Xalqaro termoyadroviy reaktor. Quyoshga yo'l - butun dunyo bo'ylab Frantsiyada termoyadroviy reaktor qurilishi. Sovuq sintez

ITER - Xalqaro termoyadroviy reaktor (ITER)

Insonning energiya iste'moli yil sayin ortib bormoqda, bu esa energetika sohasini faol rivojlanish sari undaydi. Shunday qilib, atom elektr stantsiyalarining paydo bo'lishi bilan butun dunyoda ishlab chiqarilgan energiya miqdori sezilarli darajada oshdi, bu esa energiyadan insoniyatning barcha ehtiyojlari uchun xavfsiz foydalanish imkonini berdi. Masalan, Fransiyada ishlab chiqarilgan elektr energiyasining 72,3 foizi atom elektr stansiyalari, Ukrainada 52,3 foizi, Shvetsiyada 40,0 foizi, Buyuk Britaniyada 20,4 foizi, Rossiyada 17,1 foizi ishlab chiqariladi. Biroq, texnologiya to'xtamaydi va kelajakdagi mamlakatlarning energiyaga bo'lgan keyingi ehtiyojlarini qondirish uchun olimlar bir qator innovatsion loyihalar ustida ishlamoqda, ulardan biri ITER (Xalqaro termoyadroviy eksperimental reaktor).

Ushbu o'rnatishning rentabelligi hali ham so'roq ostida bo'lsa-da, ko'plab tadqiqotchilarning ishiga ko'ra, boshqariladigan termoyadroviy sintez texnologiyasini yaratish va keyinchalik rivojlantirish natijasida kuchli va xavfsiz energiya manbai bo'lishi mumkin. Keling, bunday o'rnatishning ba'zi ijobiy tomonlarini ko'rib chiqaylik:

• Termoyadroviy reaktorning asosiy yoqilg'isi vodorod bo'lib, yadro yoqilg'isining deyarli tugamaydigan zahirasini bildiradi.
• Vodorod ko'pchilik mamlakatlarda mavjud bo'lgan dengiz suvini qayta ishlash orqali ishlab chiqarilishi mumkin. Bundan kelib chiqadiki, yoqilg'i resurslarining monopoliyasi paydo bo'lishi mumkin emas.
• Termoyadroviy reaktorning ishlashi paytida favqulodda portlash ehtimoli yadroviy reaktorning ishlashiga qaraganda ancha past. Tadqiqotchilarning fikricha, avariya yuz bergan taqdirda ham radiatsiya chiqindilari aholi uchun xavf tug‘dirmaydi, ya’ni evakuatsiya qilishning hojati yo‘q.
• Yadro reaktorlaridan farqli o'laroq, termoyadroviy reaktorlar qisqa yarimparchalanish davriga ega bo'lgan radioaktiv chiqindilarni ishlab chiqaradi, ya'ni ular tezroq parchalanadi. Bundan tashqari, termoyadro reaktorlarida yonish mahsulotlari yo'q.
• Termoyadroviy reaktor yadro quroli uchun ham ishlatiladigan materiallarni talab qilmaydi. Bu yadroviy reaktor ehtiyojlari uchun materiallarni qayta ishlash orqali yadroviy qurol ishlab chiqarishni yashirish imkoniyatini yo'q qiladi.

Termoyadroviy reaktor - ichki ko'rinish

Biroq, tadqiqotchilar doimo duch keladigan bir qator texnik kamchiliklar ham mavjud.

Misol uchun, deyteriy va tritiy aralashmasi ko'rinishida taqdim etilgan yoqilg'ining hozirgi versiyasi yangi texnologiyalarni ishlab chiqishni talab qiladi. Masalan, hozirgi kunga qadar eng kattasi bo'lgan JET termoyadroviy reaktoridagi birinchi seriyali sinovlar oxirida reaktor shu qadar radioaktiv bo'lib qoldiki, tajribani yakunlash uchun maxsus robotlashtirilgan texnik xizmat ko'rsatish tizimini ishlab chiqish talab qilindi. Termoyadro reaktorining ishlashida yana bir umidsizlikka sabab bo'lgan omil - bu uning samaradorligi - 20%, atom elektr stantsiyasining samaradorligi esa 33-34%, issiqlik elektr stansiyasi esa 40%.

