כורי היתוך בעולם. את כור ההיתוך הראשון

היום, מדינות רבות לוקחות חלק במחקר היתוך. המנהיגים הם האיחוד האירופי, ארצות הברית, רוסיה ויפן, בעוד תוכנית של סין, ברזיל, קנדה וקוריאה בקצב מואץ. בתחילה, כורי היתוך בארצות הברית וברית המועצות קושרו לפיתוח נשק גרעיני ונשאר בסוד עד בכנס "אטום תמורת שלום", אשר התקיים בז'נבה ב 1958. לאחר הקמתה של מחקר tokamak המועצות של היתוך גרעיני בשנות ה -1970 הפכה "מדע גדול". אבל את העלות והמורכבות של המכשירים גדלו עד כדי כך שיתוף פעולה בינלאומי הייתה ההזדמנות היחידה להתקדם.

כורי היתוך בעולם

מאז 1970, תחילת השימוש המסחרי של אנרגית היתוך נדחתה כל זמן 40 שנים. עם זאת, הרבה קרה בשנים האחרונות, מה שהופך תקופה זו עשויה להתקצר.

tokamaks מספר נבנה, כולל JET האירופי, בריטי והתורן תרמונוקלאריים ניסיוני Reactor TFTR בפרינסטון, ארה"ב. פרויקט ITER הבינלאומי נמצא כעת בשלבי הבנייה ב Cadarache, צרפת. זה יהפוך tokamak הגדול כי יעבוד בשנים 2020. בשנת 2030, סין תיבנה CFETR, אשר תעלה את ITER. בינתיים, סין עורכת מחקר על מזרח tokamak מוליכי ניסיוני.

כורי היתוך סוג אחר - stellarators - גם פופולרי בקרב החוקרים. אחד הגדול שבהם, LHD, הצטרף למכון הלאומי היפני עבור פיוז'ן ב 1998. הוא משמש כדי לחפש את התצורה הטובה ביותר של כליאת הפלזמה המגנטית. מקס פלנק הגרמני לתקופה שמיום 1988 עד 2002, ערך מחקר על Wendelstein 7-AS הכור ב Garching, ועכשיו - ב Wendelstein 7-X, שבנייתו נמשכה יותר מ 19 שנים. עוד stellarator TJII פעל במדריד, ספרד. במעבדת ארצות הברית פרינסטון פיזיקת הפלזמה (PPPL), שם הוא בנה את כור היתוך הגרעיני הראשון מסוג זה בשנת 1951, בשנת 2008 הפסיק את הבנייה של NCSX בשל צפות עלות וחוסר המימון.

בנוסף, הישגים משמעותיים במחקר של היתוך אינרציה. מתקן ההצתה הלאומית בניין (NIF) שווה 7 מיליארדים $ במעבדה הלאומית לורנס ליברמור (LLNL), במימון המנהל גרעיני לביטחון הלאומי, הושלם במרץ 2009, Mégajoule הליזר הצרפתי (LMJ) החל לעבוד בחודש אוקטובר 2014. כורי היתוך באמצעות לייזרים נמסרו בתוך כמה מיליארדית שנייה כ -2 מיליון ג'ול של אנרגית אור בגודל יעד של מספר מילימטרים להתחיל היתוך גרעיני. המטרה העיקרית של קרן החדשה לישראל LMJ היא מחקר לתמוך בתוכניות נשק גרעיני לאומיות.

ITER

בשנת 1985, ברית המועצות הציעה לבנות tokamak דור הבא יחד עם אירופה, יפן וארצות הברית. העבודה התנהלה בחסות סבא"א. בתקופה שבין 1988 ל 1990 הוא נוצר את הטיוטות הראשונות של כור ניסיוני תרמתי הבינלאומי Iter, אשר פירושה גם "דרך" או "נסיעות" בלטינית, כדי להוכיח היתוך שיכול לייצר יותר אנרגיה ממה שהוא סופג. קנדה קזחסטן לקח בתיווך חלק ידי Euratom ורוסיה, בהתאמה.

אחרי 6 שנים של המועצה ITER אישרה את עיצוב הכור מורכב הראשון המבוסס על פיזיקה הוקמה והטכנולוגיה שווה 6 מיליארד $. אז בארה"ב נסוגה קונסורציום, אשר נאלץ לקצץ בחצי את עלויות ולשנות את הפרויקט. התוצאה היתה הישג-ITER שווה 3 מיליארד $., אבל אתה יכול להשיג תגובה עצמית לקיום, ואת מאזן חיובי של כוח.

