Обслуживающие реактор JT-60SA специалисты пока не сообщили о параметрах полученной в реакторе плазмы. Предполагается, что плазма, выдаваемая реактором, будет самонагреваться и выдавать в 10 раз больше тепла, чем в нее заложено.
Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу
Одним из направлений этой программы является Федеральный проект "Термоядерные и плазменные технологии". О том, кто и как будет претворять термоядерный синтез в жизнь и когда появятся гибридные реакторы и космические плазменные двигатели в продолжении серии специальных репортажей о проектах РТТН.
Оказалось, что токамак Глобус-М2 эффективно использует магнитное поле и многократно превосходит установки предыдущего поколения. От этого параметра зависят показатели выработки энергии и экономическая производительность термоядерного реактора. Такие установки позволят снизить стоимость термоядерного реактора-токамака такого как ИТЭР, который сейчас строят во Франции и скорее внедрить технологии управляемого термоядерного синтеза в энергетику, подарив человечеству еще один альтернативный источник энергии. Исследование проведено при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда РНФ и опубликовано в журнале Nuclear Fusion.
Токамак Глобус-М2 с подключенными источниками дополнительного нагрева. Вид сверху «Эксперименты показали, что в токамаке Глобус-М2 устойчивость плазмы выше, возрастают давление и эффективность использования магнитного поля. Благодаря этому растет экономическая производительность реактора. Исследования плазмы на Глобус-М2 проводятся при температуре выше 10 миллионов градусов, и в этих условиях получена рекордная для компактных сферических токамаков плотность плазмы. По сравнению с установкой предыдущего поколения — токамаком Глобус-М — температура плазмы возросла вчетверо, а эффективность удержания — втрое.
Однозначно говорить о «преимуществах» или «недостатках» одной системы над другой кажется не совсем корректно, — это две разные концепции, которые преследуют одну и ту же цель. Однако можно отметить принципиальные отличия. Во-первых, в открытых ловушках более эффективно используется магнитное поле, удерживающее плазму.
Дело в том, что давление плазмы в термоядерном реакторе уравновешивается давлением удерживающего магнитного поля. Закрытые системы устроены так, что для устойчивого удержания давление плазмы может составлять только малую долю от давления магнитного поля установки. В открытых же, наоборот, можно удерживать очень плотную плазму.
Кроме того, они «видятся» проще в инженерном плане если для термоядерного синтеза в принципе можно говорить о простоте конструкции. Магнитная система состоит из простых катушек, поэтому установка может состоять из отдельных модулей, что делает её конструкцию более дешёвой и лёгкой в сборке, а её ремонт в случае выхода из строя отдельного модуля может быть выполнен гораздо быстрее. С другой стороны, в отличие от ловушек закрытого типа, в открытых ловушках силовые линии магнитного поля пересекают торцевые поверхности плазмы, что приводит к большим потерям частиц из системы.
Требуется прилагать дополнительные усилия для того, чтобы ограничить вытекание плазмы из ловушки вдоль магнитного поля. Один из основных методов, которые мы рассматриваем, это запирание потока плазмы многопробочными секциями на торцах установки. Иной стороной этого же «недостатка» является то, что вместе с рабочим веществом систему покидают тяжёлые примеси и продукты термоядерных реакций.
То, что является существенной проблемой для закрытых систем, в открытых решается автоматически. Проводятся ли работы в области прикладной физики материаловедение? Идея многопробочного удержания плазмы была предложена в 1971 г.
Будкером, В. Мирновым и Д. Многопробочная ловушка — это набор соединённых пробкотронов, формирующих гофрированное магнитное поле.
В такой системе заряженные частицы разбиваются на две группы: захваченные в одиночных пробкотронах и пролётные, попавшие в конус потерь одиночного пробкотрона. Если длина пробега частиц меньше размера ловушки, то при движении пролётных частиц через пробкотроны они начинают испытывать силу трения со стороны захваченных, что резко замедляет скорость разлёта плазмы: вместо прямолинейного разлета движение частиц становится диффузионным.
По команде деталь медленно задвигается в камеру. Как только огромная, как бы уложенная на бок кастрюля оказывается закупоренной, внутри начинается электронная бомбардировка. Она должна показать, выдержит или нет элемент температуру плазмы в 30 миллионов градусов. Андрей Володин, ведущий инженер лаборатории АЛ-6 : «Мы в качестве источника тепловой нагрузки используем пучок электронов, которые генерирует электронно-лучевая установка. Эти электроны под действием ускоряющего напряжения с большой энергией врезаются в поверхность прототипа и тем самым создают тепловую нагрузку». Испытаниями в Петербурге Россия продолжает выполнять свои обязательства в рамках ИТЭР — научно-технического проекта по созданию экспериментального термоядерного реактора. Мы производили очень важные высокотемпературные испытания.