ITER loyihasini yaratish va reaktorni ishga tushirish

ITER loyihasi 1985 yilga borib taqaladi Sovet Ittifoqi magnitlar yordamida plazmani ushlab turishga qodir bo'lgan, shu bilan termoyadroviy termoyadroviy reaktsiyaning paydo bo'lishi uchun zarur shart-sharoitlarni yaratadigan tokamak - magnit bobinli toroidal kamerani birgalikda yaratishni taklif qildi. 1992 yilda ITERni rivojlantirish bo'yicha to'rt tomonlama bitim imzolandi, uning ishtirokchilari Evropa Ittifoqi, AQSh, Rossiya va Yaponiya edi. Loyihaga 1994 yilda Qozog‘iston Respublikasi, 2001 yilda Kanada, 2003 yilda Janubiy Koreya va Xitoy, 2005 yilda Hindiston qo‘shildi. 2005 yilda reaktorni qurish joyi aniqlandi - Kadarache yadroviy energiya tadqiqot markazi, Frantsiya.

Reaktorning qurilishi poydevor uchun chuqurni tayyorlash bilan boshlandi. Shunday qilib, chuqurning parametrlari 130 x 90 x 17 metr edi. Butun tokamak majmuasining og‘irligi 360 ming tonnani tashkil etadi, shundan 23 ming tonnasi tokamakning o‘zi.

ITER majmuasining turli elementlari ishlab chiqiladi va butun dunyodan qurilish maydonchasiga yetkaziladi. Shunday qilib, 2016 yilda Rossiyada poloidal bobinlar uchun o'tkazgichlarning bir qismi ishlab chiqildi, keyinchalik ular Xitoyga jo'natildi, bu esa rulonlarni o'zlari ishlab chiqaradi.

Shubhasiz, bunday keng ko'lamli ishlarni tashkil qilish oson emas, bir qator mamlakatlar loyiha jadvalini bir necha bor bajara olmadilar, buning natijasida reaktorni ishga tushirish doimiy ravishda kechiktirildi. Shunday qilib, o'tgan yilgi (2016) iyun xabariga ko'ra: "birinchi plazmani olish 2025 yil dekabriga rejalashtirilgan".

ITER tokamakning ishlash mexanizmi

"Tokamak" atamasi ruscha qisqartmadan kelib chiqqan bo'lib, "magnit bobinli toroidal kamera" degan ma'noni anglatadi.

Tokamakning yuragi uning torus shaklidagi vakuum kamerasidir. Ichkarida, haddan tashqari harorat va bosim ostida, vodorod yoqilg'isi gazi plazmaga aylanadi - issiq, elektr zaryadlangan gaz. Ma'lumki, yulduz moddasi plazma bilan ifodalanadi va quyosh yadrosidagi termoyadro reaktsiyalari aniq yuqori harorat va bosim sharoitida sodir bo'ladi. Plazma hosil bo'lishi, ushlab turilishi, siqilishi va qizdirilishi uchun shunga o'xshash sharoitlar vakuumli idish atrofida joylashgan massiv magnit bobinlar yordamida yaratiladi. Magnitlarning ta'siri idish devorlaridan issiq plazmani cheklaydi.

Jarayon boshlanishidan oldin havo va aralashmalar vakuum kamerasidan chiqariladi. Keyin plazmani boshqarishga yordam beradigan magnit tizimlar zaryadlanadi va gazsimon yoqilg'i kiritiladi. Idish orqali kuchli elektr toki o'tkazilganda gaz elektr ta'sirida bo'linadi va ionlanadi (ya'ni elektronlar atomlarni tark etadi) va plazma hosil qiladi.

Plazma zarralari faollashganda va to'qnashganda, ular ham qiziy boshlaydi. Yordamchi isitish texnikasi plazmani 150 dan 300 million °C gacha bo'lgan haroratga etkazishga yordam beradi. Bu darajada "hayajonlangan" zarralar to'qnashuv paytida o'zlarining tabiiy elektromagnit itarilishlarini engib o'tishlari mumkin, bunday to'qnashuvlar juda katta energiya chiqaradi.

Tokamak dizayni quyidagi elementlardan iborat:

Vakuumli idish

("donut") - zanglamaydigan po'latdan yasalgan toroidal kamera. Uning katta diametri 19 m, kichigi 6 m, balandligi 11 m.Kameraning hajmi 1400 m3, og'irligi 5000 t dan ortiq.Vakuumli idishning devorlari ikki barobar;a sovutish suvi devorlar orasida aylanib ketadi, bu distillangan suv bo'ladi. Suvning ifloslanishini oldini olish uchun kameraning ichki devori adyol yordamida radioaktiv nurlanishdan himoyalangan.

