Uluslararası termonükleer reaktör. Güneşe Giden Yol - Fransa'da dünya çapında bir füzyon reaktörünün inşası. Soğuk füzyon

ITER - Uluslararası Termonükleer Reaktör (ITER)

İnsan enerji tüketimi her yıl artıyor ve bu da enerji sektörünü aktif gelişmeye doğru itiyor. Böylece nükleer santrallerin ortaya çıkmasıyla birlikte dünya genelinde üretilen enerji miktarı önemli ölçüde artmış, bu da enerjinin insanlığın tüm ihtiyaçları için güvenli bir şekilde kullanılmasını mümkün kılmıştır. Örneğin, Fransa'da üretilen elektriğin %72,3'ü nükleer santrallerden, Ukrayna'da %52,3'ü, İsveç'te %40,0'ı, İngiltere'de %20,4'ü, Rusya'da %17,1'i elde edilmektedir. Ancak teknoloji durmuyor ve geleceğin ülkelerinin daha fazla enerji ihtiyacını karşılamak için bilim insanları bir dizi yenilikçi proje üzerinde çalışıyor, bunlardan biri ITER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör).

Her ne kadar bu kurulumun karlılığı hala sorgulansa da, birçok araştırmacının çalışmalarına göre, kontrollü termonükleer füzyon teknolojisinin yaratılması ve ardından geliştirilmesi, güçlü ve güvenli bir enerji kaynağıyla sonuçlanabilir. Böyle bir kurulumun bazı olumlu yönlerine bakalım:

• Termonükleer reaktörün ana yakıtı hidrojendir, bu da pratikte tükenmez nükleer yakıt rezervleri anlamına gelir.
• Hidrojen, çoğu ülkede mevcut olan deniz suyunun işlenmesiyle üretilebilir. Buradan yakıt kaynakları üzerinde tekelin ortaya çıkamayacağı sonucu çıkmaktadır.
• Bir termonükleer reaktörün çalışması sırasında acil bir patlama olasılığı, bir nükleer reaktörün çalışması sırasında olduğundan çok daha azdır. Araştırmacılara göre kaza durumunda bile radyasyon emisyonları halk için tehlike oluşturmayacak, bu da tahliyeye gerek olmadığı anlamına geliyor.
• Farklı nükleer reaktörler Füzyon reaktörleri, yarılanma ömrü kısa olan, yani daha hızlı bozunan radyoaktif atık üretir. Ayrıca termonükleer reaktörlerde yanma ürünleri yoktur.
• Füzyon reaktörü nükleer silahlar için de kullanılan malzemelere ihtiyaç duymaz. Bu, nükleer reaktörün ihtiyaçlarına yönelik malzemeleri işleyerek nükleer silah üretiminin örtbas edilmesi olasılığını ortadan kaldırır.

Termonükleer reaktör - iç görünüm

Ancak araştırmacıların sürekli karşılaştığı bir takım teknik eksiklikler de vardır.

Örneğin yakıtın döteryum ve trityum karışımı şeklinde sunulan mevcut versiyonu, yeni teknolojilerin geliştirilmesini gerektiriyor. Örneğin, JET termonükleer reaktöründe bugüne kadarki en büyüğü olan ilk test serisinin sonunda, reaktör o kadar radyoaktif hale geldi ki, deneyi tamamlamak için özel bir robotik bakım sisteminin geliştirilmesini gerektirdi. Termonükleer reaktörün çalışmasında hayal kırıklığı yaratan bir diğer faktör ise verimliliğidir - %20, nükleer santralin verimliliği %33-34, termik santralin verimliliği ise %40'tır.

ITER projesinin oluşturulması ve reaktörün başlatılması

ITER projesinin geçmişi 1985 yılına dayanmaktadır. Sovyetler Birliği mıknatıs kullanarak plazmayı tutabilen, böylece termonükleer füzyon reaksiyonunun gerçekleşmesi için gerekli koşulları yaratabilen manyetik bobinlere sahip toroidal bir oda olan tokamak'ın ortak oluşturulmasını önerdi. 1992 yılında, tarafları AB, ABD, Rusya ve Japonya olan ITER'in geliştirilmesine ilişkin dörtlü bir anlaşma imzalandı. Projeye 1994 yılında Kazakistan Cumhuriyeti, 2001 yılında Kanada, 2003 yılında Güney Kore ve Çin, 2005 yılında ise Hindistan katılmıştır. 2005 yılında reaktörün inşa edileceği yer belirlendi - Fransa Cadarache Nükleer Enerji Araştırma Merkezi.

Reaktörün inşaatı temel için bir çukurun hazırlanmasıyla başladı. Yani çukurun parametreleri 130 x 90 x 17 metreydi. Tokamak kompleksinin tamamı 360.000 ton ağırlığında olacak ve bunun 23.000 tonu tokamak'ın kendisi olacak.

ITER kompleksinin çeşitli unsurları geliştirilecek ve dünyanın her yerinden şantiyeye teslim edilecek. Böylece 2016 yılında Rusya'da poloidal bobinler için iletkenlerin bir kısmı geliştirildi ve bunlar daha sonra bobinleri kendileri üretecek olan Çin'e gönderildi.

Açıkçası, bu kadar büyük ölçekli bir çalışmayı organize etmek hiç de kolay değil; birçok ülke proje takvimine uyma konusunda defalarca başarısız oldu ve bunun sonucunda reaktörün lansmanı sürekli ertelendi. Yani geçen yılın (2016) Haziran mesajına göre: “İlk plazmanın alınması Aralık 2025 için planlanıyor.”

ITER tokamak'ın çalışma mekanizması

"Tokamak" terimi, "manyetik bobinli toroidal oda" anlamına gelen Rusça bir kısaltmadan gelir.

Tokamak'ın kalbi torus şeklindeki vakum odasıdır. İçeride, aşırı sıcaklık ve basınç altında hidrojen yakıt gazı, sıcak, elektrik yüklü bir gaz olan plazmaya dönüşür. Bilindiği gibi yıldız maddesi plazma ile temsil edilir ve güneş çekirdeğindeki termonükleer reaksiyonlar tam olarak yüksek sıcaklık ve basınç koşulları altında meydana gelir. Plazmanın oluşumu, tutulması, sıkıştırılması ve ısıtılması için benzer koşullar, bir vakum kabının etrafına yerleştirilen devasa manyetik bobinler aracılığıyla yaratılır. Mıknatısların etkisi sıcak plazmayı kabın duvarlarından sınırlayacaktır.

İşlem başlamadan önce vakum odasından hava ve yabancı maddeler uzaklaştırılır. Plazmayı kontrol etmeye yardımcı olacak manyetik sistemler daha sonra şarj ediliyor ve gazlı yakıt veriliyor. Kabın içinden güçlü bir elektrik akımı geçtiğinde, gaz elektriksel olarak bölünerek iyonize olur (yani elektronlar atomları terk eder) ve bir plazma oluşturur.

Plazma parçacıkları etkinleştirilip çarpıştıkça ısınmaya da başlarlar. Yardımlı ısıtma teknikleri, plazmanın 150 ila 300 milyon °C arasındaki sıcaklıklara getirilmesine yardımcı olur. Bu dereceye kadar "uyarılmış" parçacıklar, çarpışma sırasında doğal elektromanyetik itmelerinin üstesinden gelebilir, bu tür çarpışmalar muazzam miktarda enerji açığa çıkarır.

Tokamak tasarımı aşağıdaki unsurlardan oluşur:

Vakum kabı

(“çörek”) paslanmaz çelikten yapılmış toroidal bir haznedir. Büyük çapı 19 m, küçük çapı 6 m ve yüksekliği 11 m'dir. Haznenin hacmi 1.400 m3 olup ağırlığı 5.000 tondan fazladır. damıtılmış su olacak olan soğutucu duvarlar arasında dolaşacaktır. Suyun kirlenmesini önlemek için odanın iç duvarı bir battaniye kullanılarak radyoaktif radyasyondan korunur.

Battaniye

(“battaniye”) – odanın iç yüzeyini kaplayan 440 parçadan oluşur. Toplam ziyafet alanı 700 m2'dir. Her parça, gövdesi bakırdan, ön duvarı çıkarılabilir ve berilyumdan yapılmış bir tür kasettir. Kasetlerin parametreleri 1x1,5 m'dir ve kütle 4,6 tondan fazla değildir. Bu tür berilyum kasetleri, reaksiyon sırasında oluşan yüksek enerjili nötronları yavaşlatacaktır. Nötron moderasyonu sırasında, soğutma sistemi tarafından ısı açığa çıkacak ve uzaklaştırılacaktır. Reaktörün çalışması sonucu oluşan berilyum tozunun berilyum adı verilen ciddi bir hastalığa neden olabileceği ve aynı zamanda kanserojen etkiye de sahip olduğunu unutmamak gerekir. Bu nedenle komplekste sıkı güvenlik önlemleri geliştiriliyor.

Tokamak bölümünde. Sarı - solenoid, turuncu - toroidal alan (TF) ve poloidal alan (PF) mıknatısları, mavi - battaniye, açık mavi - VV - vakum kabı, mor - saptırıcı

Poloidal tipteki (“küllük”), ana görevi, battaniyeyle kaplı oda duvarlarının ısınması ve onunla etkileşiminden kaynaklanan kir plazmasını “temizlemek” olan bir cihazdır. Bu tür kirletici maddeler plazmaya girdiğinde yoğun bir şekilde yayılmaya başlar ve ek radyasyon kayıplarına neden olur. Tokomak'ın alt kısmında bulunur ve mıknatıslar kullanarak plazmanın üst katmanlarını (en çok kirlenmiş olanlar) soğutma odasına yönlendirir. Burada plazma soğur ve gaza dönüşür, ardından odadan dışarı pompalanır. Berilyum tozu odaya girdikten sonra neredeyse plazmaya geri dönemez. Böylece plazma kirliliği yalnızca yüzeyde kalır ve daha derinlere nüfuz etmez.

