Reaktor fusi di dunia. reaktor fusi pertama

Saat ini, banyak negara yang mengambil bagian dalam penelitian fusi. Para pemimpin Uni Eropa, Amerika Serikat, Rusia dan Jepang, sementara program China, Brazil, Kanada dan Korea meningkat pesat. Awalnya, reaktor fusi di Amerika Serikat dan Uni Soviet telah dikaitkan dengan pengembangan senjata nuklir dan tetap rahasia sampai konferensi "Atom untuk Perdamaian", yang diselenggarakan di Jenewa pada tahun 1958. Setelah penciptaan penelitian tokamak Soviet dari fusi nuklir pada 1970-an telah menjadi "ilmu besar". Tapi biaya dan kompleksitas perangkat telah meningkat ke titik bahwa kerjasama internasional adalah satu-satunya kesempatan untuk maju.

reaktor fusi di dunia

Sejak 1970-an, awal penggunaan komersial energi fusi terus ditunda selama 40 tahun. Namun, banyak yang terjadi dalam beberapa tahun terakhir, membuat periode ini dapat dipersingkat.

Membangun beberapa tokamaks, termasuk JET Eropa, Inggris dan MAST termonuklir Eksperimental Reaktor TFTR di Princeton, Amerika Serikat. Proyek ITER internasional saat ini sedang dibangun di Cadarache, Perancis. Ini akan menjadi tokamak terbesar yang akan bekerja di tahun 2020. Pada 2030, China akan dibangun CFETR, yang akan melampaui ITER tersebut. Sementara itu, Cina melakukan penelitian pada superkonduktor tokamak TIMUR eksperimental.

reaktor fusi jenis lain - stellarators - juga populer di kalangan peneliti. Salah satu LHD terbesar,, bergabung Institute Nasional Jepang untuk Fusion pada tahun 1998. Hal ini digunakan untuk mencari konfigurasi terbaik dari kurungan plasma magnetik. Jerman Max Planck Institute untuk periode 1988-2002, dilakukan penelitian tentang Wendelstein 7-AS reaktor di Garching, dan sekarang - di Wendelstein 7-X, pembangunan yang berlangsung lebih dari 19 tahun. TJII stellarator lain dioperasikan di Madrid, Spanyol. Di Amerika Serikat Princeton laboratorium plasma fisika (PPPL), di mana ia membangun reaktor fusi nuklir pertama dari jenis ini pada tahun 1951, pada tahun 2008 menghentikan pembangunan NCSX karena kelebihan biaya dan kurangnya dana.

Selain itu, prestasi yang signifikan dalam penelitian fusi inersia. Bangunan National Ignition Facility (NIF) senilai $ 7 miliar di Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), yang didanai oleh Administrasi Keamanan Nuklir Nasional, selesai pada Maret 2009, Perancis Laser megajoule (LMJ) mulai bekerja bulan Oktober 2014. reaktor fusi menggunakan laser disampaikan dalam beberapa miliar detik sekitar 2 juta joule energi cahaya pada ukuran target beberapa milimeter untuk memulai fusi nuklir. Tujuan utama dari NIF dan LMJ adalah penelitian untuk mendukung program senjata nuklir nasional.

ITER

Pada tahun 1985, Uni Soviet diusulkan untuk membangun generasi tokamak berikutnya bersama-sama dengan Eropa, Jepang dan Amerika Serikat. Pekerjaan itu dilakukan di bawah naungan IAEA. Pada periode 1988-1990 itu dibuat draft pertama dari Thermonuclear Experimental Reaktor Internasional ITER, yang juga berarti "jalan" atau "perjalanan" dalam bahasa Latin, untuk membuktikan fusi yang dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada menyerap. Kanada dan Kazakhstan mengambil bagian dimediasi oleh Euratom dan Rusia, masing-masing.

Setelah 6 tahun Dewan ITER menyetujui desain reaktor kompleks pertama berdasarkan fisika didirikan dan teknologi senilai $ 6 miliar. Kemudian AS menarik diri dari konsorsium, yang dipaksa untuk membagi biaya dan mengubah proyek. Hasilnya adalah ITER-FEAT senilai $ 3 miliar., Tapi Anda dapat mencapai reaksi mandiri, dan keseimbangan positif kekuasaan.

