajoule (LMJ) کار در اکتبر 2014 آغاز شده است. رآکتورهای همجوشی با استفاده از لیزر در عرض چند میلیاردم ثانیه حدود 2 میلیون ژول انرژی نور را در اندازه هدف از چند میلیمتر تحویل به شروع همجوشی هسته ای. هدف اصلی از NIF و LMJ تحقیقات برای حمایت از برنامه سلاح های هسته ای ملی است.

ITER

در سال 1985، اتحاد جماهیر شوروی پیشنهاد برای ساخت یک توکامک نسل بعدی همراه با اروپا، ژاپن و ایالات متحده است. این کار تحت نظارت آژانس بینالمللی انرژی اتمی انجام شد. در دوره 1988-1990 آن را اولین پیش نویس از گرما تجربی راکتور بین المللی ITER، که همچنین به معنای "راه" و یا "سفر" در لاتین، به منظور ثابت کند که همجوشی می توانید انرژی بیشتری تولید از آن را جذب کند ساخته شده است. کانادا و قزاقستان انجام گرفت قسمت های اوراتم و روسیه با واسطه، به ترتیب.

پس از 6 سال شورای ITER تایید اولین طراحی راکتور پیچیده بر اساس فیزیک و تکنولوژی به ارزش 6 میلیارد $ است. سپس ایالات متحده آمریکا از این کنسرسیوم، که مجبور به نصف کاهش هزینه ها و تغییر پروژه کناره گیری کرد. در نتیجه ITER-FEAT به ارزش 3 میلیارد $ بود، اما شما می توانید یک واکنش متکی به خود، و تعادل مثبت از قدرت دست یابد.

در سال 2003، ایالات متحده یک بار دیگر پیوست این کنسرسیوم، و چین اعلام کرد تمایل خود را برای شرکت در آن. در نتیجه، در اواسط سال 2005، شرکای در ساخت و ساز ITER در Cadarache در جنوب فرانسه به توافق رسیدند. اتحادیه اروپا و فرانسه نیمی از 12.8 میلیارد یورو ساخته شده اند، در حالی که ژاپن، چین، کره جنوبی، ایالات متحده و روسیه - 10٪ در هر. ژاپن اجزای بالا موجود نصب و راه اندازی هزینه IFMIF 1 میلیارد در نظر گرفته شده برای مواد آزمون و حق به راست راکتور آزمون بعدی بود. کل هزینه ITER شامل نیمی از هزینه ساخت و ساز 10 ساله و نیم - در 20 سال از عمل. هند هفتمین عضو ITER در اواخر سال 2005 شد

آزمایش هستند برای شروع در 2018 با استفاده از هیدروژن به منظور جلوگیری از فعال سازی از آهن ربا. با استفاده از پلاسما DT قبل از 2026 انتظار نمی رود

هدف ITER - توسعه یک 500 مگاوات (حداقل برای 400 ثانیه) با استفاده از قدرت ورودی کمتر از 50 میلی وات بدون تولید برق.

نیروگاه نمایشی Dvuhgigavattnaya نسخه ی نمایشی در مقیاس بزرگ تولید خواهد کرد تولید برق را به صورت دائم. طراحی مفهومی نسخه ی نمایشی خواهد شد سال 2017 تکمیل و ساخت و ساز آن در 2024 آغاز خواهد شد. شروع خواهد شد در 2033 است.

JET

در سال 1978، اتحادیه اروپا (EURATOM، سوئد و سوئیس) یک پروژه JET اروپا مشترک در انگلستان آغاز شده است. JET در حال حاضر بزرگترین توکامک عامل در جهان است. این راکتور JT-60 به اجرا در موسسه ملی ژاپن از همجوشی، اما تنها JET ممکن است سوخت دوتریوم تریتیوم استفاده کنید.

راکتور در سال 1983 راه اندازی شد و اولین آزمایش که در آن کنترل همجوشی گرما به 16 مگاوات در نوامبر 1991 برای 5 مگاوات دوم و قدرت پایدار به پلاسمای دوتریم-تریتیوم برگزار شد. بسیاری از آزمایشات به مطالعه مدارهای گرمایش و تکنیک های دیگر متفاوت انجام شده است.

پیشرفت های بیشتر مربوط به JET افزایش ظرفیت آن است. راکتور فشرده MAST با JET توسعه یافته و ITER بخشی از پروژه است.

K-STAR

K-STAR - موسسه کره ای توکامک ابررسانا ملی مطالعات فیوژن (NFRI) در Daejeon، که برای اولین بار از پلاسما آن در اواسط سال 2008 تولید شده است. این یک پروژه آزمایشی است ITER، که نتیجه همکاری بین المللی است. شعاع توکامک از 1.8 متر - اولین رآکتور به کارگیری آهنرباهای ابررسانا Nb3Sn، همان خواهد شد که در ITER استفاده می شود. در مرحله اول، که در سال 2012 به پایان رسید، K-STAR به حال به اثبات زنده بودن فن آوری های اساسی و برای رسیدن به مدت زمان پالس پلاسما تا 20 ثانیه. در مرحله دوم (2013-2017) است به مطالعه نوسازی آن پالس زمانی طولانی به مدت 300 ثانیه در حالت H، و انتقال به بسیار AT-حالت انجام می شود. هدف از این مرحله سوم (2018-2023) است برای دستیابی به عملکرد بالا و بهره وری در حالت پالس طولانی است. در مرحله 4 (2023-2025) خواهد شد آزمایش فن آوری DEMO. این دستگاه قادر به کار با DT تریتیوم و سوخت استفاده نمی شود.