Adyol

("adyol") - kameraning ichki yuzasini qoplaydigan 440 ta bo'lakdan iborat. Banketning umumiy maydoni 700 m2. Har bir parcha kassetaning bir turi bo'lib, uning korpusi misdan, old devori esa olinadigan va berilliydan qilingan. Kassetalarning parametrlari 1x1,5 m, massasi esa 4,6 t dan oshmaydi.Bunday berilliy kassetalar reaksiya jarayonida hosil bo'lgan yuqori energiyali neytronlarni sekinlashtiradi. Neytron moderatsiyasi paytida issiqlik chiqariladi va sovutish tizimi tomonidan chiqariladi. Shuni ta'kidlash kerakki, reaktorning ishlashi natijasida hosil bo'lgan berilliy changi berilliy deb ataladigan og'ir kasallikni keltirib chiqarishi va kanserogen ta'sirga ham ega. Shu sababli majmuada qat’iy xavfsizlik choralari ishlab chiqilmoqda.

Bo'limda Tokamak. Sariq - solenoid, to'q sariq - toroidal maydon (TF) va poloidal maydon (PF) magnitlari, ko'k - adyol, ochiq ko'k - VV - vakuumli idish, binafsha - o'tkazgich

Poloid tipidagi ("kuldon") - asosiy vazifasi adyol bilan qoplangan kamera devorlarining isishi va u bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'lgan axloqsizlik plazmasini "tozalash" bo'lgan qurilma. Bunday ifloslantiruvchi moddalar plazmaga kirganda, ular intensiv ravishda nurlanishni boshlaydilar, bu esa qo'shimcha radiatsiya yo'qotishlariga olib keladi. U tokomakning pastki qismida joylashgan va plazmaning yuqori qatlamlarini (ular eng ifloslangan) sovutish kamerasiga yo'naltirish uchun magnitlardan foydalanadi. Bu erda plazma soviydi va gazga aylanadi, shundan so'ng u kameradan yana pompalanadi. Beriliy changi kameraga kirgandan so'ng deyarli plazmaga qaytolmaydi. Shunday qilib, plazma ifloslanishi faqat sirtda qoladi va chuqurroq kirmaydi.

Kriostat

- 16000 m 2 (29,3 x 28,6 m) va massasi 3850 tonna bo'lgan zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiq bo'lgan tokomakning eng katta komponenti.Tizimning boshqa elementlari kriostat ichida joylashgan bo'lib, uning o'zi xizmat qiladi. tokamak va tashqi muhit o'rtasida to'siq sifatida. Uning ichki devorlarida 80 K (-193,15 °C) haroratda aylanma azot bilan sovutilgan termal ekranlar bo'ladi.

Magnit tizim

- vakuumli idish ichida plazmani saqlash va nazorat qilish uchun xizmat qiluvchi elementlar to'plami. Bu 48 ta elementdan iborat:

• Toroidal maydon bobinlari vakuum kamerasidan tashqarida va kriostat ichida joylashgan. Ular har birining o'lchami 15 x 9 m va og'irligi taxminan 300 tonna bo'lgan 18 ta bo'lakda taqdim etilgan.Bu rulonlar birgalikda plazma torus atrofida 11,8 Tesla magnit maydoni hosil qiladi va 41 GJ energiyani saqlaydi.
• Poloidal maydon sariqlari - toroidal maydon bobinlarining tepasida va kriyostatning ichida joylashgan. Ushbu sariqlar plazma massasini kamera devorlaridan ajratib turadigan va plazmani adiabatik isitish uchun siqadigan magnit maydon hosil qilish uchun javobgardir. Bunday rulonlarning soni 6 ta. Bobinlarning ikkitasi diametri 24 m, massasi 400 t. Qolgan to'rttasi biroz kichikroq.
• Markaziy solenoid toroidal kameraning ichki qismida, aniqrog'i "donut teshigida" joylashgan. Uning ishlash printsipi transformatorga o'xshaydi va asosiy vazifa plazmadagi induktiv oqimni qo'zg'atishdir.
• Tuzatish bobinlari vakuumli idish ichida, adyol va kamera devori o'rtasida joylashgan. Ularning vazifasi plazma shaklini saqlab qolishdan iborat bo'lib, u mahalliy darajada "bo'rtib" qolishi va hatto tomir devorlariga tegishi mumkin. Kamera devorlarining plazma bilan o'zaro ta'siri darajasini va shuning uchun uning ifloslanish darajasini pasaytirishga imkon beradi, shuningdek, kameraning o'zi aşınmasını kamaytiradi.