Pada tahun 2003, Amerika Serikat sekali lagi bergabung konsorsium, dan China mengumumkan keinginan mereka untuk berpartisipasi di dalamnya. Akibatnya, pada pertengahan 2005, para mitra menyepakati pembangunan ITER di Cadarache di Perancis selatan. Uni Eropa dan Perancis telah membuat setengah dari EUR 12,8 miliar, sementara Jepang, Cina, Korea Selatan, Amerika Serikat dan Rusia - 10% masing-masing. Jepang menyediakan komponen tinggi yang terkandung instalasi biaya IFMIF 1 miliar ditujukan untuk bahan uji dan memiliki hak untuk mendirikan reaktor tes berikutnya. Total biaya ITER termasuk setengah biaya konstruksi 10-setengah tahun - pada 20 tahun beroperasi. India menjadi anggota ketujuh dari ITER pada akhir 2005

Percobaan yang akan dimulai pada 2018 dengan menggunakan hidrogen untuk menghindari aktivasi magnet. Menggunakan plasma DT tidak diharapkan sebelum 2026

Tujuan ITER - mengembangkan megawatt 500 (setidaknya untuk 400 detik) menggunakan input daya kurang dari 50 mW tanpa menghasilkan listrik.

Dvuhgigavattnaya Demo demonstrasi pabrik akan memproduksi skala besar produksi listrik secara permanen. desain konseptual demo akan selesai pada 2017, dan pembangunannya akan dimulai pada 2024. Mulai akan berlangsung tahun 2033.

JET

Pada tahun 1978, Uni Eropa (EURATOM, Swedia dan Swiss) telah memulai sebuah proyek JET Eropa bersama di Inggris. JET saat ini tokamak operasi terbesar di dunia. reaktor seperti JT-60 beroperasi di Institut Nasional Jepang fusi, tetapi hanya JET dapat menggunakan bahan bakar deuterium-tritium.

Reaktor diluncurkan pada tahun 1983 dan merupakan percobaan pertama di mana dikendalikan fusi termonuklir untuk 16 MW diadakan pada bulan November 1991 untuk 5 MW kedua dan daya yang stabil dengan plasma deuterium-tritium. Banyak percobaan telah dilakukan untuk mempelajari sirkuit pemanasan dan teknik lainnya yang berbeda.

Perbaikan lebih lanjut menyangkut JET meningkatkan kapasitasnya. reaktor kompak MAST dikembangkan dengan JET dan ITER adalah bagian dari proyek.

K-STAR

K-STAR - superkonduktor tokamak Korea Institut Nasional untuk Studi Fusion (NFRI) di Daejeon, yang menghasilkan plasma pertama pada pertengahan 2008. Ini adalah proyek percontohan ITER, yang merupakan hasil dari kerjasama internasional. radius tokamak 1,8 m - reaktor pertama menggunakan magnet superkonduktor Nb3Sn, yang sama yang akan digunakan dalam ITER. Selama tahap pertama, yang berakhir pada tahun 2012, K-STAR harus membuktikan kelangsungan hidup teknologi dasar dan untuk mencapai durasi pulsa plasma sampai 20 detik. Pada tahap kedua (2013-2017) dilakukan untuk mempelajari modernisasi pulsa panjang hingga 300 s dalam mode H, dan transisi ke yang sangat AT-mode. Tujuan dari fase ketiga (2018-2023) adalah untuk mencapai kinerja tinggi dan efisiensi dalam modus pulsa panjang. Pada langkah 4 (2023-2025) akan diuji teknologi DEMO. Perangkat ini tidak mampu bekerja dengan tritium DT dan bahan bakar menggunakan.