K-DEMO

با پرینستون پلاسما آزمایشگاه فیزیک (PPPL) وزارت انرژی ایالات متحده و کره جنوبی موسسه NFRI طراحی در همکاری، K-DEMO باید گام بعدی به سوی ایجاد راکتورهای تجاری پس از ITER باشد، و خواهد بود که اولین نیروگاه قادر به تولید برق به شبکه برق، یعنی، 1 میلیون کیلووات تا چند هفته. قطر آن خواهد بود 6.65 متر، و آن را به یک ماژول پتو تولید شده توسط DEMO پروژه داشته باشد. وزارت آموزش و پرورش، علوم و تکنولوژی کره در نظر دارد به سرمایه گذاری در آن را حدود یک تریلیون وون کره (941 میلیون $).

EAST

خلبان چینی بهتر ابررسانا توکامک (EAST) در موسسه فیزیک در چین Hefee ایجاد هیدروژن دمای پلاسما 50 میلیون درجه سانتی گراد و آن را برای 102 ثانیه نگه داشته شود.

TFTR

PPPL آزمایشگاهی TFTR راکتور گرما تجربی آمریکا 1982-1997 کار کرده است. در دسامبر 1993، او اولین TFTR توکامک مغناطیسی، که آزمایش های گسترده با پلاسما دوتریوم تریتیوم ساخته شده بود. در ادامه، راکتور تولید رکورد در حالی که کنترل قدرت 10.7 مگاوات و در سال 1995، سابقه ای از دمای به دست آمد گاز یونیزه شده به 510 میلیون درجه سانتی گراد با این حال، نصب و راه اندازی قدرت تراز تلفیقی موفق نبود، اما با موفقیت انجام هدف طراحی سخت افزار، ساخت یک سهم قابل توجهی را به ITER.

LHD

LHD در موسسه ژاپنی ملی برای همجوشی هسته ای در آزمون توکی، گیفو، بزرگترین استلراتور در جهان بود. شروع راکتور همجوشی محل در سال 1998 صورت گرفت، و او کیفیت سلول های پلاسما، قابل مقایسه با دیگر تاسیسات نشان داده است. 13.5 دمای یون کو (حدود 160 میلیون درجه سانتی گراد) و انرژی 1.44 MJ آن رسیده بود.

Wendelstein 7-X

پس از یک سال آزمایش، در اواخر سال 2015، دمای هلیوم در یک زمان کوتاه است 1 میلیون درجه سانتی گراد در سال 2016 راکتور گرما با پلاسما هیدروژن با استفاده از یک 2 مگاوات، درجه حرارت 80 میلیون درجه سانتی گراد برای یک چهارم از یک دوم رسید. W7-X استلراتور بزرگترین در جهان است و برنامه ریزی شده است در عمل مداوم به مدت 30 دقیقه. هزینه این راکتور به میزان 1 میلیارد €.

NIF

تسهیلات ملی جرقه زنی (NIF) در در ماه مارس 2009، آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) سال تکمیل شد. با استفاده از 192 پرتوهای لیزر آن، NIF قادر به تمرکز انرژی 60 برابر بیشتر از هر سیستم لیزر قبلی است.

همجوشی سرد

در مارس 1989، دو محقق، آمریکا Stenli پونز و مارتین پولز بریتانیایی، گفت: آنها راه اندازی یک دسکتاپ ساده راکتور همجوشی سرد، عامل در دمای اتاق. این فرایند در الکترولیز آب سنگین شامل استفاده از الکترود پالادیوم که در آن هسته دوتریوم با چگالی بالا متمرکز شد. محققان استدلال می کنند که تولید گرما، که می تواند تنها از نظر فرآیندهای هسته ای توضیح داد، و همچنین بود محصولات جانبی سنتز، از جمله هلیوم، تریتیوم و نوترون وجود دارد. با این حال، آزمایشگران دیگر موفق به تکرار این تجربه است. بسیاری از جامعه علمی این باور نیست که رآکتورهای همجوشی سرد واقعی هستند.

واکنش های هسته ای کم انرژی

آغاز شده توسط ادعای "همجوشی سرد" ادامه تحقیقات در زمینه انرژی پایین واکنش های هسته ای، با برخی از حمایت تجربی است، اما به طور کلی پذیرفته توضیح علمی است. بدیهی است، فعل و انفعالات هسته ای ضعیف (و نه یک نیروی قوی، همانطور که در شکافت هسته ای یا ترکیب) مورد استفاده برای ایجاد و ضبط نوترون است. آزمایش شامل نفوذ هیدروژن یا دوتریوم از طریق بستر کاتالیست و واکنش با فلز. محققان گزارش انتشار انرژی مشاهده شده است. مثال عملی اصلی واکنش هیدروژن با یک پودر نیکل با گرما، که تعدادی از آن می توانید بیشتر از هر واکنش شیمیایی را است.