בשנת 2003, ארצות הברית שוב הצטרפה לקונסורציום, וסין הודיעו על רצונם להשתתף בה. כתוצאה מכך, באמצע 2005, השותפים הסכימו על הקמת ITER ב Cadarache בדרום צרפת. האיחוד האירופי וצרפת עשו מחצית 12.8 מיליארד יורו, בעוד יפן, סין, דרום קוריאה, ארצות הברית ורוסיה - 10% כל אחת. יפן מספקת רכיבים גבוהים הכלול עלות התקנת IFMIF 1 מיליארדים מיועד חומרי הבדיקה הייתה הזכות להקים את כור המבחן הבא. העלות הכוללת של ITER כולל מחצית העלות של בניית 10 שנים וחצי - על 20 שנות פעילות. הודו הפכה חבר השביעי של ITER בסוף 2005

הניסויים אמורים להתחיל ב 2018 עם השימוש במימן כדי למנוע את ההפעלה של המגנטים. שימוש פלזמת DT לא צפוי לפני 2026

ITER מטרה - לפתח מגוואט 500 (לפחות עבור 400 שניות) באמצעות פחות מ כוח קלט 50 mW מבלי ליצור חשמל.

צמח הפגנת Dvuhgigavattnaya הדגמה יפיק בקנה מידה גדולה לייצור חשמל על בסיס קבוע. הקונספט העיצובי הדגמה יושלם עד 2017, ובנייתו תחל ב 2024. התחל יתקיים 2033.

JET

בשנת 1978, האיחוד האירופי (Euratom, שוודיה ושוויץ) החל פרויקט JET אירופאי משותף בבריטניה. JET היא כיום tokamak ההפעלה הגדול בעולם. כאלה הכור JT-60 פועלת המכון הלאומי היפני של היתוך, אבל רק JET רשאי להשתמש בדלק טריטיום-דאוטריום.

הכור הושק בשנת 1983 והיה הניסוי הראשון שבו היתוך תרמו-מבוקר עד 16 מגוואט התקיים בנובמבר 1991 תמורת MW השני 5 ו חשמל יציב הפלזמה דאוטריום טריטיום. ניסויים רבים נערכו על מנת ללמוד את מעגלי חימום שונים וטכניקות אחרות.

שיפורים נוספים נוגעים JET להגדיל את הקיבולת שלה. כור קומפקטי תורן היא פתח עם ג'ט ITER הוא חלק מהפרויקט.

K-STAR

K-STAR - tokamak מוליכי קוריאני המכון הלאומי לחקר פיוז'ן (NFRI) ב דייג'ון, אשר מיוצר הפלזמה הראשונה שלה ב-2008 באמצע. מדובר בפרויקט הפיילוט Iter, אשר הינו תוצאה של שיתוף פעולה בינלאומי. רדיוס Tokamak של 1.8 מ '- הכור הראשון העסקת מגנטים מוליכי Nb3Sn, באותו אשר ישמשו את ITER. בשלב הראשון, שהסתיים ב 2012, K-STAR נאלץ להוכיח את הכדאיות של טכנולוגיות בסיסיות להשגת משך דופק פלזמה עד 20 שניות. בשלב השני (2013-2017) מתבצעת ללמוד פולסים ארוכים המודרניזציה שלה של עד 300 S במצב H, ו- המעבר מאוד AT-mode. מטרת השלב השלישי (2018-2023) היא להשיג ביצועים גבוהים ויעיל במצב הדופק הארוך. בשלב 4 (2023-2025) תיבחן הטכנולוגיה DEMO. המכשיר אינו מסוגל לעבוד עם שימושים טריטיום DT ודלק.

K-DEMO

עוצב בשיתוף עם המעבדה לפיזיקה פלזמה פרינסטון (PPPL) משרד האנרגיה האמריקני ואת NFRI המכון הדרום קוריאני, K-DEMO צריך להיות הצעד הבא לקראת הקמתה של כורים מסחרי לאחר Iter, ויהיה תחנת הכוח הראשונה מסוגלת לייצר חשמל לרשת החשמל, דהיינו, 1 מיליון קילוואט עד מספר שבועות. קוטרו יהיה 6.65 מ ', והוא יצטרך מודול שמיכה שנוצר על ידי הדגמת הפרויקט. משרד החינוך, המדע והטכנולוגיה של קוריאה מתכננת להשקיע בה על טריליון וון קוריאני (941 מיליון $).