ITER kompleksining tuzilishi

Yuqorida tavsiflangan tokamak dizayni bir necha mamlakatlarning sa'y-harakatlari bilan yig'ilgan juda murakkab innovatsion mexanizmdir. Biroq, uning to'liq ishlashi uchun tokamak yaqinida joylashgan binolarning butun majmuasi talab qilinadi. Ular orasida:

• Boshqarish, ma'lumotlarga kirish va aloqa tizimi - CODAC. ITER majmuasining bir qator binolarida joylashgan.
• Yoqilg'i saqlash va yonilg'i tizimi - tokamakga yoqilg'ini etkazib berish uchun xizmat qiladi.
• Vakuum tizimi - to'rt yuzdan ortiq vakuum nasoslaridan iborat bo'lib, ularning vazifasi termoyadroviy reaktsiya mahsulotlarini, shuningdek vakuum kamerasidan turli ifloslantiruvchi moddalarni chiqarishdir.
• Kriogen tizim - azot va geliy zanjiri bilan ifodalanadi. Geliy sxemasi tokamakdagi haroratni normallashtiradi, uning ishi (va shuning uchun harorat) doimiy ravishda emas, balki impulslarda sodir bo'ladi. Azot konturi kriostatning issiqlik qalqonlarini va geliy pallasining o'zini sovutadi. Bundan tashqari, adyol devorlarining haroratini pasaytirishga qaratilgan suvni sovutish tizimi ham bo'ladi.
• Quvvatlantirish manbai. Tokamakning uzluksiz ishlashi uchun taxminan 110 MVt energiya talab qilinadi. Bunga erishish uchun kilometr uzunlikdagi elektr uzatish liniyalari o‘rnatilib, Fransiya sanoat tarmog‘iga ulanadi. Eslatib o‘tamiz, ITER eksperimental qurilmasi energiya ishlab chiqarishni ta’minlamaydi, faqat ilmiy manfaatlar yo‘lida ishlaydi.

ITER moliyalashtirish

ITER xalqaro termoyadroviy reaktori ancha qimmat korxona bo‘lib, dastlab 12 milliard dollarga baholangan bo‘lib, Rossiya, AQSH, Koreya, Xitoy va Hindistonning 1/11 qismini, Yaponiyaning 2/11 qismini va Yevropa Ittifoqining 4 qismini tashkil etadi. /11. Keyinchalik bu miqdor 15 milliard dollarga ko'tarildi. Shunisi e'tiborga loyiqki, moliyalashtirish har bir mamlakatda ishlab chiqilgan majmua uchun zarur bo'lgan asbob-uskunalar yetkazib berish orqali amalga oshiriladi. Shunday qilib, Rossiya adyol, plazmali isitish moslamalari va supero'tkazuvchi magnitlarni etkazib beradi.

Loyiha istiqboli

Ayni paytda ITER majmuasini qurish va tokamak uchun barcha kerakli butlovchi qismlarni ishlab chiqarish ishlari olib borilmoqda. Tokamak 2025 yilda rejalashtirilgan ishga tushirilgandan so'ng, bir qator eksperimentlar boshlanadi, ularning natijalariga ko'ra takomillashtirishni talab qiladigan jihatlar qayd etiladi. ITER muvaffaqiyatli ishga tushirilgandan so'ng, DEMO (DEMOnstration Power Plant) nomli termoyadroviy sintez asosidagi elektr stansiyasini qurish rejalashtirilgan. DEMoning maqsadi termoyadroviy quvvatning "tijoriy jozibadorligini" namoyish etishdir. Agar ITER atigi 500 MVt energiya ishlab chiqarishga qodir bo'lsa, DEMO doimiy ravishda 2 GVt energiya ishlab chiqarishga qodir bo'ladi.