Мы должны действовать все вместе для успеха проекта ИТЭР».
Поделись позитивом в своих соцсетях
- Публикации
- Термоядерный реактор KSTAR смог удержать раскалённую плазму в течение 30 секунд
- Британский термоядерный реактор сгенерировал первую плазму | Futurist - будущее уже здесь
- Российские учёные разработали новый материал для термоядерного реактора - 16.05.2023 - Техэксперт
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
Плазменный физический реактор – сложное оборудование, обеспечивающее нормальное выполнение химической реакции. Ионные температуры свыше 5 кэВ ранее не достигались ни в одном СТ и были получены только в гораздо более крупных устройствах со значительно большей мощностью нагрева плазмы. В Курчатовском институте состоялся физический запуск глубоко модернизированного гибридного термоядерного реактора Т-15МД. В 2024 году Росатом завершит прототип плазменного ракетного двигателя, сообщили на панельной сессии «Атом для лучшей жизни». Развитие теории магнитного удержания плазмы (Magnetic Fusion Confinement, или MFE) в реакторе прошло три этапа. Красильников заявил, что первую плазму термоядерного реактора ИТЭР зажгут не раньше 2025 года.
Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
Блок излучателя состоит из небольшой, всего несколько сантиметров в диаметре, разрядной камеры плазменного фокуса, накопителя энергии и высоковольтного ключа. Пока на электроды не подается высокое напряжение, это обычный газ. При подаче напряжения срабатывает ключ, и вся энергия из накопителя передается в камеру. Там происходят реакции термоядерного синтеза. В этот момент камера становится источником излучения, а когда напряжение с электродов снимается, газ возвращается в нормальное состояние и реакции синтеза уже не происходят.
В «нормальных» условиях плазма получается из газа при нагревании его до десятков тысяч градусов по Цельсию, — когда электроны на внешних оболочках приобретают энергию, сопоставимую с энергией связи между электроном и ядром, а следовательно, способны «оторваться» от ядер атомов вещества.
По сути, плазма представляет собой газ, только состоящий не из отдельных атомов и молекул, а из электронов и заряженных ионов. Все звёзды в том числе и ближайшая к нам — Солнце являются природными плазменными образованиями. Ещё одной яркой задачей, которая решается научным сообществом и непосредственно связана с физикой плазмы, является развитие технологий в области управляемого термоядерного синтеза. Как вам наверняка известно, многие ядра тяжёлых элементов тяжелее железа-кобальта-никеля , например, уран и соседние с ним элементы: торий, плутоний, протактиний, делятся с выделением колоссального количества энергии. В частности, на цепных реакциях деления ядра урана-235 работают почти все современные ядерные электростанции.
Ядра же более лёгких элементов например, изотопы водорода — дейтерий и тритий при сближении на очень малое расстояние, наоборот, «слипаются», образуя ядра более тяжёлых элементов; при этом также происходит выделение энергии, причём в несколько раз больше, чем в реакциях деления, — такие реакции и называются «реакциями синтеза». Возьмём стакан водопроводной воды 200 мл. На каждую пятитысячную молекулу воды приходится одна молекула тяжёлой воды. Суммарная масса дейтерия в стакане всего несколько микрограмм. Если сжечь дейтерий, который находится в этой воде и только дейтерий!
При этом это отнюдь не самая энергетически эффективная реакция синтеза! Если термоядерный синтез будет освоен, то это должно решить все энергетические проблемы человечества. Следует сразу оговориться, что для синтеза более тяжёлых ядер из лёгких необходимо, чтобы исходные лёгкие ядра сблизились на очень малые расстояния, где начинают играть роль ядерные силы притяжения, превалирующие над электрическими силами отталкивания. Для того чтобы в веществе шли интенсивно термоядерные реакции, оказывается, что его нужно нагреть до таких температур или сжать до таких давлений , что оно заведомо будет находиться в плазменном состоянии. Именно по этой причине задача управляемого термоядерного синтеза стала практически неразрывно связанной с физикой плазмы.
Удержание плазмы в лабораторных условиях осуществляется при помощи внешних магнитных полей. В нашей стране в начале 50-х годов XX века было предложено несколько схем магнитных ловушек. Так, в 1950 году А. Сахаров и И.