Kriyostat

- 16.000 m 2 (29,3 x 28,6 m) hacme ve 3.850 ton kütleye sahip paslanmaz çelik bir kabuk olan tokomak'ın en büyük bileşeni, sistemin diğer elemanları kriyostat içinde yer alacak ve kendisi hizmet verecek. tokamak ile dış çevre arasında bir bariyer görevi görür. İç duvarlarında 80 K (-193,15 °C) sıcaklıkta nitrojenin sirkülasyonu ile soğutulan termal ekranlar bulunacaktır.

Manyetik sistem

– plazmayı bir vakum kabı içinde tutmaya ve kontrol etmeye yarayan bir dizi öğe. 48 elementten oluşan bir settir:

• Toroidal alan bobinleri, vakum odasının dışında ve kriyostatın içinde bulunur. Her biri 15 x 9 m boyutlarında ve yaklaşık 300 ton ağırlığında 18 parça halinde sunulan bu bobinler, birlikte plazma torusunun etrafında 11,8 Tesla'lık bir manyetik alan oluşturuyor ve 41 GJ enerji depoluyor.
• Poloidal alan bobinleri - toroidal alan bobinlerinin üstünde ve kriyostatın içinde bulunur. Bu bobinler, plazma kütlesini odanın duvarlarından ayıran ve plazmayı adyabatik ısıtma için sıkıştıran bir manyetik alan oluşturmaktan sorumludur. Bu tür kangalların sayısı 6'dır. Kangallardan ikisinin çapı 24 m, kütlesi ise 400 tondur. Geriye kalan dördü ise biraz daha küçüktür.
• Merkezi solenoid, toroidal haznenin iç kısmında veya daha doğrusu "halka deliğinde" bulunur. Çalışma prensibi bir transformatöre benzer ve asıl görevi plazmadaki endüktif akımı uyarmaktır.
• Düzeltme bobinleri vakum kabının içinde, battaniye ile oda duvarı arasında bulunur. Görevleri, yerel olarak "şişme" yapabilen ve hatta damarın duvarlarına dokunabilen plazmanın şeklini korumaktır. Oda duvarlarının plazma ile etkileşim seviyesini ve dolayısıyla kirlenme seviyesini azaltmanıza ve ayrıca odanın aşınmasını da azaltmanıza olanak tanır.

ITER kompleksinin yapısı

Yukarıda kısaca açıklanan tokamak tasarımı, birçok ülkenin çabalarıyla bir araya getirilen oldukça karmaşık, yenilikçi bir mekanizmadır. Bununla birlikte, tam anlamıyla çalışması için tokamak yakınında bulunan bütün bir bina kompleksi gereklidir. Aralarında:

• Kontrol, Veri Erişimi ve İletişim Sistemi – CODAC. ITER kompleksinin bazı binalarında yer almaktadır.
• Yakıt depolama ve yakıt sistemi - tokamak'a yakıt dağıtmaya yarar.
• Vakum sistemi - görevi termonükleer reaksiyon ürünlerini ve ayrıca vakum odasından çeşitli kirletici maddeleri dışarı pompalamak olan dört yüzün üzerinde vakum pompasından oluşur.
• Kriyojenik sistem – nitrojen ve helyum devresi ile temsil edilir. Helyum devresi, işi (ve dolayısıyla sıcaklığı) sürekli olarak değil darbeler halinde meydana gelen tokamaktaki sıcaklığı normalleştirecektir. Nitrojen devresi, kriyostatın ısı kalkanlarını ve helyum devresinin kendisini soğutacaktır. Battaniye duvarlarının sıcaklığını düşürmeyi amaçlayan su soğutma sistemi de bulunacaktır.
• Güç kaynağı. Tokamak'ın sürekli çalışması için yaklaşık 110 MW enerjiye ihtiyaç duyulacak. Bunu başarmak için kilometrelerce uzunlukta enerji hatları kurulacak ve Fransız endüstriyel ağına bağlanacak. ITER deney tesisinin enerji üretimi sağlamadığını, yalnızca bilimsel çıkarlar doğrultusunda çalıştığını hatırlamakta fayda var.

ITER finansmanı

Uluslararası termonükleer reaktör ITER, başlangıçta 12 milyar dolar olarak tahmin edilen oldukça pahalı bir girişimdir; bu miktarın 1/11'i Rusya, ABD, Kore, Çin ve Hindistan'dan, 2/11'i Japonya'dan ve 4'ü AB'den kaynaklanmaktadır. /11 . Bu miktar daha sonra 15 milyar dolara çıktı. Finansmanın, her ülkede geliştirilen kompleks için gerekli ekipmanların temini yoluyla gerçekleşmesi dikkat çekiyor. Böylece Rusya battaniye, plazma ısıtma cihazları ve süper iletken mıknatıslar tedarik ediyor.

Proje perspektifi

Şu anda ITER kompleksinin inşaatı ve tokamak için gerekli tüm bileşenlerin üretimi devam ediyor. Tokamak'ın 2025 yılında planlanan lansmanının ardından, sonuçlara göre iyileştirilmesi gereken yönlerin not edileceği bir dizi deney başlayacak. ITER'in başarıyla devreye alınmasının ardından DEMO (DEMOnstration Power Plant) adı verilen termonükleer füzyona dayalı bir enerji santralinin kurulması planlanıyor. DEMo'nun amacı, füzyon gücünün sözde "ticari çekiciliğini" göstermektir. ITER yalnızca 500 MW enerji üretme kapasitesine sahipse DEMO, sürekli 2 GW enerji üretimine izin verecektir.

Ancak ITER deney tesisinin enerji üretmeyeceği, amacının tamamen bilimsel fayda elde etmek olduğu unutulmamalıdır. Ve bildiğiniz gibi şu veya bu fiziksel deney sadece beklentileri karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda insanlığa yeni bilgi ve deneyimler de kazandırabiliyor.

Günümüzde pek çok ülke termonükleer araştırmalara katılmaktadır. Liderler Avrupa Birliği, ABD, Rusya ve Japonya olurken, Çin, Brezilya, Kanada ve Kore'deki programlar hızla genişliyor. Başlangıçta ABD ve SSCB'deki füzyon reaktörleri nükleer silahların geliştirilmesiyle ilişkilendirildi ve 1958'de Cenevre'de düzenlenen Barış İçin Atomlar konferansına kadar gizli kaldı. Sovyet tokamak'ının yaratılmasının ardından nükleer füzyon araştırması 1970'lerde "büyük bilim" haline geldi. Ancak cihazların maliyeti ve karmaşıklığı o kadar arttı ki, uluslararası işbirliği ilerlemenin tek yolu haline geldi.

Dünyadaki termonükleer reaktörler

1970'lerden bu yana füzyon enerjisinin ticari kullanımı sürekli olarak 40 yıl ertelendi. Ancak, son yıllar Bu sürenin kısaltılmasına olanak sağlayacak pek çok şey yaşandı.

Avrupa JET'i, İngiliz MAST'ı ve ABD'nin Princeton kentindeki TFTR deneysel füzyon reaktörü de dahil olmak üzere birçok tokamak inşa edildi. Uluslararası ITER projesi şu anda Fransa'nın Cadarache kentinde yapım aşamasındadır. 2020 yılında faaliyete geçtiğinde en büyük tokamak olacak. 2030'da Çin, ITER'i geride bırakacak CFETR'yi inşa edecek. Bu arada Çin, deneysel süper iletken tokamak EAST üzerinde araştırmalar yürütüyor.

Başka bir füzyon reaktörü türü olan stellatörler de araştırmacılar arasında popülerdir. En büyüklerinden biri olan LHD, 1998 yılında Japon Ulusal Enstitüsünde çalışmaya başladı. Plazma hapsi için en iyi manyetik konfigürasyonu bulmak için kullanılır. Alman Max Planck Enstitüsü, 1988-2002 yılları arasında Garching'deki Wendelstein 7-AS reaktöründe, şu anda ise inşaatı 19 yıldan fazla süren Wendelstein 7-X reaktöründe araştırmalar yaptı. Başka bir TJII yıldızlaştırıcısı İspanya'nın Madrid kentinde faaliyet gösteriyor. ABD'de bu tipteki ilk füzyon reaktörünü 1951 yılında inşa eden Princeton Laboratuvarı (PPPL), maliyet aşımları ve finansman eksikliği nedeniyle 2008 yılında NCSX'in inşaatını durdurdu.

Ayrıca eylemsiz füzyon araştırmalarında önemli ilerlemeler kaydedildi. Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi tarafından finanse edilen Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) 7 milyar ABD doları tutarındaki Ulusal Ateşleme Tesisi'nin (NIF) inşaatı Mart 2009'da tamamlandı. Fransız Lazer Mégajoule (LMJ), Ekim 2014'te faaliyete geçti. Füzyon reaktörleri, nükleer füzyon reaksiyonunu tetiklemek için birkaç milimetre büyüklüğündeki bir hedefe saniyenin birkaç milyarda biri kadar bir sürede yaklaşık 2 milyon joule ışık enerjisi ileten lazerler kullanır. NIF ve LMJ'nin birincil misyonu, ulusal askeri nükleer programları destekleyen araştırmalardır.

İTER

1985 yılında Sovyetler Birliği, Avrupa, Japonya ve ABD ile ortaklaşa yeni nesil bir tokamak inşa etmeyi önerdi. Çalışma IAEA'nın himayesinde gerçekleştirildi. 1988 ve 1990 yılları arasında, Latince'de "yol" veya "yolculuk" anlamına da gelen Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör ITER'in ilk tasarımları, füzyonun emdiğinden daha fazla enerji üretebileceğini kanıtlamak için yaratıldı. Sırasıyla Euratom ve Rusya'nın aracılık ettiği Kanada ve Kazakistan da katıldı.

