Демонстрационный термоядерный реактор (ДЕМО) станет следующим этапом в подготовке к использованию термоядерной энергии в промышленных масштабах. Плазменный двигатель — разновидность электрического ракетного двигателя (ЭРД), расходуемое вещество которого получает ускорение в состоянии плазмы. 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.
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
В рамках эксперимента внутри реактора плазму разогрели до 50 миллионов градусов Цельсия. • Термоядерный реактор Zap сначала вдувает газ в камеру, затем мощный импульс энергии ионизирует его в плазменную нить, проводящую сверхсильный ток. Благодаря новому процессу — динамическому потоку через плазму, удалось преодолеть проблему кратковременности жизни плазмы, сообщает Physical Review Letters (PRL). Токамак ITER станет первым термоядерным реактором, который будет вырабатывать больше энергии, чем необходимо для нагрева самой плазмы. Модернизация корейского термоядерного реактора позволила ему побить собственный рекорд: новые компоненты способны поддерживать закрученную плазму температурой 100 миллионов. При плазменной обработке, в частности, образуется угарный газ, который надо тщательно дожигать или пускать в переработку в химическую промышленность», — объяснил ученый.
Британский термоядерный реактор сгенерировал первую плазму
Сахаров, преподававший в МЭИ на кафедре электрофизики, предложил использовать магнитное поле для удержания плазмы с целью достижения управляемого термоядерного синтеза, а сейчас уже мы смогли найти многие решения этих проблем и предложений. Сейчас в НИУ МЭИ проводятся экспериментальные исследования и испытания не только в плазменной установке, но и разработки и испытания эффективных методов охлаждения внутрикамерных компонентов будущего токамака-реактора. Это связано с высокой плазменно-тепловой нагрузкой, которая будет оказывать воздействие на стенки камеры будущего реактора-токамака при длительной эксплуатации.
Они обнаружили, что спонтанно возбуждаемые волны вызывали транспорт намагниченных электронов внутрь в поперечном направлении к главной оси магнитного поля. Такое перемещение полезно для отрыва плазмы, поскольку уменьшает расходимость расширяющегося плазменного пучка. Схематическая иллюстрация перемещения электронов в отрывающейся плазме. Изображение : Kazunori Takahashi, Tohoku University Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза, но в данном случае они оказались полезными. Наше открытие — редкий случай, когда нестабильность плазмы действительно оказывает благотворное влияние на инженерию. Наши результаты открывают новый взгляд на роль нестабильности в плазме и помогут в разработке радиочастотных плазменных двигателей с магнитным соплом.
Инструменты диагностики для изучения физики плазмы. Включают манометры и нейтронные камеры. Криостат — огромный термос с глубоким вакуумом, который защищает от нагрева магниты и вакуумную камеру А вот так выглядит «маленькая» вакуумная камера с моделями работников внутри. Она 11,4 метра в высоту, а вместе с бланкетами и дивертором будет весить 8,5 тыс. Внутри них циркулирует вода. Вырывающиеся из плазмы свободные нейтроны попадают в эти бланкеты и тормозятся водой. Из-за чего она нагревается. Сами бланкеты защищают всю остальную махину от теплового, рентгеновского и уже упомянутого нейтронного излучения плазмы. Такая система необходима для того, чтобы продлить срок работы реактора. Каждый бланкет весит порядка 4,5 тонны, их будет менять роботизированная рука примерно раз в 5—10 лет, так как этот первый ряд обороны будет подвержен испарению и нейтронному излучению. Но это далеко не все. К камере присоединяется внутрикамерное оборудование, термопары, акселерометры, уже упомянутые 440 блоков бланкетной системы, системы охлаждения, экранирующий блок, дивертор, магнитная система из 48 элементов, высокочастотные нагреватели плазмы, инжектор нейтральных атомов и т. И все это находится внутри огромного криостата высотой 30 метров, имеющего такой же диаметр и объем 16 тыс. Криостат гарантирует глубокий вакуум и ультрахолодную температуру для камеры токамака и сверхпроводящих магнитов, которые охлаждаются жидким гелием до температуры —269 градусов по Цельсию. Одна третья часть основания криостата. Всего этот «термос» будет состоять из 54 элементов А так выглядит криостат на рендере. Его производство поручено Индии. Внутри «термоса» соберут реактор Криостат уже собирают. Тут, например, вы