В 2021 году на японском реакторе произошло короткое замыкание в катушке сверхпроводящего магнита. Специалисты Национального исследовательского университета "МЭИ" запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. Это связано с высокой плазменно-тепловой нагрузкой, которая будет оказывать воздействие на стенки камеры будущего реактора-токамака при длительной эксплуатации.
В РФ успешно получена первая термоядерная плазма на токамаке Т-15МД
| Выбор сделан - токамак плюс - Российская газета | Главные сахалинские новости за день от |
| Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу - RW Space | Это одна из шести катушек полоидального поля в магнитной системе, которая служит для удержания плазмы в реакторе ИТЭР. |
| Простой способ наполнить свою жизнь здоровьем. Плазменный реактор молодости. Артём Шабанов | Они создают магнитное поле вокруг плазменного тора индукцией 11,8 Тл и запасают энергию 41 гигаджоулей. |
Что такое токамак?
- Прототип российского термоядерного реактора: для чего он необходим?
- 🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
- Глава российского агентства ИТЭР: Первую плазму реактора зажгут не раньше 2025 года
- Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу - RW Space
В плазменном фокусе: «Росатом» и МИФИ разработали термоядерный мини-реактор
Что еще известно: В используемых сейчас реакторах энергия производится за счет расщепления ядер радиоактивных элементов. ITER будут использовать технологию ядерного синтеза, при которой радиация практически отсутствует. Предполагается, что плазма, выдаваемая реактором, будет самонагреваться и выдавать в 10 раз больше тепла, чем в нее заложено.
Установка была запущена в эксплуатацию в 1988 году, в 2005 году ее хотели модернизировать, но средств на это не нашлось. По словам эксперта, установку модернизируют для проведения экспериментов и решения задач термоядерного реактора, который строится во Франции. Профессор затруднился назвать стоимость всего проекта, так как проект был растянут по времени.
Однако заметил, что за десять лет строительства французского термоядерного реактора его стоимость увеличивалась примерно в три раза. Здесь дело не в деньгах. Та установка, на которую кабмин выделил деньги, нужна для решения определенных узких задач в решении физики термоядерного синтеза. А французская установка может использоваться в промышленных целях. За десять лет ее строительства стоимость увеличилась в три раза и сейчас ее стоимость оценивается в 32 миллиарда евро», - рассказал Кузнецов.
Эксперт отметил, что вопросы о том, стоит ли выделять деньги на термоядерную энергетику, возникают не только в России. Зачем Германии нужен термоядерный реактор? Мы туда вбухиваем дикие деньги, а будет ли с его помощью решена какая-то важная задача и будет ли запущен этот реактор, пока под вопросом. Ситуация такая: главное ввязаться.
В частности, будут исследованы механизмы взаимодействия плазменных потоков и характеристики нейтронного излучения реакции DD-синтеза. Это позволит уточнить параметры плазменных потоков, необходимые для достижения заданных значений нейтронного выхода. Такие установки нового поколения на базе импульсных плазменных ускорителей наряду с токамаками могут рассматриваться как один из вариантов внешнего нейтронного источника для гибридного термоядерного реактора, особенно на начальной стадии разработки его компонентов. Высокая энергетическая эффективность, компактность и относительно низкая стоимость по сравнению с ядерными реакторами делают их также конкурентоспособными при производстве ряда изотопов для ядерной медицины, особенно короткоживущих.
По проекту первая плазма на данной установке будет получена в 2025 году, а к 2035 году токамак должен будет экспериментально продемонстрировать физическую возможность получения энергетически эффективной термоядерной реакции в квазистационарном режиме. Будкером был предложен иной способ удержания плазмы во внешнем магнитном поле такой же способ удержания, независимо от Г. Будкера, был выдвинут Р. Заряженные частицы в магнитном поле движутся по окружности, центр которой смещается вдоль силовых линий если имеется ненулевая скорость частицы в направлении вдоль силовой линии , соответственно они обладают ненулевым моментом импульса. Как известно из курса механики, в замкнутых системах существует закон сохранения момента импульса, который проявляется в том, что если вы попытаетесь наклонить вращающееся тело, то возникнет возвращающая сила, именуемая гироскопической. Именно этот закон сохранения обеспечивает вашу устойчивость при движении на двухколёсном велосипеде. То же самое справедливо и для движущихся заряженных частиц: если происходит искривление силовой линии магнитного поля магнитное поле меняется по длине установки , то на частицу неизбежно начинает действовать сила, которая будет возвращать частицу в исходное положение, и если эта сила больше некоторого значения, то частица от такого «искривления силовой линии» отразится в противоположную сторону, как от зеркала поэтому в иностранной литературе установки, реализующие данный принцип, называются магнитными зеркалами, в русскоязычной нотации — пробкотрон. 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.