Altı yıl sonra ITER yönetim kurulu, yerleşik fizik ve teknolojiye dayanan ve 6 milyar dolara mal olan ilk kapsamlı reaktör tasarımını onayladı. Daha sonra Amerika Birleşik Devletleri konsorsiyumdan çekildi ve bu da onları maliyetleri yarıya indirmeye ve projeyi değiştirmeye zorladı. Sonuç, 3 milyar dolara mal olan ancak kendi kendini idame ettiren yanıt ve pozitif güç dengesi sağlayan ITER-FEAT'tir.

2003 yılında ABD konsorsiyuma yeniden katıldı ve Çin de katılma arzusunu açıkladı. Sonuç olarak, 2005 yılının ortalarında ortaklar, Fransa'nın güneyindeki Cadarache'de ITER'yi inşa etmeye karar verdiler. AB ve Fransa 12,8 milyar Euro'nun yarısına katkıda bulunurken, Japonya, Çin, Güney Kore, ABD ve Rusya'nın her biri %10'ar katkıda bulundu. Japonya yüksek teknolojili bileşenler sağladı, malzemeleri test etmek için tasarlanmış 1 milyar Euro'luk IFMIF tesisini sürdürdü ve bir sonraki test reaktörünü inşa etme hakkına sahipti. ITER'in toplam maliyeti, 10 yıllık inşaat maliyetlerinin yarısını ve 20 yıllık işletme maliyetlerinin yarısını içerir. Hindistan, 2005 yılı sonunda ITER'in yedinci üyesi oldu.

Mıknatısların etkinleştirilmesini önlemek için hidrojen kullanılarak yapılan deneyler 2018'de başlayacak. D-T'yi kullanma Plazmanın 2026'dan önce olması beklenmiyor.

ITER'in hedefi, elektrik üretmeden 50 MW'tan daha az giriş gücü kullanarak 500 MW (en az 400 saniye boyunca) üretmektir.

Demo'nun iki gigawatt'lık gösteri elektrik santrali sürekli olarak büyük ölçekli üretim yapacak. Demo'nun kavramsal tasarımı 2017'de tamamlanacak ve inşaat 2024'te başlayacak. Lansman 2033 yılında gerçekleşecek.

JET

1978'de AB (Euratom, İsveç ve İsviçre) Birleşik Krallık'ta JET ortak Avrupa projesini başlattı. JET bugün dünyada faaliyet gösteren en büyük tokamaktır. Benzer bir JT-60 reaktörü Japonya Ulusal Füzyon Enstitüsü'nde faaliyet gösteriyor, ancak yalnızca JET döteryum-trityum yakıtını kullanabiliyor.

Reaktör 1983 yılında fırlatıldı ve kontrollü termodinamiğin Kasım 1991'de gerçekleştirildiği ilk deney oldu. nükleer füzyon Bir saniyede 16 MW'a kadar güç ve döteryum-trityum plazmada 5 MW'lık kararlı güç. Çalışmak için birçok deney yapıldı çeşitli şemalarısıtma ve diğer teknikler.

JET'teki diğer iyileştirmeler, gücünün arttırılmasını içerir. MAST kompakt reaktörü JET ile birlikte geliştirilmekte ve ITER projesinin bir parçasıdır.

K-YILDIZ

K-STAR, Daejeon'daki Ulusal Füzyon Araştırma Enstitüsü'nden (NFRI) gelen ve 2008 ortalarında ilk plazmasını üreten Koreli süper iletken bir tokamaktır. Uluslararası işbirliğinin sonucu olan ITER. 1,8 m yarıçaplı Tokamak, ITER için planlananların aynısı olan Nb3Sn süper iletken mıknatısları kullanan ilk reaktördür. 2012 yılında tamamlanan ilk aşamada, K-STAR'ın temel teknolojilerin uygulanabilirliğini kanıtlaması ve 20 saniyeye kadar süren plazma darbeleri elde etmesi gerekiyordu. İkinci aşamada (2013-2017), H modunda 300 saniyeye kadar uzun darbelerin incelenmesi ve yüksek performanslı AT moduna geçiş için modernize ediliyor. Üçüncü aşamanın (2018-2023) hedefi uzun darbe modunda yüksek üretkenlik ve verimlilik elde etmektir. 4. aşamada (2023-2025) DEMO teknolojileri test edilecektir. Cihaz trityum ile çalışma kapasitesine sahip değildir ve D-T yakıt kullanmaz.

K-DEMO

ABD Enerji Bakanlığı'nın Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı (PPPL) ve Güney Kore'nin NFRI'si ile işbirliği içinde geliştirilen K-DEMO'nun, ITER'in ötesinde ticari reaktör geliştirmede bir sonraki adım olması amaçlanıyor ve enerji üretebilen ilk enerji santrali olacak. elektrik şebekesi birkaç hafta içinde 1 milyon kW'a ulaşacak. 6,65 m çapında olacak ve DEMO projesi kapsamında oluşturulan üreme bölgesi modülüne sahip olacak. Kore Eğitim, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı buna yaklaşık bir trilyon Kore wonu (941 milyon dolar) yatırım yapmayı planlıyor.

DOĞU

Çin'in Hefei'deki Çin Fizik Enstitüsü'ndeki Deneysel Gelişmiş Süper İletken Tokamak (EAST), 50 milyon °C sıcaklıkta hidrojen plazması oluşturdu ve bunu 102 saniye boyunca korudu.

TFTR

Amerikan PPPL laboratuvarında deneysel füzyon reaktörü TFTR 1982'den 1997'ye kadar işletildi. Aralık 1993'te TFTR, kapsamlı döteryum-trityum plazma deneyleri yürüten ilk manyetik tokamak oldu. Ertesi yıl, reaktör o zamanki rekor olan 10,7 MW'lık kontrol edilebilir güç üretti ve 1995'te 510 milyon °C'lik sıcaklık rekoruna ulaşıldı. Ancak tesis, füzyon enerjisinin başa baş hedefine ulaşamadı ancak donanım tasarım hedeflerini başarıyla karşılayarak ITER'in gelişimine önemli katkı sağladı.

soldan direksiyon

Japonya'nın Gifu Eyaleti, Toki'deki Ulusal Füzyon Enstitüsü'ndeki LHD, dünyanın en büyük yıldız yıldızıydı. Füzyon reaktörü 1998 yılında fırlatıldı ve diğer büyük tesislerle karşılaştırılabilir plazma hapsetme özellikleri gösterdi. 13,5 keV (yaklaşık 160 milyon °C) iyon sıcaklığı ve 1,44 MJ enerji elde edildi.

Wendelstein 7-X

2015'in sonlarında başlayan bir yıllık testlerin ardından helyum sıcaklıkları kısa süreliğine 1 milyon °C'ye ulaştı. 2016 yılında 2 MW güç kullanan bir hidrojen plazma füzyon reaktörü çeyrek saniye içinde 80 milyon °C sıcaklığa ulaştı. W7-X dünyanın en büyük yıldızlaştırıcısıdır ve 30 dakika boyunca sürekli çalışması planlanmaktadır. Reaktörün maliyeti 1 milyar Euro oldu.

NIF

Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) Mart 2009'da tamamlandı. NIF, 192 lazer ışınını kullanarak önceki lazer sistemlerine göre 60 kat daha fazla enerji yoğunlaştırabilmektedir.

Soğuk füzyon

Mart 1989'da iki araştırmacı, Amerikalı Stanley Pons ve İngiliz Martin Fleischman, oda sıcaklığında çalışan basit bir masa üstü soğuk füzyon reaktörü başlattıklarını duyurdular. Süreç, döteryum çekirdeklerinin yüksek bir yoğunluğa yoğunlaştığı paladyum elektrotları kullanılarak ağır suyun elektrolizini içeriyordu. Araştırmacılar, bunun yalnızca nükleer süreçlerle açıklanabilecek bir ısı ürettiğini ve helyum, trityum ve nötronlar gibi füzyon yan ürünlerinin bulunduğunu söylüyor. Ancak diğer deneyciler bu deneyi tekrarlayamadılar. Bilim camiasının büyük bir kısmı soğuk füzyon reaktörlerinin gerçek olduğuna inanmıyor.

Düşük enerjili nükleer reaksiyonlar

"Soğuk füzyon" iddialarıyla başlatılan araştırmalar, düşük enerji alanında bazı ampirik desteklerle devam etti, ancak genel olarak kabul edilmedi bilimsel açıklama. Görünüşe göre, nötronları oluşturmak ve yakalamak için zayıf nükleer etkileşimler kullanılıyor (ve bunların füzyonunda olduğu gibi güçlü bir kuvvet değil). Deneyler, katalitik bir katmandan geçen ve bir metal ile reaksiyona giren hidrojen veya döteryumun içerir. Araştırmacılar gözlemlenen bir enerji salınımını rapor ediyor. Ana pratik örnek, hidrojenin nikel tozu ile etkileşimi olup, herhangi bir kimyasal reaksiyonun üretebileceğinden daha fazla miktarda ısı açığa çıkarmasıdır.

ITER (ITER, Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör, "Uluslararası Deneysel Termonükleer Reaktör"), ilk uluslararası deneysel termonükleer reaktörün inşasını amaçlayan büyük ölçekli bir bilimsel ve teknik projedir.

Cadarache'de (Provence-Alpes-Côte d'Azur bölgesi, Fransa) yedi ana ortak (Avrupa Birliği, Hindistan, Çin, Kore Cumhuriyeti, Rusya, ABD, Japonya) tarafından uygulanmaktadır. ITER, kontrollü termonükleer füzyonun uygulanması için en umut verici cihaz olarak kabul edilen bir tokamak kurulumuna (adını ilk harflerinden alıyor: manyetik bobinli toroidal bir oda) dayanmaktadır. İlk tokamak 1954 yılında Sovyetler Birliği'nde inşa edildi.