можете видеть окошко, через которое в реактор будут забрасывать частицы для нагрева плазмы Производство всего этого оборудования разделено между странами-участницами. Например, над частью бланкетов работают в России, над корпусом криостата — в Индии, над сегментами вакуумной камеры — в Европе и Корее. Но это отнюдь не быстрый процесс. К тому же права на ошибку у конструкторов нет. Команда ITER сперва моделирует нагрузки и требования к элементам конструкции, их испытывают на стендах например, под воздействием плазменных пушек, как дивертор , улучшают и дорабатывают, собирают прототипы и опять тестируют перед тем, как выдать финальный элемент. Первый корпус тороидальной катушки. Первый из 18 гигантских магнитов. Одну половину сделали в Японии, другую — в Корее 18 гигантских магнитов D-образной формы, расставленные по кругу так, чтобы образовать непроницаемую магнитную стену. Внутри каждого из них заключены 134 витка сверхпроводящего кабеля Каждая такая катушка весит примерно 310 тонн Но одно дело собрать. И совсем другое — все это обслуживать. Из-за высокого уровня радиации доступ к реактору заказан. Для его обслуживания разработано целое семейство роботизированных систем. Часть будет менять бланкеты и кассеты дивертора весом под 10 тонн , часть — управляться удаленно для устранения аварий, часть — базироваться в карманах вакуумной камеры с HD-камерами и лазерными сканерами для быстрой инспекции. И все это необходимо делать в вакууме, в узком пространстве, с высокой точностью и в четком взаимодействии со всеми системами.
Бабушкина, 23б Тел. Ербанова, 7а Тел. Выдано Роскомнадзор. Учредитель — федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийская государственная телевизионная и радиовещательная компания».
Российские ученые масштабировали установку плазменного пиролиза нефти
| НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР | Исследователи использовали метрику под названием H98 (y, 2) для оценки эффективности, с которой реактор токамака удерживает плазму. |
| Простой способ наполнить свою жизнь здоровьем. Плазменный реактор молодости. Артём Шабанов | В этом проекте ученые занимаются расчетами пристеночной плазмы, а именно вопросами, как и какие примеси будут поступать в реактор, как будет перераспределяться мощность. |
Российские учёные разработали новый материал для термоядерного реактора
| Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина | Им удалось разогреть плазму в собственном термоядерном реакторе HL-2M Tokamak (EAST), размещенном в городе Хэфэй. |
| Металлурги Росатома начали изготовление реакторной установки для АЭС «Пакш-2» в Венгрии | Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. |
| Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу | Владелец реактора — Институт физики плазмы при Академии наук КНР. |
Российские ученые масштабировали установку плазменного пиролиза нефти
Предполагается, что температуру ионов, связанную с их кинетической энергией, можно определить по измерению спектров энергии нейтронов, возникающих в реакции синтеза. Такие спектры должны содержать информацию о свойствах нагретой плазмы. Например, сдвиги средней энергии нейтронов от номинального значения в 14 мегаэлектронвольт связаны с температурой ионов, средней кинетической энергией ионов и скоростью плазмы.
Отмечается, что установка работает устойчиво, сообщил президент исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук, сообщает ТАСС. Он [прим. Сложнейшая дорогостоящая установка запустилась сразу и сейчас работает, набирает мощность и выходит на мировые параметры. Вещество представляет собой плазму с температурой в несколько млн градусов.
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.
Сейчас в НИУ МЭИ проводятся экспериментальные исследования и испытания не только в плазменной установке, но и разработки и испытания эффективных методов охлаждения внутрикамерных компонентов будущего токамака-реактора. Это связано с высокой плазменно-тепловой нагрузкой, которая будет оказывать воздействие на стенки камеры будущего реактора-токамака при длительной эксплуатации. Россия, США, Китай, Индия, Южная Корея, страны ЕС, а также Великобритания и Швейцария; цель проекта - создание термоядерной реакции мощностью 500 МВт, которая будет поддерживаться в течение не менее 400 сек при потребляемой мощности 50 МВт; проект не предусматривает поставку вырабатываемой электроэнергии в сеть; строительство началось в 2010 г.
В Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов
В основу реактора положена разработанная советскими и российскими учёными установка токамак, которая считается наиболее перспективным устройством для управляемого термоядерного синтеза. Энергетическую установку строят на юге Франции, недалеко от исследовательского центра Кадараш.
Особенно несладко приходится как раз оболочкам твэлов. Водная среда наносит ей двойной удар: кислород создает подверженный растрескиванию оксидный слой на поверхности оболочки, а водород, проникая в цирконий, делает его более хрупким, что тоже способствует развитию трещин. Из-за недостаточной коррозионной стойкости оболочки, топливо отрабатывает лишь небольшую долю своего ресурса, прежде чем твэл приходится извлекать из реактора.
А повышение мощности реакторов вообще выглядит несбыточной мечтой, поскольку оно сопряжено с увеличением температуры активной зоны реактора, что неизбежно приведет к резкому ускорению коррозионных процессов в оболочках твэлов. Таким образом, перспективы развития всего направления легководных реакторов при нынешних материалах оболочек твэлов представляются туманными. Ученые всего мира начали работать над усовершенствованием материалов оболочек еще в середине XX века, и эти работы продолжаются до сих пор. Разрабатываются новые коррозионностойкие циркониевые сплавы, способные эффективнее сопротивляться агрессивному воздействию теплоносителя. Кроме того, рассматриваются различные варианты обработки поверхности циркониевых оболочек твэлов и нанесения на них защитных покрытий.
Однако появление тех или иных удачных технологических решений может занимать даже не годы, а десятилетия. Почему так долго? Разработка новых сплавов и методов обработки поверхности требует постоянного проведения дореакторных испытаний. Эффект от каждого минимального изменения в составе сплава или в технологии его обработки должен быть проверен в условиях, приближенных к реакторным. Для этого берется специальный стальной автоклав с толстыми стенками, в который заливается определенное количество воды и помещаются исследуемые образцы новых материалов.
Это тороидальная установка со сферической вакуумной камерой. В ней формируется и удерживается плазма, пишет ScienceAlert. От классических термоядерных электростанций ST40 отличается размерами. Рабочая камера этого токамака не превышает 80 см в поперечнике у других она измеряется в метрах.
Литий - лёгкий элемент, поэтому ядра лития меньше охлаждают плазму и даже могут участвовать в термоядерных реакциях. В данном подходе слой жидкого лития берёт на себя часть защитных функций. Поэтому материал для "потеющей стенки" должен быть тугоплавким и теплопроводным, а также не должен вступать с жидким литием в химическое взаимодействие и при этом хорошо им смачиваться. Самый тугоплавкий металл - вольфрам, однако его теплопроводности для эффективного охлаждения стенки недостаточно.
Медь обладает очень высокой теплопроводностью, но её нельзя применять для стенок реактора из-за легкоплавкости - металл просто атомизируется при взаимодействии с плазмой и попадёт внутрь реактора, что ухудшит качество плазмы. Однако учёные придумали, как объединить свойства обоих металлов в одной конструкции.
Как учёные «ловят плазму»? О перспективах ядерной энергетики репортаж из ИЯФ СО РАН
В традиционных конструкциях эта схема разделяет лазерный луч на два потока, один из которых огибает плазму в реакторе, а другой проходит сквозь нее. 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. Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза. Впервые термоядерный реактор KSTAR Корейского института термоядерной энергетики (KFE) достиг температуры, в семь раз превышающей температуру ядра Солнца. Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер.
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
В принципе и не хотел делать это Разоблачение Но когда увидел сколько людей на форумах думают что Хлорка которая возникает в результате электролиза соли в. 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. Магнитное поле удерживает плазменный жгут от соприкосновения со стенками реактора и не даёт плазме остыть, а также повредить стенки реактора, вследствие чего происходит. Новый реактор потребовался после того, как в прошлом году компания продемонстрировала увеличение срока жизни плазмы в Z-pinch реакторе своей конструкции при силе тока более.
🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
Рогалева: на кафедре Общей физики и ядерного синтеза НИУ МЭИ разрабатываются системы термоядерных реакторов и решаются проблемы диагностики плазмофизических процессов; сегодня наши ученые решают глобальные вопросы, участвуют в экспериментальных разработках международного уровня и вносят существенный вклад в развитие атомных энергетических установок; Россия занимает одну из ключевых позиций в реализации международного проекта ИТЭР; еще в 1950 г. Сахаров, преподававший в МЭИ на кафедре электрофизики, предложил использовать магнитное поле для удержания плазмы с целью достижения управляемого термоядерного синтеза, а сейчас уже мы смогли найти многие решения этих проблем и предложений. Сейчас в НИУ МЭИ проводятся экспериментальные исследования и испытания не только в плазменной установке, но и разработки и испытания эффективных методов охлаждения внутрикамерных компонентов будущего токамака-реактора.
Старт изготовлению деталей в торжественной обстановке дан в присутствии российской и венгерской делегаций, в которые вошли президент — генеральный директор АЭС «Пакш-2» Гергей Якли, мэр города Пакш Петер Сабо, вице-президент АО «Атомстройэкспорт» — директор проекта по сооружению АЭС «Пакш» Виталий Полянин, первый замглавы машиностроительного дивизиона Росатома Андрей Синяков. Обечайки — важный конструктивный элемент корпуса реактора. Они представляют собой пустые цилиндры, которые свариваются между собой. Детали изготавливают на одном из крупнейших в Европе автоматизированном кузнечном комплексе.
Затем они будут направлены на специализированные крупногабаритные токарно-карусельные станки для механической обработки. Работы для этого ведутся параллельно как на строительной площадке в Пакше, так и в нескольких тысячах километров от Венгрии — в Санкт-Петербурге.
Поэтому используются отрицательные ионы, которые захватывают электроны в специальном радиочастотном разряде в среде плазмы дейтерия, экстрагируются и разгоняются высоким положительным потенциалом 1 МВ по отношению к источнику ионов , затем нейтрализуются в газовой ячейке. Оставшиеся заряженными ионы отклоняются электростатическим полем в специальную охлаждаемую водой мишень. При потреблении примерно 55 МВт электроэнергии, каждый из двух планируемых на ITER инжекторов нейтральных атомов способен вводить в плазму до 16 МВт тепловой энергии. Криостат[ править править код ] Криостат [30] [31] — самый большой компонент токамака. Внутри криостата будут располагаться остальные элементы машины.
Криостат, помимо механических функций опора деталей токамака и их защита от повреждений будет выполнять роль вакуумного «термоса», являясь барьером между внешней средой и внутренней полостью. Для этого на внутренних стенках криостата размещены тепловые экраны, охлаждаемые азотным контуром 80 К. Криостат имеет множество отверстий для доступа к вакуумной камере, трубопроводов системы охлаждения, фидеров питания магнитных систем, диагностики, дистанционного манипулятора, систем нагрева плазмы и других. Доставить сборку таких размеров целиком тяжело и дорого, поэтому было принято решение конструктивно разбить криостат на четыре крупных фрагмента поддон, две цилиндрические обечайки и крышка. Каждый из этих фрагментов будет собираться из более мелких сегментов. Всего сегментов 54. Их производством занята Индия.
Затем фрагменты, после сборки в Здании криостата, по очереди будут перемещены и установлены на место — в шахту реактора [33]. Для снижения влияния нейтронного излучения токамака на окружающую среду криостат будет окружён «одеялом» из специального бетона, которое называют «биозащита» англ. Толщина биозащиты над криостатом составит 2 м. Эти выступы на сайте ITER называют «короной» «crown». Арматура элементов короны имеет очень сложный макет; для приготовления бетона будет использован гравий , добываемый в Лапландии [34]. Control, Data Access and Communication — управление, доступ к данным и связь является основной системой управления при эксплуатации ИТЭР-токамака. В настоящий момент команда проводит консультации с ведущими институтами и привлечёнными компаниями в целях принятия наилучших технических решений для ИТЭР.
Central Safety Network — Сеть централизованной защиты ; терминалы; датчики. Организационно вся система управления делится на следующие подразделения: Центральный контроль и автоматизация, мониторинг и обработка данных Central supervision and automation, monitoring and data handling. Отображение данных и управление HMI англ. Human Maсhine Interface. Подразделение включает в себя терминалы и мнемосхемы, системы Центральной блокировки CIS англ. Central Safety System. Обе системы обладают собственными регистраторами параметров.