Россия отправила во Францию катушку для получения плазмы в термоядерном реакторе
Стартап Zap Energy был основан как раз для решения проблемы преждевременного охлаждения электронов. В основу своего подхода физики положили известный Z-пинча, который вместо сложных и дорогих магнитных катушек использует для фиксации плазмы электромагнитное поле, возникающее внутри нее самой. Сильные токи, проходя через жгуты плазмы, нагревают и сжимают ее. Однако специалистам Zap Energy удалось подобрать решение этой проблемы нестабильности методом сглаживания потоков плазмы.
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. Среди них ученые обнаружили неупорядоченный графит и многослойные углеродные нанотрубки, которые могут использоваться в электронике, а также атомы серы, ванадия, кислорода и никеля, которые могут играть роль катализаторов для промышленности. Также мы планируем исследовать углеродные наноструктуры для использования их в качестве катализаторов и адсорбентов», — цитирует Российский научный фонд Евгения Титова, кандидата технических наук, ведущего научного сотрудника Нижегородского государственного технического университета имени Р.
Три главных плазменных звена: внутренняя и внешняя вертикальные мишени, центральный купол — составляют диверторную сборку. И для дивертора, и для бланкета будет внедрена система охлаждения, отводящая тепло от этих устройств и преобразовывающая его в электрическую энергию. Вид вакуумного сосуда с основными положениями компонентов, обращенных к плазме: первой стенки, бланкета и дивертора Рис.
Вид в поперечном разрезе основных компонентов стенки токамака Рис. Схематическое изображение диверторного узла Осторожно, «горящая плазма»! Один из важнейших критериев проекта — безопасность. При осуществлении термоядерного синтеза не инициируется цепная реакция, а значит, при любом нарушении или прекращении подачи топлива плазма охлаждается в течение нескольких секунд и затухает, словно пламя. Тритий, содержащийся в топливе, будет вырабатываться в замкнутом контуре, поэтому должны строго соблюдаться меры безопасности при обращении с тритиевым топливом внутри реактора. Тритий — слабый бета-излучатель, он не проникает в человеческую кожу, но очень токсичен для организма при попадании через дыхательные пути. ИТЭР был разработан для защиты от выброса трития и воздействия радиоактивности на работников. Также стоит учесть активацию внутренних компонентов и плазменной камеры при взаимодействии с нейтронами высокой энергии. Материалы внутри реактора могут быть загрязнены небольшим количеством радиоактивной пыли. Но потенциальные отходы будут обрабатываться, упаковываться и храниться прямо на месте, а период полураспада большинства радиоизотопов, содержащихся в этих отходах, составит менее 10 лет.
Таким образом, в течение 100 лет радиоактивность материалов уменьшится настолько, что их можно будет переработать и в дальнейшем использовать на других термоядерных установках. ИТЭР находится в области с умеренной сейсмической активностью, однако строится из специально армированного бетона и опирается на плиты, рассчитанные на землетрясения; сейсмические датчики вокруг площадки контролируют даже незначительную сейсмическую активность. В дизайн проекта ИТЭР заложены несколько защитных барьеров: корректный выбор надежных современных материалов поможет минимизировать количество отходов будущих термоядерных реакторов; системы активного плазменного отключения, быстрого разряда и отвода тепла, а также сейсмический контроль не допустят аварии; специальная система вентиляции и пониженное давление в здании реактора предотвратят утечку трития и распространение радиоактивной пыли за пределы здания. Академик Арцимович говорил: как только приспичит человечеству, тут же термояд и сделают. Пока, значит, не приспичило. Мой ответ другой: в 2054 году. В 1954 году запустили первую АЭС, а мы любим отмечать юбилеи с размахом. Термоядерная энергетическая установка будет более безопасной, чем современные ядерные, — нет критмассы. Но хватает своих проблем. Скорее всего, не будет сразу чистого термояда, вначале плазменные термоядерные установки используют как внешний источник нейтронов, который будет нарабатывать топливо из 238U или тория.