Projenin amacı füzyon enerjisinin endüstriyel ölçekte kullanılabileceğini göstermektir. ITER, 100 milyon derecenin üzerindeki sıcaklıklarda ağır hidrojen izotoplarıyla füzyon reaksiyonu yoluyla enerji üretmelidir.

Tesisatta kullanılacak 1 gr yakıtın (döteryum ve trityum karışımı) 8 ton petrol ile aynı miktarda enerji sağlayacağı varsayılmaktadır. ITER'in tahmini termonükleer gücü 500 MW'tır.

Uzmanlar, bu tip bir reaktörün mevcut nükleer santrallerden (NPP'ler) çok daha güvenli olduğunu ve deniz suyunun neredeyse sınırsız miktarda yakıt sağlayabileceğini söylüyor. Böylece, başarılı uygulama ITER tükenmez bir çevre dostu enerji kaynağı sağlayacaktır.

Proje geçmişi

Reaktör konsepti, adını taşıyan Atom Enerjisi Enstitüsü'nde geliştirildi. I.V.Kurchatova. 1978 yılında SSCB projenin Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı'na (IAEA) uygulanması fikrini ortaya attı. Projenin uygulanmasına ilişkin anlaşmaya 1985 yılında Cenevre'de SSCB ile ABD arasındaki müzakereler sırasında varıldı.

Program daha sonra UAEA tarafından onaylandı. 1987 yılında proje şu anki adını aldı ve 1988'de bir yönetim organı oluşturuldu - ITER Konseyi. 1988-1990'da Sovyet, Amerikalı, Japon ve Avrupalı ​​bilim adamları ve mühendisler projenin kavramsal bir çalışmasını gerçekleştirdiler.

21 Temmuz 1992'de Washington'da AB, Rusya, ABD ve Japonya, 2001 yılında tamamlanan ITER teknik projesinin geliştirilmesine ilişkin bir anlaşma imzaladı. 2002-2005'te. Projeye Güney Kore, Çin ve Hindistan katıldı. İlk uluslararası deneysel füzyon reaktörünün inşasına ilişkin anlaşma 21 Kasım 2006'da Paris'te imzalandı.

Bir yıl sonra, 7 Kasım 2007'de, reaktörün Fransa'da, Marsilya yakınlarındaki Cadarache nükleer merkezinde yer alacağı ITER şantiyesinde bir anlaşma imzalandı. Kontrol ve veri işleme merkezi Naka'da (Ibaraki Eyaleti, Japonya) yer alacak.

Cadarache'deki şantiyenin hazırlıklarına Ocak 2007'de başlandı ve tam ölçekli inşaat 2013 yılında başladı. Kompleks 180 hektarlık bir alan üzerinde yer alacak. 60 m yüksekliğinde ve 23 bin ton ağırlığındaki reaktör, 1 km uzunluğunda ve 400 m genişliğinde bir alanda yer alacak. İnşaat çalışmaları Ekim 2007'de oluşturulan Uluslararası ITER Organizasyonu tarafından koordine ediliyor.

Projenin maliyetinin 15 milyar avro olduğu tahmin ediliyor; bunun %45,4'ü AB (Euratom aracılığıyla) ve diğer altı katılımcının (Rusya Federasyonu dahil) her biri %9,1'lik katkıda bulunuyor. Projeye 1994 yılından bu yana Rusya'nın kotası kapsamında Kazakistan da katılıyor.

Reaktör elemanları gemiyle Fransa'nın Akdeniz kıyılarına, oradan da özel karavanlarla Cadarache bölgesine taşınacak. Bu amaçla 2013 yılında mevcut yolların bazı bölümleri önemli ölçüde yeniden donatıldı, köprüler güçlendirildi, yeni geçişler ve özellikle sağlam yüzeylere sahip yollar inşa edildi. 2014'ten 2019'a kadar olan dönemde, güçlendirilmiş yol boyunca en az üç düzine süper ağır karayolu treninin geçmesi gerekiyor.

ITER için plazma teşhis sistemleri Novosibirsk'te geliştirilecek. Bununla ilgili bir anlaşma 27 Ocak 2014'te yönetmen tarafından imzalandı. Uluslararası organizasyon ITER Osamu Motojima ve Rusya Federasyonu'ndaki ITER ulusal ajansı başkanı Anatoly Krasilnikov.

Yeni anlaşma çerçevesinde bir teşhis kompleksinin geliştirilmesi, adını taşıyan Fiziko-Teknik Enstitüsü temelinde yürütülmektedir. AF Ioffe Rus Akademisi Bilim.

Reaktörün 2020 yılında faaliyete geçmesi bekleniyor, ilk nükleer füzyon reaksiyonları 2027'den önce gerçekleştirilmeyecek. 2037 yılında projenin deneysel kısmının tamamlanması ve 2040 yılına kadar elektrik üretimine geçilmesi planlanıyor. . Uzmanların ön tahminlerine göre, reaktörün endüstriyel versiyonu 2060'tan önce hazır olmayacak ve bu türden bir dizi reaktör ancak 21. yüzyılın sonuna kadar oluşturulabilecek.

Uzun zamandır Trudnopisaka yapım aşamasındaki termonükleer reaktör hakkında bir yazı yapmamı istedi. Teknolojinin ilginç ayrıntılarını öğrenin, bu projenin hayata geçirilmesinin neden bu kadar uzun sürdüğünü öğrenin. Sonunda malzemeleri topladım. Gelin projenin detaylarını tanıyalım.

Her şey nasıl başladı? “Enerji sorunu” aşağıdaki üç faktörün birleşimi sonucu ortaya çıktı:

1. İnsanlık artık çok büyük miktarda enerji tüketiyor.

Şu anda dünyanın enerji tüketimi yaklaşık 15,7 terawatt (TW) civarındadır. Bu değeri dünya nüfusuna böldüğümüzde kişi başına yaklaşık 2400 watt elde ediyoruz ki bu da kolaylıkla tahmin edilebilecek ve görselleştirilebilecek bir değerdir. Dünyanın her sakininin (çocuklar dahil) tükettiği enerji, 24 yüz watt'lık elektrik lambalarının 24 saat çalışmasına karşılık gelir. Bununla birlikte, bu enerjinin gezegendeki tüketimi oldukça dengesizdir, çünkü bazı ülkelerde çok fazla, bazılarında ise ihmal edilebilir düzeydedir. Tüketim (kişi başı hesaplanan) ABD'de 10,3 kW (rekor değerlerden biri), ABD'de 6,3 kW Rusya Federasyonu, İngiltere'de 5,1 kW vb., ancak diğer yandan Bangladeş'te yalnızca 0,21 kW'tır (ABD enerji tüketiminin yalnızca %2'si!).

Uluslararası Enerji Ajansı'na (2006) göre küresel enerji tüketiminin 2030 yılına kadar %50 artması bekleniyor. Gelişmiş ülkeler elbette ek enerji olmadan da idare edebilirler ancak bu büyüme, nüfusu yoksulluktan kurtarmak için gerekli gelişmekte olan ülkeler 1,5 milyar insanın ciddi elektrik enerjisi sıkıntısı yaşadığı yer.

3. Şu anda dünya enerjisinin %80'i fosil yakıtların yakılmasından sağlanıyor(petrol, kömür ve gaz), kullanımı:
a) potansiyel olarak yıkıcı çevresel değişiklikler riski teşkil eden;
b) kaçınılmaz olarak bir gün sona ermelidir.

Söylenenlerden, artık fosil yakıt kullanma çağının sonuna hazırlanmamız gerektiği açıktır.

Günümüzde nükleer santraller, atom çekirdeğinin fisyon reaksiyonları sırasında açığa çıkan enerjiyi büyük ölçekte üretmektedir. Bu tür istasyonların oluşturulması ve geliştirilmesi mümkün olan her şekilde teşvik edilmeli, ancak bunların işletilmesi için en önemli malzemelerden birinin (ucuz uranyum) rezervlerinin de önümüzdeki 50 yıl içinde tamamen tükenebileceği dikkate alınmalıdır. . Nükleer fisyona dayalı enerjinin olanakları, daha verimli enerji döngülerinin kullanılması yoluyla önemli ölçüde genişletilebilir (ve genişletilmelidir), bu da üretilen enerji miktarının neredeyse iki katına çıkmasına olanak tanır. Bu yönde enerji geliştirmek için, reaksiyonun orijinal uranyumdan daha fazla toryum ürettiği ve bunun sonucunda toplam enerji miktarının üretildiği toryum reaktörleri (toryum üretici reaktörler veya üretici reaktörler olarak adlandırılan) oluşturmak gerekir. Belirli bir madde miktarı için 40 kat artar. Ayrıca, uranyum reaktörlerinden çok daha verimli olan ve 60 kat daha fazla enerji üretebilen hızlı nötronları kullanan plütonyum yetiştiricilerinin yaratılması da umut verici görünüyor. Bu alanları geliştirmek için, uranyum elde etmek için yeni, standart dışı yöntemler geliştirmek gerekebilir (örneğin, en erişilebilir gibi görünen deniz suyundan).

Füzyon enerji santralleri

Şekil gösterir devre şeması(ölçeğe bakılmaksızın) termonükleer enerji santralinin yapısı ve çalışma prensibi. Orta kısımda, hacmi ~2000 m3 olan, 100 M°C'nin üzerinde bir sıcaklığa ısıtılan trityum-döteryum (T-D) plazması ile doldurulmuş toroidal (halka şeklinde) bir oda bulunmaktadır. Füzyon reaksiyonu (1) sırasında üretilen nötronlar “manyetik şişeyi” terk ederek yaklaşık 1 m kalınlığında şekilde görülen kabuğa girerler.