Ammo shuni yodda tutish kerakki, ITER eksperimental qurilmasi energiya ishlab chiqarmaydi va uning maqsadi sof ilmiy foyda olishdir. Va siz bilganingizdek, u yoki bu jismoniy tajriba nafaqat umidlarni qondirishi, balki insoniyatga yangi bilim va tajriba olib kelishi mumkin.

Hozirgi kunda ko'plab davlatlar termoyadroviy tadqiqotlarda ishtirok etmoqda. Liderlar Yevropa Ittifoqi, AQSH, Rossiya va Yaponiya boʻlsa, Xitoy, Braziliya, Kanada va Koreyada dasturlar jadallik bilan kengayib bormoqda. Dastlab, AQSh va SSSRdagi termoyadroviy reaktorlar yadroviy qurolning rivojlanishi bilan bog'liq bo'lib, 1958 yilda Jenevada bo'lib o'tgan "Tinchlik uchun atomlar" konferentsiyasigacha tasniflangan. Sovet tokamaki yaratilgandan so'ng, 1970-yillarda yadroviy termoyadroviy tadqiqotlar "katta fan" ga aylandi. Ammo qurilmalarning narxi va murakkabligi xalqaro hamkorlikning yagona yo'li bo'lgan darajaga ko'tarildi.

Dunyodagi termoyadroviy reaktorlar

1970-yillardan boshlab termoyadroviy energiyadan tijorat maqsadlarida foydalanish doimiy ravishda 40 yilga kechiktirildi. Biroq, ichida o'tgan yillar Bu muddatni qisqartirishga imkon beradigan ko'p narsa sodir bo'ldi.

Bir qancha tokamaklar, jumladan, Yevropa JET, Britaniya MAST va AQSH Prinston shahridagi TFTR eksperimental termoyadroviy reaktor qurilgan. Hozirda Fransiyaning Kadarache shahrida xalqaro ITER loyihasi qurilmoqda. 2020-yilda ish boshlaganida u eng katta tokamak bo'ladi. 2030 yilda Xitoy ITERdan oshib ketadigan CFETRni quradi. Ayni paytda Xitoy eksperimental supero'tkazuvchi tokamak EAST ustida tadqiqot olib bormoqda.

Yana bir termoyadroviy reaktor turi - stellatorlar ham tadqiqotchilar orasida mashhurdir. Eng yiriklaridan biri LHD 1998 yilda Yaponiya milliy institutida ish boshlagan. Plazma qamoqqa olish uchun eng yaxshi magnit konfiguratsiyani topish uchun ishlatiladi. Nemis Maks Plank instituti 1988-2002 yillarda Garchingdagi Wendelstein 7-AS reaktorida va hozirda qurilishi 19 yildan ortiq davom etgan Wendelstein 7-X reaktorida tadqiqot olib bordi. Ispaniyaning Madrid shahrida yana bir TJII stellarator ishlamoqda. AQShda ushbu turdagi birinchi termoyadroviy reaktorni 1951 yilda qurgan Prinston Laboratoriyasi (PPPL) 2008 yilda xarajatlarning ko'payishi va mablag' etishmasligi sababli NCSX qurilishini to'xtatdi.

Bundan tashqari, inertial termoyadroviy tadqiqotlarda sezilarli yutuqlarga erishildi. Milliy Yadroviy xavfsizlik boshqarmasi tomonidan moliyalashtirilgan Livermor Milliy Laboratoriyasida (LLNL) qiymati 7 milliard dollarga teng boʻlgan Milliy Ateşleme Inshooti (NIF) qurilishi 2009-yilning mart oyida yakunlandi. Termoyadroviy reaktorlar yadroviy termoyadroviy reaktsiyani boshlash uchun bir necha millimetr o'lchamdagi nishonga soniyaning bir necha milliarddan bir qismi ichida taxminan 2 million joul yorug'lik energiyasini etkazib beradigan lazerlardan foydalanadi. NIF va LMJning asosiy vazifasi milliy harbiy yadroviy dasturlarni qo'llab-quvvatlash bo'yicha tadqiqotlardir.