Эта технология должна быть разработана с учетом современных требований к безопасности ядерных объектов. DEMO: перспективы Если проект ИТЭР покажет перспективные рабочие показатели по достижению, а главное — удержанию «чистой» плазмы, следующим этапом на пути к термоядерному будущему станет строительство промышленного демонстрационного реактора DEMO с запланированной мощностью всей станции около 3 ГВт. DEMO позволит распахнуть двери в мир промышленной и коммерческой эксплуатации термоядерной энергии. Скептики продолжают задаваться вопросом: а стоит ли овчинка выделки? Очевидно, что вложения и затраты на электроэнергию термоядерных электростанций будут значительно выше вложений в существующие АЭС — несмотря на то что стоимость топлива будет минимальной.
Какие именно технологии и системы для этого нужны? Виктор Ильгисонис: Это инновационные разработки магнитных систем, конструктивных элементов бланкета, дивертора, первой стенки. Это оригинальные системы топливного цикла, нагрева плазмы и отвода энергии и многое другое. Плазма в реакторе ИТЭР должна быть в десять раз горячее солнечного ядра, а температура в его криостате в 30 раз ниже, чем в морозильнике А разве этого нет в проекте ИТЭР? Виктор Ильгисонис: В том-то и дело. Наши решения оригинальны, таких нет ни в проекте ИТЭР, ни в национальных проектах зарубежных коллег. Абсолютно закономерно, что проект ТРТ возник в России - он способен вернуть нашей стране прежнее лидерство, во многом утраченное за постсоветское время. Так что ТРТ - не мутант, а, скорее, естественный продукт эволюции. И его перспективы будут зависеть от той поддержки со стороны правительства в финансировании программы РТТН, о которой мы уже говорили. К концу 2024 года планируем завершить разработку эскизного проекта и отработать ряд ключевых элементов технического проекта. Так что при одобрении "сверху" сооружение ТРТ к 2030 году - вполне реальная задача. У "Росатома" есть действующее соглашение с РАН. Как оцениваете участие академических институтов в совместной реализации федерального проекта "Термоядерные и плазменные технологии"? Виктор Ильгисонис: Как абсолютно необходимое. Дело в том, что все академические институты - участники проекта "Термоядерные и плазменные технологии" - имеют собственные уникальные компетенции, освоение которых в контуре "Росатома" заведомо нецелесообразно, если мы исповедуем государственный подход. О других и не говорим… Виктор Ильгисонис: Так вот: уже упомянутый мною Институт прикладной физики в Нижнем Новгороде разрабатывает и производит лучшие в мире гиротроны - специальные устройства для мощного нагрева электронной компоненты плазмы. Новосибирский ИЯФ создает источники ионов и нейтральных атомов высокой энергии, которые приобретаются всеми ведущими мировыми лабораториями. Санкт-Петербургский физтех - признанный авторитет в методах высокочастотного нагрева плазмы… Список можно продолжать. И сказанное в полной мере относится не только к институтам РАН, но и к организациям НИЦ "Курчатовский институт", к вовлеченным в проект университетам. Какие риски здесь можно и должно прогнозировать с учетом нарастающих антироссийских санкций? Виктор Ильгисонис: Вопрос о пользе нашего участия задают уже лет пятнадцать - с того момента, как проект стартовал. Очевидная и главная польза - это ожидаемое появление в мире уникального экспериментального устройства, создание которого оказалось непосильным ни для одной страны.
Ядерный синтез: недавний эксперимент преодолевает два основных препятствия для работы
В Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов 13. Уникальную ресурсо- и энергосберегающую технологию переработки твёрдых бытовых, техногенных и медицинских отходов разработали в ВСГУТУ. В плазменном реакторе производится плавление практически любых материалов, после чего из них получаются полезные композиты.
Точно так же, как танцоры реагируют на движения друг друга, заряженные частицы в плазме взаимодействуют и вибрируют вместе, создавая скоординированное движение. Команда определила теоретическую основу плазменных колебаний, согласно которой вибрации не зависят от температуры и других характеристик вещества. В рамках теоретической основы, амплитуда колебаний может двигаться быстрее скорости света в вакууме или полностью останавливаться, в то время как сама плазма движется в совершенно другом направлении.