Kabuğun içinde nötronlar lityum atomlarıyla çarpışarak trityum üreten bir reaksiyona neden olur:

nötron + lityum → helyum + trityum

Ek olarak, sistemde (trityum oluşmadan) rakip reaksiyonlar meydana gelir ve ayrıca ek nötronların salınmasıyla birçok reaksiyon meydana gelir ve bu da daha sonra trityum oluşumuna yol açar (bu durumda ek nötronların salınması mümkündür) örneğin kabuğa ve kurşuna berilyum atomlarının eklenmesiyle önemli ölçüde arttırılmıştır). Genel sonuç bu tesiste trityumun oluşacağı bir nükleer füzyon reaksiyonunun (en azından teorik olarak) meydana gelebileceğidir. Bu durumda, üretilen trityum miktarının sadece tesisin kendi ihtiyaçlarını karşılaması değil, aynı zamanda biraz daha fazla olması da gerekir, bu da yeni tesislerin trityumla beslenmesini mümkün kılacaktır. Aşağıda açıklanan ITER reaktöründe test edilmesi ve uygulanması gereken bu çalışma konseptidir.

Ek olarak, nötronların pilot tesisler olarak adlandırılan (nispeten "sıradan" inşaat malzemelerinin kullanılacağı) kabuktaki kabuğu yaklaşık 400°C'ye kadar ısıtması gerekir. Gelecekte, en yeni yüksek mukavemetli malzemelerin (silisyum karbür kompozitler gibi) kullanılmasıyla elde edilebilecek, 1000°C'nin üzerinde kabuk ısıtma sıcaklığına sahip gelişmiş tesislerin oluşturulması planlanmaktadır. Kabukta üretilen ısı, geleneksel istasyonlarda olduğu gibi, bir soğutucu (örneğin su veya helyum içeren) içeren birincil soğutma devresi tarafından alınır ve su buharının üretilip türbinlere beslendiği ikincil devreye aktarılır.

1985 - Sovyetler Birliği, önde gelen dört ülkenin füzyon reaktörleri oluşturma deneyiminden yararlanarak yeni nesil Tokamak tesisini önerdi. Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Avrupa Topluluğu ile birlikte projenin uygulanmasına yönelik bir teklif sundu.

Şu anda Fransa'da, plazmayı "ateşleyebilen" ilk tokamak olacak olan, aşağıda açıklanan uluslararası deneysel termonükleer reaktör ITER'nin (Uluslararası Tokamak Deneysel Reaktörü) inşaatı devam etmektedir.

Mevcut en gelişmiş tokamak tesisleri, bir füzyon istasyonunun çalışması için gereken değerlere yakın olan, yaklaşık 150 M°C'lik sıcaklıklara uzun süredir ulaşmaktadır, ancak ITER reaktörü, uzun süre tasarlanmış ilk büyük ölçekli enerji santrali olmalıdır. vadeli operasyon. Gelecekte, belirli bir sıcaklıkta nükleer füzyon hızı basıncın karesiyle orantılı olduğundan, her şeyden önce plazmadaki basıncın arttırılmasını gerektirecek çalışma parametrelerini önemli ölçüde iyileştirmek gerekecektir. Ana bilimsel problem bunun nedeni, plazmadaki basınç arttığında çok karmaşık ve tehlikeli dengesizliklerin, yani dengesiz çalışma modlarının ortaya çıkmasıdır.

Buna neden ihtiyacımız var?

Nükleer füzyonun temel avantajı, doğada yakıt olarak çok yaygın olan maddelerin yalnızca çok küçük miktarlarını gerektirmesidir. Açıklanan tesislerdeki nükleer füzyon reaksiyonu, geleneksel ısı salınımından on milyon kat daha fazla, çok büyük miktarda enerjinin salınmasına yol açabilir. kimyasal reaksiyonlar(fosil yakıtların yakılması gibi). Karşılaştırma için, 1 gigawatt (GW) kapasiteli bir termik santrale güç sağlamak için gereken kömür miktarının günde 10.000 ton (on demiryolu vagonu) olduğunu ve aynı güçteki bir füzyon tesisinin yalnızca yaklaşık olarak yakl. Günde 1 kilogram D+T karışımı.

Döteryum, hidrojenin kararlı bir izotopudur; Sıradan suyun yaklaşık her 3.350 molekülünden birinde, hidrojen atomlarından birinin yerini döteryum alır (bu bize miras kalan bir mirastır). Büyük patlama). Bu gerçek, sudan gerekli miktarda döteryumun oldukça ucuz bir şekilde üretilmesini organize etmeyi kolaylaştırır. Kararsız olan trityumun elde edilmesi daha zordur (yarı ömrü yaklaşık 12 yıldır, bunun sonucunda doğadaki içeriği ihmal edilebilir düzeydedir), ancak yukarıda gösterildiği gibi trityum, çalışma sırasında doğrudan termonükleer tesisin içinde görünecektir, Nötronların lityum ile reaksiyonu nedeniyle.

Bu nedenle, bir füzyon reaktörünün başlangıç ​​yakıtı lityum ve sudur. Lityum, ev aletlerinde (cep telefonu pilleri vb.) yaygın olarak kullanılan yaygın bir metaldir. Yukarıda anlatılan tesis, ideal olmayan verim dikkate alındığında dahi, 70 ton kömürün içerdiği enerjiye eşdeğer olan 200.000 kWh elektrik enerjisi üretebilecektir. Bunun için gerekli olan lityum miktarı bir bilgisayar pilinde, döteryum miktarı ise 45 litre suda bulunmaktadır. Yukarıdaki değer, AB ülkelerinde 30 yıllık mevcut elektrik tüketimine (kişi başına hesaplanan) karşılık gelmektedir. Bu kadar önemsiz miktardaki lityumun, bu kadar miktarda elektrik üretimini (CO2 emisyonu olmadan ve en ufak bir hava kirliliği olmadan) sağlayabilmesi, (tüm gelişmelere rağmen) termonükleer enerjinin en hızlı ve en güçlü gelişimi için oldukça ciddi bir argümandır. zorluklar ve problemler) ve hatta bu tür bir araştırmanın başarısına yüzde yüz güven olmadan.

Döteryumun milyonlarca yıl dayanması gerekir ve kolaylıkla çıkarılabilen lityum rezervleri, yüzlerce yıllık ihtiyaçları karşılamaya yeterlidir. Kayalardaki lityum tükense bile, madenciliği ekonomik olarak mümkün kılacak kadar yüksek konsantrasyonlarda (uranyumdan 100 kat daha yüksek) bulunduğu sudan onu çıkarabiliriz.

Fransa'nın Cadarache kenti yakınlarında deneysel bir termonükleer reaktör (Uluslararası termonükleer deneysel reaktör) inşa ediliyor. ITER projesinin temel amacı endüstriyel ölçekte kontrollü bir termonükleer füzyon reaksiyonu uygulamaktır.

Termonükleer yakıtın birim ağırlığı başına, aynı miktarda organik yakıt yakıldığından yaklaşık 10 milyon kat daha fazla enerji elde edilir ve şu anda faaliyette olan nükleer santrallerin reaktörlerinde uranyum çekirdeklerinin bölünmesinden yaklaşık yüz kat daha fazla enerji elde edilir. Bilim adamlarının ve tasarımcıların hesaplamaları gerçekleşirse bu, insanlığa tükenmez bir enerji kaynağı sağlayacaktır.

Bu nedenle, bir dizi ülke (Rusya, Hindistan, Çin, Kore, Kazakistan, ABD, Kanada, Japonya, Avrupa Birliği ülkeleri), yeni enerji santrallerinin prototipi olan Uluslararası Termonükleer Araştırma Reaktörünü oluşturmak için güçlerini birleştirdi.

ITER, hidrojen ve trityum atomlarının (hidrojenin bir izotopu) sentezi için koşullar yaratan ve bunun sonucunda oluşumu sağlayan bir tesistir. yeni atom- helyum atomu. Bu sürece büyük bir enerji patlaması eşlik ediyor: termonükleer reaksiyonun meydana geldiği plazmanın sıcaklığı yaklaşık 150 milyon santigrat derecedir (karşılaştırma için Güneş'in çekirdeğinin sıcaklığı 40 milyon derecedir). Bu durumda izotoplar yanarak neredeyse hiç radyoaktif atık bırakmaz.
Uluslararası projeye katılım planı, reaktör bileşenlerinin tedarikini ve inşaatının finansmanını öngörüyor. Bunun karşılığında, katılımcı ülkelerin her biri, termonükleer reaktör oluşturmaya yönelik tüm teknolojilere ve bunların sonuçlarına tam erişim hakkına sahip olacak. deneysel çalışma seri güç termonükleer reaktörlerinin tasarımına temel oluşturacak olan bu reaktör üzerinde.

Termonükleer füzyon prensibine dayanan reaktörde radyoaktif radyasyon yoktur ve tamamen güvenlidir. çevre. Hemen hemen her yere yerleştirilebilir küre ve bunun yakıtı sıradan sudur. ITER'in inşaatının yaklaşık on yıl sürmesi, ardından reaktörün 20 yıl süreyle kullanımda kalması bekleniyor.

Tıklanabilir 4000 piksel

Rusya'nın ITER Termonükleer Reaktörünün İnşasına İlişkin Uluslararası Organizasyon Konseyi'ndeki çıkarları önümüzdeki yıllarda Rusya Bilimler Akademisi Sorumlu Üyesi Mikhail Kovalchuk - Rus Araştırma Merkezi "Kurchatov Enstitüsü" Direktörü, Enstitüsü tarafından temsil edilecek. Rusya Bilimler Akademisi Kristalografisi ve bilimsel sekreter Bilim, Teknoloji ve Eğitim Başkanlık Konseyi. Kovalchuk, önümüzdeki iki yıl için ITER Uluslararası Konseyi başkanlığına seçilen ve bu pozisyonu katılımcı bir ülkenin resmi temsilcisinin görevleriyle birleştirme hakkına sahip olmayan bu görevde geçici olarak akademisyen Evgeniy Velikhov'un yerini alacak.