K-DEMO

Dirancang bekerja sama dengan Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Departemen Energi AS dan Institut NFRI Korea Selatan, K-DEMO harus menjadi langkah berikutnya menuju terciptanya reaktor komersial setelah ITER, dan akan menjadi pembangkit listrik pertama yang mampu menghasilkan listrik ke jaringan listrik, yaitu, 1 juta kilowatt untuk beberapa minggu. diameternya akan 6.65 m, dan itu akan memiliki modul selimut yang dihasilkan oleh DEMO proyek. Departemen Pendidikan, Sains dan Teknologi Korea berencana untuk berinvestasi di dalamnya sekitar satu triliun won Korea ($ 941.000.000).

EAST

percontohan Cina meningkat superkonduktor tokamak (TIMUR) di Institut Fisika di Cina Hefee menciptakan hidrogen suhu plasma 50 juta ° C dan menyimpannya untuk 102 detik.

TFTR

American PPPL laboratorium TFTR reaktor termonuklir eksperimental bekerja 1982-1997. Pada Desember 1993, ia menjadi TFTR tokamak magnetik pertama, yang membuat eksperimen yang luas dengan plasma deuterium-tritium. Dalam berikut, reaktor menghasilkan rekor sementara dikendalikan kekuatan 10,7 MW, dan pada tahun 1995, catatan suhu dicapai gas terionisasi untuk 510 juta ° C. Namun, instalasi tidak berhasil listrik impas fusi, namun berhasil memenuhi tujuan merancang perangkat keras, membuat kontribusi yang signifikan untuk ITER.

LHD

LHD di Institut Nasional Jepang untuk fusi nuklir di Toki, Prefektur Gifu, adalah stellarator terbesar di dunia. Mulai reaktor fusi terjadi pada tahun 1998, dan ia telah menunjukkan kualitas kurungan plasma, sebanding dengan instalasi besar lainnya. Itu mencapai 13,5 suhu ion keV (sekitar 160 juta ° C) dan energi 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Setelah setahun pengujian, dimulai pada akhir 2015, suhu helium dalam waktu singkat telah mencapai 1 juta ° C. Pada 2016 Reaktor termonuklir dengan plasma hidrogen menggunakan 2 MW, suhu mencapai 80 juta ° C untuk seperempat detik. W7-X stellarator adalah yang terbesar di dunia dan direncanakan akan terus beroperasi selama 30 menit. Biaya reaktor sebesar € 1 miliar.

NIF

Fasilitas Ignition Nasional (NIF) di selesai pada Maret 2009, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) tahun. Menggunakan 192 sinar laser, yang NIF mampu berkonsentrasi 60 kali lebih banyak energi daripada sistem laser yang sebelumnya.

fusi dingin

Pada bulan Maret tahun 1989, dua peneliti, Amerika Stenli Pons dan Martin Fleischmann pembalap Inggris, mengatakan mereka telah meluncurkan sebuah reaktor fusi dingin desktop sederhana, beroperasi pada suhu kamar. Proses ini terdiri dalam elektrolisis air berat menggunakan elektroda paladium di mana inti deuterium terkonsentrasi dengan kepadatan tinggi. Para peneliti berpendapat bahwa menghasilkan panas, yang dapat dijelaskan hanya dari segi proses nuklir, serta ada produk samping sintesis, termasuk helium, tritium dan neutron. Namun, peneliti lainnya gagal untuk meniru pengalaman ini. Sebagian besar komunitas ilmiah tidak percaya bahwa reaktor fusi dingin adalah nyata.

reaksi nuklir energi rendah

Diprakarsai oleh klaim penelitian "fusi dingin" lanjut di bidang energi yang rendah reaksi nuklir, dengan beberapa dukungan empiris, tetapi tidak berlaku umum penjelasan ilmiah. Terbukti, interaksi nuklir lemah (dan bukan kekuatan yang kuat, seperti dalam fisi nuklir atau sintesis) yang digunakan untuk membuat dan penangkapan neutron. Eksperimen termasuk penetrasi hidrogen atau deuterium melalui unggun katalis dan reaksi dengan logam. Para peneliti melaporkan pelepasan energi yang diamati. Contoh praktis utama adalah reaksi hidrogen dengan bubuk nikel dengan panas, yang jumlahnya lebih besar dari bisa memberikan reaksi kimia apapun.