EAST

tokamak מוליכים השתפרו טייס הסיני (מזרחי) מהמכון לפיסיקה בסין Hefee נוצר טמפרטורת פלזמת מימן 50 מ'מעלות צלזיוס והמשיך אותו עבור 102 שניות.

TFTR

TFTR כור תֶרמוֹגַרעִינִי ניסיוני PPPL במעבדה האמריקאי עבד 1982 לשנת 1997. בחודש דצמבר 1993, הוא הפך tokamak המגנטי הראשון TFTR, מה שגרם ניסויים מקיפים עם פלזמה של טריטיום דאוטריום. בחלק הבא, הכור הפיק את השיא בעוד MW 10.7 כוח המבוקר, ובשנת 1995, את השיא של הטמפרטורה הושג גז מיונן עד 510 מ'מעלות צלסיוס עם זאת, ההתקנה לא הצליחה כוח היתוך האיזון, אבל הוא מילא בהצלחה את המטרה של עיצוב החומרה, תרומה משמעותית ITER.

LHD

LHD בביטוח הלאומי היפני עבור היתוך גרעיני טוקי, פריפקטורה של גיפא, היה stellarator בגודלה בעולם. הפעלת כור ההיתוך התקיים 1998, והוא הוכיח את איכות כליאת פלזמה, להשוות התקנות גדולות אחרות. זה הושג טמפרטורת 13.5 keV יון (כ -160 מיליון מעלות צלזיוס) ואת האנרגיה של 1.44 מ"ג.

Wendelstein 7-X

לאחר שנה של בדיקות, החל בסוף 2015, הטמפרטורה הליום תוך זמן קצר הגיעה 1 מיליון ° C. בשנת 2016 הכור תֶרמוֹגַרעִינִי עם פלזמה מימן באמצעות MW 2, הטמפרטורה הגיעה 80 מיליון מעלות צלזיוס למשך רבע שנייה. W7-X stellarator הוא הגדול בעולם והוא מתוכנן להיות בפעולה רציפה במשך 30 דקות. עלות הכור הסתכם -1 מיליארד €.

NIF

מתקן ההצתה הלאומי (NIF) ב הושלם במרץ 2009, המעבדה הלאומית לורנס ליברמור (LLNL) בשנה. באמצעות קרני לייזר 192 שלה, הקרן החדשה לישראל היא מסוגלת להתרכז 60 פעמים יותר אנרגיה מאשר כל מערכת לייזר הקודמת.

היתוך קר

בחודש מרץ 1989, שני חוקרים, אמריקאי Stenli פונס ומרטין פליישמן לבריטי, אמרו שהם השיקו כור היתוך קר שולחניים פשוטים, הפועלים בטמפרטורת חדר. התהליך מורכב ב אלקטרוליזה של מים כבדים באמצעות אלקטרודה פלדיום שבו גרעינים דאוטריום רוכזו עם צפיפות גבוהה. החוקרים טוענים כי מייצרת חום, אשר יכולים להיות מוסברים רק במונחים של תהליכים גרעיניים, כמו גם היו מוצרי לוואי של סינתזה, כולל הליום, טריטיום ונויטרונים. עם זאת, הנסיינים אחרים לא הצליחו לשחזר חוויה זו. רוב הקהילה המדעית אינה מאמינה כי כורי היתוך קר הם אמיתיים.

אנרגיה נמוכה תגובות גרעיניות

ביוזמת הטענות של המחקר "היתוך קר" המשיך בתחום האנרגיה הנמוכה תגובות גרעיניות, עם קצת תמיכה אמפירית, אך לא קיבל את ההסבר המדעי בדרך כלל. מסתבר, אינטראקציות גרעיניות חלשות (ולא כוח חזק, כמו ביקוע או סינתזה גרעיני) משמשות כדי ליצור לכידת ניטרונים. ניסויים הכוללים חדירה של מימן או דאוטריום דרך המיטה זרז והתגובה עם המתכת. החוקרים מדווחים על שחרור האנרגיה ציין. הדוגמא המעשית העיקרית היא התגובה של מימן עם אבקת ניקל עם החום, המספר שהוא גדול יותר יכול לתת שום תגובה כימית.