Toplam inşaat maliyetinin 5 milyar avro olduğu tahmin ediliyor ve aynı miktar reaktörün deneme işletmesi için de gerekli olacak. Hindistan, Çin, Kore, Rusya, ABD ve Japonya'nın payı toplam değerin yaklaşık yüzde 10'unu oluştururken, yüzde 45'i Avrupa Birliği ülkelerinden geliyor. Ancak Avrupa devletleri, maliyetlerin aralarında tam olarak nasıl dağıtılacağı konusunda henüz anlaşmaya varmadı. Bu nedenle inşaatın başlaması Nisan 2010'a ertelendi. Son gecikmeye rağmen ITER'de yer alan bilim insanları ve yetkililer projeyi 2018 yılına kadar tamamlayabileceklerini söylüyor.

ITER'in tahmini termonükleer gücü 500 megavattır. Bireysel mıknatıs parçaları 200 ila 450 ton ağırlığa ulaşır. ITER'i soğutmak için günde 33 bin metreküp suya ihtiyaç duyulacak.

1998 yılında ABD projeye katılımını finanse etmeyi bıraktı. Cumhuriyetçilerin iktidara gelmesinin ve Kaliforniya'da kesintilerin başlamasının ardından Bush yönetimi enerji yatırımlarını artıracağını duyurdu. Amerika Birleşik Devletleri uluslararası projeye katılma niyetinde değildi ve kendi termonükleer projesiyle meşguldü. 2002'nin başlarında Başkan Bush'un teknoloji danışmanı John Marburger III, ABD'nin fikrini değiştirdiğini ve projeye geri dönme niyetinde olduğunu söyledi.

Katılımcı sayısı açısından proje, bir başka büyük uluslararası bilimsel proje olan Uluslararası uzay istasyonu. Daha önce 8 milyar dolara ulaşan ITER'in maliyeti daha sonra 4 milyarın altına düştü. ABD'nin katılımdan çekilmesi sonucunda reaktör gücünün 1,5 GW'tan 500 MW'a düşürülmesine karar verildi. Buna göre projenin fiyatı da düştü.

Haziran 2002'de Rusya'nın başkentinde “Moskova'da ITER Günleri” sempozyumu düzenlendi. Başarısı insanlığın kaderini değiştirebilecek ve ona verimlilik ve ekonomi açısından yalnızca Güneş enerjisiyle karşılaştırılabilecek yeni bir enerji türü verebilecek bir projenin yeniden canlandırılmasının teorik, pratik ve organizasyonel sorunlarını tartıştı.

Temmuz 2010'da, ITER uluslararası termonükleer reaktör projesine katılan ülkelerin temsilcileri, Fransa'nın Cadarache kentinde düzenlenen olağanüstü bir toplantıda bütçesini ve inşaat programını onayladı. .

Son olağanüstü toplantıda proje katılımcıları, plazmayla ilgili ilk deneylerin başlangıç ​​tarihini - 2019 - onayladılar. Tam deneylerin Mart 2027 için planlanması planlanıyor, ancak proje yönetimi teknik uzmanlardan süreci optimize etmeye çalışmalarını ve deneylere 2026'da başlamalarını istedi. Toplantı katılımcıları ayrıca reaktörün inşasının maliyetine de karar verdi, ancak tesisin inşası için harcanması planlanan miktarlar açıklanmadı. ScienceNOW portalı editörünün isimsiz bir kaynaktan aldığı bilgiye göre, deneyler başladığında ITER projesinin maliyeti 16 milyar avroyu bulabilir.

Cadarache'deki toplantı aynı zamanda yeni proje yöneticisi Japon fizikçi Osamu Motojima'nın da ilk resmi çalışma günü oldu. Ondan önce projeyi, bütçe ve inşaat son tarihleri ​​onaylandıktan hemen sonra görevinden ayrılmak isteyen Japon Kaname Ikeda 2005'ten beri yürütüyordu.

ITER füzyon reaktörü ortak proje Avrupa Birliği ülkeleri, İsviçre, Japonya, ABD, Rusya, Güney Kore, Çin ve Hindistan. ITER oluşturma fikri geçen yüzyılın 80'li yıllarından beri düşünülüyor, ancak mali ve teknik zorluklar nedeniyle projenin maliyeti sürekli artıyor ve inşaatın başlama tarihi sürekli erteleniyor. 2009 yılında uzmanlar, reaktörün oluşturulmasına yönelik çalışmaların 2010 yılında başlamasını bekliyordu. Daha sonra bu tarih kaydırılarak reaktörün fırlatılma tarihi olarak önce 2018, ardından 2019 yılı seçildi.

Termonükleer füzyon reaksiyonları, hafif izotop çekirdeklerinin daha ağır bir çekirdek oluşturmak üzere füzyonunun reaksiyonları olup, buna büyük bir enerji salınımı eşlik eder. Teorik olarak füzyon reaktörleri düşük maliyetle çok fazla enerji üretebiliyor ancak şu anda bilim insanları füzyon reaksiyonunu başlatmak ve sürdürmek için çok daha fazla enerji ve para harcıyor.

Termonükleer füzyon, enerji üretmenin ucuz ve çevre dostu bir yoludur. Güneş'te milyarlarca yıldır kontrolsüz termonükleer füzyon meydana geliyor - helyum, ağır hidrojen izotop döteryumdan oluşuyor. Bu muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Ancak Dünya'daki insanlar bu tür reaksiyonları kontrol etmeyi henüz öğrenemediler.

ITER reaktörü yakıt olarak hidrojen izotoplarını kullanacak. Termonükleer reaksiyon sırasında, hafif atomlar daha ağır atomlarla birleştiğinde enerji açığa çıkar. Bunu başarmak için gazın 100 milyon derecenin üzerinde bir sıcaklığa, yani Güneş'in merkezindeki sıcaklıktan çok daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılması gerekiyor. Bu sıcaklıkta gaz plazmaya dönüşür. Aynı zamanda hidrojen izotop atomları birleşerek çok sayıda nötronun salınmasıyla helyum atomlarına dönüşür. Bu prensiple çalışan bir enerji santrali, yoğun bir malzeme tabakası (lityum) tarafından yavaşlatılan nötronların enerjisini kullanacaktır.

Termonükleer tesislerin oluşturulması neden bu kadar uzun sürdü?

Yarım asra yakın süredir faydaları tartışılan bu kadar önemli ve değerli tesisler neden hala oluşturulmadı? Birincisi dış veya sosyal olarak adlandırılabilecek ve diğer ikisi iç, yani termonükleer enerjinin kendisinin gelişiminin yasaları ve koşulları tarafından belirlenen üç ana neden vardır (aşağıda tartışılmıştır).

1. Uzun bir süre, termonükleer füzyon enerjisinin pratik kullanımı sorununun acil kararlar ve eylemler gerektirmediğine inanılıyordu, çünkü geçen yüzyılın 80'li yıllarında fosil yakıt kaynakları tükenmez görünüyordu ve çevre sorunları ve iklim değişikliği kamuoyunu ilgilendirmiyor. 1976'da ABD Enerji Bakanlığı'nın Füzyon Enerjisi Danışma Komitesi, çeşitli araştırma finansmanı seçenekleri kapsamında Ar-Ge ve bir gösteri füzyon enerji santrali için zaman çerçevesini tahmin etmeye çalıştı. Aynı zamanda, bu yöndeki araştırmalar için yıllık fon hacminin tamamen yetersiz olduğu ve mevcut ödenek seviyesi korunursa, tahsis edilen fonlar uyuşmadığı için termonükleer tesislerin oluşturulmasının asla başarılı olmayacağı keşfedildi. minimum, kritik seviyeye kadar.

2. Bu alandaki araştırmaların gelişmesinin önündeki daha ciddi bir engel, tartışılan türden bir termonükleer tesisin küçük ölçekte oluşturulamaması ve gösterilememesidir. Aşağıda sunulan açıklamalardan, termonükleer füzyonun yalnızca plazmanın manyetik olarak hapsedilmesini değil, aynı zamanda yeterli derecede ısıtılmasını da gerektirdiği açıkça ortaya çıkacaktır. Harcanan ve alınan enerjinin oranı, en azından tesisin doğrusal boyutlarının karesiyle orantılı olarak artar, bunun sonucunda termonükleer tesislerin bilimsel ve teknik yetenekleri ve avantajları yalnızca oldukça büyük istasyonlarda test edilebilir ve gösterilebilir. bahsedilen ITER reaktörü gibi. Başarı konusunda yeterli güven sağlanana kadar toplum bu kadar büyük projeleri finanse etmeye hazır değildi.

3. Termonükleer enerjinin gelişimi oldukça karmaşıktır, ancak (yetersiz finansmana ve JET ve ITER tesislerinin oluşturulması için merkezlerin seçilmesindeki zorluklara rağmen), henüz bir işletim istasyonu oluşturulmamış olmasına rağmen son yıllarda net bir ilerleme gözlemlenmiştir.

Modern dünya, daha doğru bir ifadeyle “belirsiz enerji krizi” olarak adlandırılabilecek çok ciddi bir enerji sorunuyla karşı karşıyadır. Sorun, fosil yakıt rezervlerinin bu yüzyılın ikinci yarısında tükenebilecek olmasından kaynaklanıyor. Dahası, fosil yakıtların yakılması, gezegenin iklimindeki büyük değişiklikleri önlemek için atmosfere salınan karbondioksitin (yukarıda bahsedilen CCS programı) bir şekilde tecrit edilmesi ve "depolanması" ihtiyacına yol açabilir.