Группа управления ITER англ. В составе два сервера: сервер обслуживания и приложений; шлюз доступа к каналам данных. Система токамака англ.
Читайте «Хайтек» в Исследователи из университета Тохоку и Австралийского национального университета обнаружили, что спонтанно возбуждаемые плазменные волны вызывали перенос намагниченных электронов, который может решить проблему «отрыва плазмы» в двигателях с магнитным соплом. В радиочастотных двигателях с магнитным соплом последнее направляет и ускоряет плазму, позволяя космическим кораблям создавать тягу. Технология, использующая электрическую тягу, демонстрирует большой потенциал для открытия новой эры космических путешествий. Однако дальнейшему развитию мешала так называемая проблема «отрыва плазмы», объясняют ученые. Иллюстрация работы плазменного двигателя с магнитным соплом. Изображение : Kazunori Takahashi, Tohoku University Поскольку силовые линии магнитного поля всегда образуют замкнутые петли, те, которые находятся внутри магнитных сопел, неизбежно возвращаются к конструкции двигателя.
Выбор сделан - токамак плюс
Предполагается, что температуру ионов, связанную с их кинетической энергией, можно определить по измерению спектров энергии нейтронов, возникающих в реакции синтеза. Такие спектры должны содержать информацию о свойствах нагретой плазмы. Например, сдвиги средней энергии нейтронов от номинального значения в 14 мегаэлектронвольт связаны с температурой ионов, средней кинетической энергией ионов и скоростью плазмы.
По словам учёных, методика позволяет создавать покрытие из тугоплавкого вольфрама, лишённое пор. Оно наносится на медную подложку, которая позволяет отводить тепло от стенки реактора с участием лёгкого металла лития. Изобретение уже получило патент. Разработка позволит решить одну из основных задач в области термоядерного синтеза - уберечь стенку термоядерного реактора от воздействия раскалённой до миллионов градусов плазмы, заключённой внутри него. Хотя плазма удерживается и сжимается при помощи магнитного поля, её потоки всё равно могут соприкасаться со стенкой реактора. Это приводит не только к нагреву стенки, но и к распылению материала, из которого сделана стенка реактора, то есть к расщеплению его на атомы, которые затем попадают в качестве примеси в плазму.
Она позволит проверить прототипы облицовки камеры реактора, которые разрабатываются в России. Кроме того, НИУ «МЭИ» проведёт исследования по охлаждению компонентов экспериментального реактора, расположенных внутри камеры. Установка ПЛМ использует магнитную ловушку для получения и нагрева плазмы, и отличается высокой плотностью мощности и использованием импульсного лазера для достижения гигаваттных тепловых нагрузок.
В результате процесса распыления плазма существенно охлаждается, что может помешать термоядерному синтезу. Чтобы избежать этого, ранее была разработана концепция так называемой потеющей стенки: внутренняя поверхность реактора покрывается сетью каналов, из которых истекает жидкий литий. Литий - лёгкий элемент, поэтому ядра лития меньше охлаждают плазму и даже могут участвовать в термоядерных реакциях. В данном подходе слой жидкого лития берёт на себя часть защитных функций. Поэтому материал для "потеющей стенки" должен быть тугоплавким и теплопроводным, а также не должен вступать с жидким литием в химическое взаимодействие и при этом хорошо им смачиваться. Самый тугоплавкий металл - вольфрам, однако его теплопроводности для эффективного охлаждения стенки недостаточно.
PRL: открытие новых колебаний плазмы позволит улучшить ускорители и реакторы
Предполагается, что плазма, выдаваемая реактором, будет самонагреваться и выдавать в 10 раз больше тепла, чем в нее заложено. Специалисты Национального исследовательского университета "МЭИ" запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. Впервые термоядерный реактор KSTAR Корейского института термоядерной энергетики (KFE) достиг температуры, в семь раз превышающей температуру ядра Солнца. На основе принципа токамака строится международный экспериментальный термоядерный реактор ITER во Франции.