И вот какой дьявол выдержит температуру у первой стенки, которая находится рядом с плазменным шнуром? Выдержит ли он такие гигантские температуры? То есть главная задача — найти материал для этого так называемого бланкета. До сих пор этот вопрос нигде в мире не решен», - объяснил доктор технических наук.
Новый Чернобыль? В «Росатоме» объяснили остановку реакторов в Курске и Ростове Кузнецов напомнил, что проект и конструкция установки были разработаны в 60-е годы прошлого века, однако за прошедшее время поставленные задачи не были реализованы. Установка была запущена в эксплуатацию в 1988 году, в 2005 году ее хотели модернизировать, но средств на это не нашлось. По словам эксперта, установку модернизируют для проведения экспериментов и решения задач термоядерного реактора, который строится во Франции. Профессор затруднился назвать стоимость всего проекта, так как проект был растянут по времени. Однако заметил, что за десять лет строительства французского термоядерного реактора его стоимость увеличивалась примерно в три раза. Здесь дело не в деньгах. Та установка, на которую кабмин выделил деньги, нужна для решения определенных узких задач в решении физики термоядерного синтеза.
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. По этой причине поток плазмы должен отрываться от магнитного сопла. Ионы, имеющие большой радиус, легко отрываются от магнитного сопла. Но электроны с их малой массой и малым радиусом привязаны к силовым линиям, создавая электрическое поле, которое притягивает ионы назад и сводит результирующую тягу к нулю. В своей работе физики проанализировали подробные данные сигналов плотности плазмы и флуктуаций электрического поля. Они обнаружили, что спонтанно возбуждаемые волны вызывали транспорт намагниченных электронов внутрь в поперечном направлении к главной оси магнитного поля.
PRL: открытие новых колебаний плазмы позволит улучшить ускорители и реакторы
| Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора | Магнитное поле удерживает плазменный жгут от соприкосновения со стенками реактора и не даёт плазме остыть, а также повредить стенки реактора, вследствие чего происходит. |
| Как плазменные технологии помогут ускорить развитие ядерных реакторов | Официальный сайт НИЯУ МИФИ | Плазменный пиролиз, по мнению разработчиков, поможет сделать переработку тяжелой нефти более экономичной и экологически чистой. |
Термоядерный реактор KSTAR смог удержать раскалённую плазму в течение 30 секунд
Собираем плазменные реакторы Кеше. Изготавливаем Тензорные кольца, гармонизаторы и нановосьмерки. Главные сахалинские новости за день от «Французский термоядерный реактор тоже строится не так быстро, как хотелось бы. Этот реактор использует магнитные поля от сверхпроводящих катушек для удержания ионизированного газа в вакуумной камере в форме пончика, с целью стимулирования слияния.
PRL: открытие новых колебаний плазмы позволит улучшить ускорители и реакторы
В традиционных конструкциях эта схема разделяет лазерный луч на два потока, один из которых огибает плазму в реакторе, а другой проходит сквозь нее. Результаты данной работы позволят внедрить российские реакторы в создаваемые новые линии производства чипов в России. Владелец реактора — Институт физики плазмы при Академии наук КНР. Первая плазма в Международном экспериментальном термоядерном реакторе будет получена в 2025-2026 годах. В 2021 году на японском реакторе произошло короткое замыкание в катушке сверхпроводящего магнита.
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
| Что такое плазменный реактор и где он используется? | В распоряжении ученых нет реактора размером с Солнце, тяготение которого сжимает плазму так, что она становится в 20 раз плотнее стали. |
| Компактный реактор установил рекорд по нагреву плазмы | 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 Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов < Новости | | 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. |
| Металлурги Росатома начали изготовление реакторной установки для АЭС «Пакш-2» в Венгрии | Собираем плазменные реакторы Кеше. Изготавливаем Тензорные кольца, гармонизаторы и нановосьмерки. |
| Россия отправила во Францию катушку для получения плазмы в термоядерном реакторе | Почти год назад корейский термоядерный реактор KSTAR побил рекорд температуры удерживаемой плазмы. |
Выбор сделан - токамак плюс
Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. Термоядерный реактор основан на реакции синтеза изотопов водорода, поэтому он гораздо более экологичный и безопасный по сравнению с существующими атомными реакторами. Демонстрационный термоядерный реактор (ДЕМО) станет следующим этапом в подготовке к использованию термоядерной энергии в промышленных масштабах.