Şu anda insanlığın tükettiği enerjinin neredeyse tamamı fosil yakıtların yakılmasıyla üretiliyor ve sorunun çözümü güneş enerjisi veya nükleer enerjinin kullanılmasıyla (hızlı üretimli reaktörlerin oluşturulması vb.) ilişkilendirilebilir. Küresel sorun Gelişmekte olan ülkelerin artan nüfusu ve yaşam standartlarını iyileştirme ve üretilen enerji miktarını artırma ihtiyaçları nedeniyle ortaya çıkan sorunlar, yalnızca dikkate alınan yaklaşımlar temelinde çözülemez, ancak elbette alternatif enerji üretimi yöntemleri geliştirmeye yönelik herhangi bir girişim de vardır. teşvik edilmelidir.

Açıkça söylemek gerekirse, davranış stratejileri konusunda çok az seçeneğimiz var ve başarı garantisi olmamasına rağmen termonükleer enerjinin geliştirilmesi son derece önemli. Financial Times gazetesi (25 Ocak 2004 tarihli) bu konuda şunları yazdı:

Termonükleer enerjinin gelişimine giden yolda büyük ve beklenmedik sürprizlerin yaşanmayacağını umalım. Bu durumda, yaklaşık 30 yıl sonra ilk kez enerji ağlarına buradan elektrik akımı sağlayabileceğiz ve 10 yıl sonra da ilk ticari termonükleer enerji santrali faaliyete geçecek. Nükleer füzyon enerjisinin bu yüzyılın ikinci yarısından itibaren fosil yakıtların yerini almaya başlaması ve giderek küresel ölçekte insanlığa enerji sağlamada giderek daha önemli bir rol oynamaya başlaması muhtemeldir.

Termonükleer enerji yaratma görevinin (tüm insanlık için etkili ve büyük ölçekli bir enerji kaynağı olarak) başarıyla tamamlanacağının kesin bir garantisi yoktur, ancak bu yönde başarı olasılığı oldukça yüksektir. Termonükleer istasyonların muazzam potansiyeli göz önüne alındığında, hızlı (ve hatta hızlandırılmış) gelişimlerine yönelik projelerin tüm maliyetlerinin haklı olduğu düşünülebilir, özellikle de devasa küresel enerji piyasasının arka planında bu yatırımlar çok mütevazı göründüğü için (yılda 4 trilyon dolar8). İnsanlığın enerji ihtiyacının karşılanması çok ciddi bir sorundur. Fosil yakıtlar gittikçe daha az bulunur hale geldikçe (ve bunların kullanımı istenmez hale geldikçe), durum değişiyor ve füzyon enerjisini geliştirmemeyi göze alamayız.

“Termonükleer enerji ne zaman ortaya çıkacak?” Sorusuna Lev Artsimovich (bu alanda tanınmış bir öncü ve araştırma lideri) bir keresinde şöyle yanıt vermişti: "İnsanlık için gerçekten gerekli olduğunda yaratılacak"

ITER, tükettiğinden daha fazla enerji üreten ilk füzyon reaktörü olacak. Bilim adamları bu özelliği kullanarak ölçüyorlar. basit katsayı buna "Q" diyorlar. ITER tüm bilimsel hedeflerine ulaşırsa tükettiğinden 10 kat daha fazla enerji üretecek. İnşa edilecek en son cihaz olan İngiltere'deki Ortak Avrupa Thor, son aşamalarında olan daha küçük bir prototip füzyon reaktörüdür. bilimsel araştırma Q değeri neredeyse 1’e ulaştı. Bu da tükettiği enerjinin aynısını ürettiği anlamına geliyor. ITER, füzyondan enerji üretimini göstererek ve 10 Q değerine ulaşarak bunun ötesine geçecek. Buradaki fikir, yaklaşık 50 MW'lık enerji tüketiminden 500 MW üretmektir. Bu nedenle ITER'in bilimsel hedeflerinden biri, 10'luk bir Q değerine ulaşılabileceğini kanıtlamaktır.

Diğer bilimsel amaç ITER'in çok uzun bir "yanma" süresine sahip olacağı - bir saate kadar artan süreli bir darbe. ITER sürekli enerji üretemeyen bir araştırma deneysel reaktörüdür. ITER çalışmaya başladığında bir saat süreyle açık kalacak, ardından kapatılması gerekecektir. Bu önemlidir, çünkü şimdiye kadar yarattığımız standart cihazlar birkaç saniye, hatta saniyenin onda biri kadar bir yanma süresine sahip olabiliyordu; bu maksimumdur. "Ortak Avrupa Torus", 20 saniyelik darbe uzunluğuyla yaklaşık iki saniyelik yanma süresiyle Q değeri 1'e ulaştı. Ancak birkaç saniye süren bir süreç gerçekten kalıcı değildir. Bir arabanın motorunu çalıştırmaya benzetmek gerekirse: motoru kısa süreliğine açıp sonra kapatmak, henüz arabanın gerçek çalışması değildir. Arabanızı ancak yarım saat kullandığınızda sabit çalışma moduna ulaşacak ve böyle bir arabanın gerçekten sürülebileceğini gösterecek.

Yani, teknik ve bilimsel açıdan ITER, 10'luk bir Q değeri ve artan yanma süresi sağlayacaktır.

Termonükleer füzyon programı gerçekten uluslararası ve doğası gereği geniştir. İnsanlar zaten ITER'in başarısına güveniyorlar ve bir sonraki adımı düşünüyorlar - DEMO adı verilen endüstriyel bir termonükleer reaktörün prototipini oluşturmak. Bunu oluşturmak için ITER'in çalışması gerekiyor. Bilimsel hedeflerimize ulaşmalıyız çünkü bu, ortaya koyduğumuz fikirlerin tamamen uygulanabilir olduğu anlamına gelecektir. Ancak her zaman bir sonraki adımın ne olacağını düşünmeniz gerektiğine katılıyorum. Ayrıca ITER 25-30 yıldır faaliyet gösterdiği için bilgimiz giderek derinleşip genişleyecek ve bir sonraki adımımızı daha doğru bir şekilde çizebileceğiz.

Aslında ITER'in tokamak olup olmadığı konusunda hiçbir tartışma yok. Bazı bilim insanları soruyu oldukça farklı bir şekilde ortaya koyuyor: ITER var olmalı mı? Uzmanlar farklı ülkelerçok büyük ölçekli olmayan kendi termonükleer projelerini geliştirenler, bu kadar büyük bir reaktöre hiç ihtiyaç duyulmadığını savunuyorlar.

Ancak onların görüşlerinin otoriter olduğu düşünülmemelidir. Onlarca yıldır toroidal tuzaklarla çalışan fizikçiler ITER'in oluşturulmasında yer aldı. Karadaş'taki deneysel termonükleer reaktörün tasarımı, düzinelerce önceki tokamak üzerinde yapılan deneyler sırasında elde edilen tüm bilgilere dayanıyordu. Ve bu sonuçlar reaktörün bir tokamak, hem de büyük bir reaktör olması gerektiğini gösteriyor.

JET Şu anda en başarılı tokamak, AB tarafından Britanya'nın Abingdon kasabasında inşa edilen JET olarak kabul edilebilir. Bu bugüne kadar oluşturulan en büyük tokamak tipi reaktördür, plazma torusunun büyük yarıçapı 2,96 metredir. Termonükleer reaksiyonun gücü, 10 saniyeye kadar tutma süresiyle şimdiden 20 megavatın üzerine çıktı. Reaktör, plazmaya aktarılan enerjinin yaklaşık %40'ını geri verir.

Enerji dengesini belirleyen şey plazmanın fiziğidir” dedi Igor Semenov Infox.ru'ya. MIPT doçenti enerji dengesinin ne olduğunu basit bir örnekle anlattı: “Hepimiz bir ateşin yandığını gördük. Aslında orada yanan odun değil gazdır. Oradaki enerji zinciri şu şekildedir: Gaz yanar, odun ısınır, odun buharlaşır, gaz tekrar yanar. Dolayısıyla ateşe su atarsak aniden sistemden enerji çekmiş oluruz. faz geçişi sıvı su buhar durumuna geçer. Bakiye negatif olacak ve yangın sönecek. Başka bir yol daha var; ateş yakıcıları alıp uzaya yayabiliriz. Ateş de sönecek. İnşa ettiğimiz termonükleer reaktörde de durum aynı. Boyutlar, bu reaktör için uygun bir pozitif enerji dengesi oluşturacak şekilde seçilmiştir. Gelecekte gerçek bir nükleer enerji santrali inşa etmek için yeterli, bu deneysel aşamada şu anda çözülmemiş tüm sorunları çözüyor.

Reaktörün boyutları bir kez değiştirildi. Bu, Amerika Birleşik Devletleri'nin projeden çekildiği ve geri kalan üyelerin ITER bütçesinin (o zamana kadar 10 milyar ABD doları olarak tahmin ediliyordu) çok büyük olduğunu fark ettiği 20.-21. yüzyılların başında gerçekleşti. Kurulum maliyetini azaltmak için fizikçilere ve mühendislere ihtiyaç duyuldu. Ve bu ancak büyüklük nedeniyle yapılabilirdi. ITER'in "yeniden tasarlanması", daha önce Karadaş'ta Fransız Tore Supra tokamak üzerinde çalışmış olan Fransız fizikçi Robert Aymar tarafından yönetildi. Plazma torusunun dış yarıçapı 8,2 metreden 6,3 metreye düşürüldü. Bununla birlikte, boyutun küçültülmesiyle ilişkili riskler, o zamanlar açık olan ve üzerinde çalışılan plazma sınırlama modunun uygulanmasını mümkün kılan birkaç ek süper iletken mıknatısla kısmen telafi edildi.

kaynak
http://ehorussia.com
http://oko-planet.su

İnsanlık yavaş yavaş Dünya'nın hidrokarbon kaynaklarının geri dönülemez şekilde tükenmesinin sınırına yaklaşıyor. Neredeyse iki yüzyıldır gezegenin bağırsaklarından petrol, gaz ve kömür çıkarıyoruz ve rezervlerinin muazzam bir hızla tükendiği zaten açık. Dünyanın önde gelen ülkeleri uzun zamandır, devasa yakıt rezervlerine sahip, çevre dostu, işletme açısından güvenli yeni bir enerji kaynağı yaratmayı düşünüyor.