По мере износа кассеты будут демонтироваться, и на их место устанавливаться другие. Мало какой материал способен длительно срок службы токамака 20 лет выдерживать такой нагрев.
На начальных стадиях проектирования токамака планировалось выполнить мишени из углеродного композита, армированного углеродным волокном англ. Система охлаждения дивертора будет работать в околокипящем режиме. Суть этого режима такова: теплоноситель дистиллированная вода начинает закипать, но ещё не кипит. Микроскопические пузырьки пара способствуют интенсивной конвекции, поэтому этот режим позволяет отводить от нагретых деталей наибольшее количество тепла. Однако есть и опасность — если теплоноситель всё-таки закипит, пузырьки пара увеличатся в размерах, резко снизив теплоотвод. Для контроля за состоянием теплоносителя на ITER установлены акустические датчики.
По шуму, который создают пузырьки в трубопроводах, будет оцениваться режим, в котором находится теплоноситель. Системы нагрева плазмы[ править править код ] Для того, чтобы ядра трития вступили в реакцию слияния с ядрами дейтерия, они должны преодолеть взаимное электростатическое отталкивание — кулоновский барьер. При такой высокой температуре кинетическая энергия ядер становится достаточной, чтобы кулоновский барьер был преодолён и термоядерная реакция «зажглась». После зажигания термоядерной реакции предполагается, что можно будет выключить внешние нагреватели плазмы или снизить их мощность. Ожидается, что термоядерная реакция станет самоподдерживающейся. Кроме того, можно задействовать для нагрева плазмы еще и центральный соленоид.
Поднимая напряжение в соленоиде от нуля до 30 кВ, можно индуцировать в короткозамкнутом плазменном витке электрический ток. За счет омического нагрева выделяется дополнительное тепло. Такой способ нагрева называется индукционным. Electron Cyclotron Resonance Heating разогревает электроны плазменного шнура, а также используется для отвода тепла в определённых местах в плазме в качестве механизма минимизации нарастания определённых неустойчивостей, приводящих к охлаждению плазмы. Она выполняет роль «стартера» плазмы в начале выстрела, разогревая нейтральный газ, заполняющий вакуумную камеру. В качестве источников энергии применены гиротроны , каждый мощностью 1 МВт, рабочей частотой 170 ГГц и длительностью импульса более 500 с.
Всего гиротронов 24. Они расположены в Здании радиочастотного нагрева и передают свою энергию по волноводам, длина которых составляет 160 м. Производством гиротронов заняты Япония, Россия, Европа и Индия. В конце февраля 2015 года Япония продемонстрировала первый произведённый гиротрон. Все гиротроны предполагалось поставить в ITER в начале 2018 года [27]. Для ввода энергии в вакуумную камеру служат окна из поликристаллического искусственного алмаза.
Диаметр каждого алмазного диска 80 мм, а толщина 1,1 мм. Алмаз выбран потому, что прозрачен для СВЧ излучения, прочен, радиационно стоек и обладает теплопроводностью в пять раз выше, чем у меди. Производством этих кристаллов занята лаборатория во Фрайбурге.
Также окажем помощь при выборе необходимого для работы со станком компрессора. Также следует добавить, что установка может комплектоваться практически любым плазменным аппаратом, который предназначен для автоматизированной резки металла. Отметим, что воздушно-плазменная резка на сегодня является самым эффективным и достаточно выгодным способом раскроя металла. Например, использование станка воздушно-плазменной резки позволит отказаться от дорогих и достаточно взрывоопасных газовых баллонов. В сравнении с лазерной резкой, плазморез с ЧПУ может обеспечить существенно более...
Предлагаем не только умеренную цену, но и отличную комплектацию: автоматический контроль высоты резака, промышленный компьютер, отделенный от основной рамы стол для раскроя. Оборудование предназначено как для фигурного раскроя листового металла, так и для серийного изготовления деталей. Ровный рез, который получается в ходе работы станка плазменной резки металла с ЧПУ, не потребует дополнительной шлифовки и обработки. Добавим, что стол для раскроя конструктивно отделен от рамы станка, что снижает уровень механического воздействия на конструкцию при обработке заготовок большой массы. Эта портальная машина может комплектоваться плазматроном с различной мощностью исходя из задач поставленных клиентом.
🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе. Указ об этом подписал президент Владимир Путин Федеральный проект "Термоядерные и плазменные технологии". В настоящее время уже существуют различные проекты гибридных реакторов, в которых плазменным источником нейтронов служит токамак. Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. О том, сможет ли реактор обеспечить страну практически неограниченным количеством чистой и безопасной энергии, — в материале Предполагается, что плазма, выдаваемая реактором, будет самонагреваться и выдавать в 10 раз больше тепла, чем в нее заложено.
Петербургские инженеры испытывают детали для экспериментального термоядерного реактора
Указ об этом подписал президент Владимир Путин. Одним из направлений этой программы является Федеральный проект "Термоядерные и плазменные технологии".
Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. Совместными усилиями Швейцарского плазменного центра SPC EPFL и исследовательской компании DeepMind, занимающейся исследованиями в области искусственного интеллекта ИИ , ученые использовали систему глубокого обучения RL для изучения нюансов поведения и управления плазмой внутри термоядерного токамака — устройства, в котором используется ряд магнитных катушек, размещенных вокруг реактора, для контроля и управления плазмой внутри него. Это нелегкий баланс, поскольку катушки требуют огромного количества тонких регулировок напряжения, до тысяч раз в секунду, чтобы успешно удерживать плазму в магнитных полях. Таким образом, для поддержания ядерных термоядерных реакций, которые включают поддержание стабильной температуры плазмы в сотни миллионов градусов по Цельсию, более горячей, чем даже ядро Солнца, необходимы сложные многослойные системы для управления катушками.
Чтобы оценить эти преимущества, ученые из Нижегородского государственного технического университета собрали установку плазменного пиролиза нефти, состоящую из реактора, системы регистрации электрических зарядов и блока сбора образующихся газов. Объем реактора составил 300 куб. Авторы исследования провели эксперимент, в ходе которого заливали мазут между двумя электродами при напряжении 500 вольт. В ходе процесса выделялся водород, этилен, ацетилен, метан и углеводороды, содержащие от трех до пяти атомов углерода — все эти вещества широко применяются в химической промышленности.
Функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Регион Глава российского агентства ИТЭР рассказал о планах по созданию демореактора Глава российского агентства ИТЭР: Первую плазму реактора зажгут не раньше 2025 года Первую плазму международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР зажгут не раньше 2025 года. Красильников заявил, что первую плазму термоядерного реактора ИТЭР зажгут не раньше 2025 года. И далее десять лет эксплуатации, скорее всего, [она будет длиться] до 2040 года.
Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
Чтобы продлить существование плазмы, загрязненный поток направляют на специальный элемент реактора, дивертор. На плазменных установках в лабораториях НИЯУ МИФИ начнется цикл испытаний материалов, которые помогут защитить внутреннюю стенку реактора ITER. Плазменный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя (ЭРД), расходуемое вещество которого получает ускорение в состоянии плазмы. Модернизация корейского термоядерного реактора позволила ему побить собственный рекорд: новые компоненты способны поддерживать закрученную плазму температурой 100 миллионов.
Ядерный синтез: недавний эксперимент преодолевает два основных препятствия для работы
Оба типа реакторов имеют свои преимущества. Токамаки лучше поддерживают высокую температуру плазмы, а стеллараторы лучше обеспечивают ее стабильность. Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе. По словам ученых, в практическом смысле управление колебаниями плазмы может упростить работу термоядерных реакторов.
Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
| В РФ успешно получена первая термоядерная плазма на токамаке Т-15МД — | В комплексе термоядерного синтеза NIF обнаружили аномальные энергии ионов плазмы. |
| В РФ успешно получена первая термоядерная плазма на токамаке Т-15МД | — Как работает ваш мини-реактор? — Правильнее называть его нейтронным генератором на основе плазменного фокуса, однако в установке действительно фактически происходит. |
| Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя | Пуск экспериментального термоядерного реактора и получение на нем первой плазмы запланирован на 2025 год. |
| Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора | Основным минусом реакторов типа токамак является такая высокая температура плазмы, которой на Земле просто не существует. |
Поддерживаемый Биллом Гейтсом стартап по термоядерному синтезу превзошел температуру Солнца
Основным минусом реакторов типа токамак является такая высокая температура плазмы, которой на Земле просто не существует. Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. О том, сможет ли реактор обеспечить страну практически неограниченным количеством чистой и безопасной энергии, — в материале Владелец реактора — Институт физики плазмы при Академии наук КНР. Специалисты Национального исследовательского университета "МЭИ" запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. Им удалось разогреть плазму в собственном термоядерном реакторе HL-2M Tokamak (EAST), размещенном в городе Хэфэй.