ITER

1985 yilda Sovet Ittifoqi Evropa, Yaponiya va AQSh bilan birgalikda yangi avlod tokamak qurishni taklif qildi. Ish MAGATE homiyligida amalga oshirildi. 1988-1990 yillarda termoyadroviy eksperimental ITER reaktorining birinchi konstruksiyalari termoyadroviy termoyadroviy eksperimental reaktor, ya'ni lotincha "yo'l" yoki "sayohat" degan ma'noni anglatadi, termoyadroviy so'rilganidan ko'ra ko'proq energiya ishlab chiqarishi mumkinligini isbotlash uchun yaratilgan. Yevrotom va Rossiya vositachiligida Kanada va Qozogʻiston ham qatnashdilar.

Olti yil o'tgach, ITER kengashi o'rnatilgan fizika va texnologiyaga asoslangan birinchi keng qamrovli reaktor loyihasini tasdiqladi, uning qiymati 6 milliard dollarni tashkil etdi. Keyin Qo'shma Shtatlar konsortsiumdan chiqdi, bu esa ularni xarajatlarni ikki baravar kamaytirishga va loyihani o'zgartirishga majbur qildi. Natijada ITER-FEAT 3 milliard dollar turadi, lekin o'z-o'zini ta'minlaydigan javob va ijobiy quvvat balansiga erishadi.

2003 yilda Qo'shma Shtatlar konsorsiumga qayta qo'shildi va Xitoy ishtirok etish istagini e'lon qildi. Natijada, 2005 yil o'rtalarida hamkorlar Frantsiya janubidagi Kadarache shahrida ITER qurishga kelishib oldilar. YeI va Fransiya 12,8 milliard yevroning yarmini, Yaponiya, Xitoy, Janubiy Koreya, AQSh va Rossiya esa 10 foizdan hissa qo‘shgan. Yaponiya yuqori texnologiyali komponentlar bilan ta'minladi, materiallarni sinash uchun mo'ljallangan 1 milliard yevrolik IFMIF ob'ektini saqlab qoldi va navbatdagi sinov reaktorini qurish huquqiga ega edi. ITERning umumiy qiymati 10 yillik qurilish va yarmi 20 yillik foydalanish xarajatlarini o'z ichiga oladi. Hindiston 2005 yil oxirida ITERning ettinchi a'zosi bo'ldi.

Magnitlarni faollashtirmaslik uchun vodorod yordamida tajribalar 2018 yilda boshlanishi kerak. D-T dan foydalanish plazma 2026 yilgacha kutilmaydi.

ITERning maqsadi elektr energiyasini ishlab chiqarmasdan, 50 MVt dan kamroq kirish quvvatidan foydalangan holda 500 MVt (kamida 400 s uchun) ishlab chiqarishdir.

Demoning ikki gigavattli ko'rgazmali elektr stantsiyasi doimiy ravishda katta hajmda ishlab chiqaradi. Demoning kontseptual dizayni 2017 yilga qadar yakunlanadi, qurilishi 2024 yilda boshlanadi. Uchirish 2033 yilda bo'lib o'tadi.

JET

1978 yilda Evropa Ittifoqi (Euratom, Shvetsiya va Shveytsariya) Buyuk Britaniyada JET qo'shma Evropa loyihasini boshladi. JET bugungi kunda dunyodagi eng yirik tokamak hisoblanadi. Shunga o'xshash JT-60 reaktori Yaponiyaning milliy termoyadroviy institutida ishlaydi, ammo faqat JET deyteriy-tritiy yoqilg'idan foydalanishi mumkin.

Reaktor 1983 yilda ishga tushirilgan va birinchi tajriba bo'lib, 1991 yil noyabrda deyteriy-tritiy plazmasida bir soniya davomida 16 MVt quvvatga va 5 MVt barqaror quvvatga ega bo'lgan boshqariladigan termoyadro termoyadroviy sinteziga olib keldi. Har xil isitish sxemalari va boshqa texnikalarni o'rganish uchun ko'plab tajribalar o'tkazildi.

JETni keyingi takomillashtirish uning kuchini oshirishni o'z ichiga oladi. MAST ixcham reaktori JET bilan birgalikda ishlab chiqilmoqda va ITER loyihasining bir qismidir.