Füzyon reaktörü

Bugün alternatif enerji türlerinin (fotovoltaik, rüzgar enerjisi ve hidroelektrik gibi yenilenebilir kaynaklar) kullanımı hakkında çok fazla konuşma var. Özellikleri nedeniyle bu yönlerin yalnızca yardımcı enerji kaynağı kaynakları olarak hareket edebileceği açıktır.

İnsanlık için uzun vadeli bir beklenti olarak, yalnızca enerjiye dayalı enerji nükleer reaksiyonlar.

Bir yandan giderek daha fazla devlet kendi topraklarında nükleer reaktör inşa etmeye ilgi gösteriyor. Ancak yine de nükleer enerji için acil bir sorun, radyoaktif atıkların işlenmesi ve bertaraf edilmesidir ve bu, ekonomik ve çevresel göstergeleri etkilemektedir. 20. yüzyılın ortalarında, dünyanın önde gelen fizikçileri, yeni enerji türleri arayışı içinde, Dünya'daki yaşamın kaynağına - derinliklerinde yaklaşık 20 milyon derecelik bir sıcaklıkta reaksiyonların olduğu Güneş'e yöneldiler. Hafif elementlerin sentezi (füzyonu) devasa enerjinin salınmasıyla gerçekleşir.

Yerli uzmanlar, nükleer füzyon reaksiyonlarını karasal koşullar altında uygulamak için bir tesis geliştirme görevini en iyi şekilde üstlendiler. Kontrollü termonükleer füzyon (CTF) alanında Rusya'da elde edilen bilgi ve deneyim, abartısız insanlığın enerji umudu olan Uluslararası Deneysel Termonükleer Reaktör (ITER) projesinin temelini oluşturdu. Cadarache'de (Fransa) inşa edildi.

Termonükleer füzyonun tarihi

İlk termonükleer araştırmalar atom savunma programları üzerinde çalışan ülkelerde başladı. Bu şaşırtıcı değil çünkü atom çağının şafağında ana hedef döteryum plazma reaktörlerinin ortaya çıkışı bir çalışmaydı fiziksel süreçler termonükleer silahların yaratılması için diğer şeylerin yanı sıra bilgisi gerekli olan sıcak plazmada. Gizliliği kaldırılmış verilere göre, SSCB ve ABD 1950'lerde neredeyse aynı anda başladı. UTS'de çalışın. Ancak aynı zamanda, 1932'de eski devrimci ve dünya proletaryasının lideri Nikolai Bukharin'in yakın arkadaşının, o zamanlar Yüksek Ekonomi Konseyi komitesi başkanlığı görevini yürüttüğüne ve onu takip ettiğine dair tarihsel kanıtlar var. Sovyet biliminin gelişimi, ülkede kontrollü termonükleer reaksiyonları incelemek için bir proje başlatılmasını önerdi.

Sovyet termonükleer projesinin tarihi eğlenceli bir gerçektir. Geleceğin ünlü akademisyeni ve hidrojen bombasının yaratıcısı Andrei Dmitrievich Sakharov, bir askerin mektubundan yüksek sıcaklıktaki plazmanın manyetik ısı yalıtımı fikrinden ilham aldı. Sovyet ordusu. 1950'de Sakhalin'de görev yapan Çavuş Oleg Lavrentyev, Tüm Birlik Merkez Komitesine gönderildi. komünist parti kullanmayı önerdiği bir mektup hidrojen bombası sıvılaştırılmış döteryum ve trityum yerine lityum-6 döterit ve ayrıca kontrollü termonükleer füzyon için sıcak plazmanın elektrostatik olarak hapsedildiği bir sistem oluşturur. Mektup, o zamanki genç bilim adamı Andrei Sakharov tarafından incelendi ve incelemesinde "Yoldaş Lavrentiev'in projesi hakkında ayrıntılı bir tartışma yapılmasının gerekli olduğunu düşündüğünü" yazdı.

Zaten Ekim 1950'ye gelindiğinde, Andrei Sakharov ve meslektaşı Igor Tamm, manyetik termonükleer reaktörün (MTR) ilk tahminlerini yaptılar. Güçlü uzunlamasına özelliklere sahip ilk toroidal kurulum manyetik alan I. Tamm ve A. Sakharov'un fikirlerine dayanarak 1955 yılında LIPAN'da inşa edildi. Buna TMP adı verildi - manyetik alana sahip bir torus. Daha sonraki kurulumlara ise “TORİDAL ODASI MANYETİK BOBİN” ifadesindeki ilk hecelerin birleşiminden sonra TOKAMAK adı verildi. Klasik versiyonunda tokamak, toroidal bir manyetik alana yerleştirilmiş halka şeklinde bir toroidal odadır. 1955'ten 1966'ya Kurchatov Enstitüsü'nde, üzerinde birçok farklı çalışmanın yapıldığı bu tür 8 tesis inşa edildi. 1969'dan önce SSCB dışında yalnızca Avustralya'da bir tokamak inşa edildiyse, sonraki yıllarda ABD, Japonya, Avrupa ülkeleri, Hindistan, Çin, Kanada, Libya, Mısır dahil 29 ülkede inşa edildi. Bugüne kadar dünyada 31'i SSCB ve Rusya'da, 30'u ABD'de, 32'si Avrupa'da ve 27'si Japonya'da olmak üzere toplam 300'e yakın tokamak inşa edildi. Aslında üç ülke (SSCB, Büyük Britanya ve ABD), plazmayı ilk kez kimin kullanacağını ve "sudan" enerji üretmeye kimin başlayacağını görmek için söylenmemiş bir rekabete girmişti.

Termonükleer reaktörün en önemli avantajı, tüm modern nükleer güç reaktörleriyle karşılaştırıldığında radyasyonun biyolojik tehlikesinin yaklaşık bin kat azalmasıdır.

Termonükleer reaktör CO2 yaymaz ve “ağır” radyoaktif atık üretmez. Bu reaktör her yere, her yere yerleştirilebilir.

Yarım asırlık bir adım

1985 yılında, SSCB adına akademisyen Evgeniy Velikhov, Avrupa, ABD ve Japonya'dan bilim adamlarının bir termonükleer reaktör oluşturmak için birlikte çalışmasını önerdi ve 1986'da Cenevre'de tesisin tasarımı konusunda daha sonra bir anlaşmaya varıldı. ITER adını aldı. 1992 yılında ortaklar, reaktör için bir mühendislik tasarımı geliştirmek üzere dörtlü bir anlaşma imzaladılar. İnşaatın ilk aşamasının, ilk plazmanın alınmasının planlandığı 2020 yılına kadar tamamlanması planlanıyor. 2011 yılında ITER sahasında gerçek inşaat başladı.

ITER tasarımı, 1960'larda geliştirilen klasik Rus tokamakını takip ediyor. İlk aşamada reaktörün 400-500 MW termonükleer reaksiyon gücünde darbeli modda çalışması, ikinci aşamada reaktörün sürekli çalışmasının yanı sıra trityum üreme sisteminin test edilmesi planlanıyor. .

ITER reaktörünün insanlığın enerji geleceği olarak adlandırılması boşuna değil. Birincisi, bu dünyanın en büyük bilimsel projesi çünkü neredeyse tüm dünya onu Fransız topraklarında inşa ediyor: AB + İsviçre, Çin, Hindistan, Japonya, Güney Kore, Rusya ve ABD katılıyor. Tesisin inşasına ilişkin anlaşma 2006 yılında imzalandı. Projenin finansmanının yaklaşık %50'si Avrupa ülkeleri tarafından karşılanıyor, ileri teknoloji ekipman şeklinde yatırım yapılacak olan toplam tutarın yaklaşık %10'u Rusya'dan geliyor. Ama en çok ana katkı Rusya – ITER reaktörünün temelini oluşturan tokamak teknolojisinin kendisi.

İkincisi, bu, Güneş'te meydana gelen termonükleer reaksiyonu elektrik üretmek için kullanmaya yönelik ilk büyük ölçekli girişim olacak. Üçüncüsü, bu bilimsel çalışmaÇok pratik sonuçlar getirmeli ve yüzyılın sonuna kadar dünya, ticari bir termonükleer enerji santralinin ilk prototipinin ortaya çıkmasını bekliyor.

Bilim insanları, uluslararası deneysel termonükleer reaktördeki ilk plazmanın Aralık 2025'te üretileceğini varsayıyor.

Neden kelimenin tam anlamıyla tüm dünya bilim topluluğu böyle bir reaktör inşa etmeye başladı? Gerçek şu ki, ITER'in yapımında kullanılması planlanan birçok teknoloji aynı anda tüm ülkelere ait değil. Bilimsel ve teknik açıdan en gelişmiş olsa bile, bir devlet, termonükleer reaktör gibi yüksek teknolojili ve çığır açan bir projede kullanılan tüm teknoloji alanlarında dünya düzeyindeki en yüksek yüz teknolojiye hemen sahip olamaz. Ancak ITER yüzlerce benzer teknolojiden oluşuyor.

Rusya birçok termonükleer füzyon teknolojisinde küresel seviyeyi aşıyor. Ancak, örneğin Japon nükleer bilim adamlarının da bu alanda ITER'de oldukça uygulanabilir benzersiz yetkinlikleri var.

Bu nedenle, projenin en başında, ortak ülkeler sahaya kimin ve neyin tedarik edileceği konusunda anlaşmaya vardılar ve bunun sadece mühendislik alanında bir işbirliği değil, aynı zamanda ortakların her biri için yeni teknolojiler alma fırsatı olması gerektiği konusunda anlaşmaya vardılar. gelecekte onları kendiniz geliştirebilmeniz için diğer katılımcılardan bilgi alın.

Andrey Retinger, uluslararası gazeteci