K-STAR

K-STAR - 2008 yil o'rtalarida birinchi plazmasini ishlab chiqargan Daejondagi Milliy termoyadroviy tadqiqot instituti (NFRI) tomonidan ishlab chiqarilgan koreys supero'tkazuvchi tokamak. ITER, bu xalqaro hamkorlik natijasidir. 1,8 m radiusli Tokamak Nb3Sn supero'tkazgich magnitlaridan foydalangan birinchi reaktor bo'lib, xuddi shu ITER uchun rejalashtirilgan. 2012 yilga qadar yakunlangan birinchi bosqichda K-STAR asosiy texnologiyalarning hayotiyligini isbotlashi va 20 soniyagacha davom etadigan plazma impulslariga erishishi kerak edi. Ikkinchi bosqichda (2013-2017) H rejimida 300 sekundgacha bo‘lgan uzun impulslarni o‘rganish va yuqori unumdor AT rejimiga o‘tish uchun modernizatsiya qilinmoqda. Uchinchi bosqichning maqsadi (2018-2023-yillar) uzoq puls rejimida yuqori mahsuldorlik va samaradorlikka erishishdir. 4-bosqichda (2023-2025) DEMO texnologiyalari sinovdan o‘tkaziladi. Qurilma tritiy bilan ishlashga qodir emas va D-T yoqilg'isini ishlatmaydi.

K-DEMO

AQSh Energetika vazirligining Prinston plazma fizikasi laboratoriyasi (PPPL) va Janubiy Koreyaning NFRI bilan hamkorlikda ishlab chiqilgan K-DEMO ITERdan tashqari tijorat reaktorlarini ishlab chiqishda navbatdagi qadam bo'lishi mo'ljallangan va u elektr energiyasini ishlab chiqarishga qodir birinchi elektr stantsiyasi bo'ladi. elektr tarmog'i, ya'ni bir necha hafta ichida 1 million kVt. Uning diametri 6,65 m bo‘lib, DEMO loyihasi doirasida yaratilgan ko‘paytirish zonasi moduliga ega bo‘ladi. Koreya Ta’lim, fan va texnologiyalar vazirligi unga qariyb trillion koreys vonini (941 million dollar) sarmoya kiritishni rejalashtirmoqda.

SARQ

Xefeydagi Xitoy Fizika Institutidagi Xitoyning Eksperimental Kengaytirilgan Supero'tkazuvchi Tokamak (Sharqiy) vodorod plazmasini 50 million °C haroratda yaratdi va uni 102 soniya davomida ushlab turdi.

TFTR

Amerikaning PPPL laboratoriyasida TFTR eksperimental termoyadroviy reaktor 1982 yildan 1997 yilgacha ishlagan. 1993 yil dekabr oyida TFTR keng ko'lamli deyteriy-tritiy plazma tajribalarini o'tkazgan birinchi magnit tokamak bo'ldi. Keyingi yili reaktor o'sha paytdagi rekord darajadagi 10,7 MVt boshqariladigan quvvat ishlab chiqardi va 1995 yilda 510 million °C harorat rekordiga erishildi. Biroq, ob'ekt termoyadroviy energiyaning zararsiz maqsadiga erisha olmadi, lekin ITER rivojiga katta hissa qo'shib, apparat dizayni maqsadlariga muvaffaqiyatli erishdi.

LHD

Gifu prefekturasi, Toki shahridagi Yaponiya milliy termoyadroviy institutida joylashgan LHD dunyodagi eng katta yulduzcha edi. Termoyadroviy reaktor 1998 yilda ishga tushirilgan va boshqa yirik ob'ektlar bilan taqqoslanadigan plazma saqlanish xususiyatlarini namoyish etgan. 13,5 keV (taxminan 160 million ° C) ion harorati va 1,44 MJ energiyaga erishildi.

Vendelshteyn 7-X

2015 yil oxirida boshlangan bir yillik sinovdan so'ng geliy harorati qisqa vaqt ichida 1 million °C ga yetdi. 2016 yilda 2 MVt quvvatga ega vodorod plazma termoyadroviy reaktori chorak soniya ichida 80 million °C haroratga yetdi. W7-X dunyodagi eng katta stellarator bo'lib, 30 daqiqa davomida uzluksiz ishlashi rejalashtirilgan. Reaktorning narxi 1 milliard evroni tashkil etdi.

NIF

Livermor Milliy Laboratoriyasida (LLNL) Milliy Ateşleme Tesisi (NIF) 2009 yil mart oyida qurib bitkazildi. NIF o'zining 192 ta lazer nurlaridan foydalangan holda oldingi lazer tizimiga qaraganda 60 barobar ko'proq energiyani jamlay oladi.

Sovuq sintez

1989 yil mart oyida ikki tadqiqotchi, amerikalik Stenli Pons va britaniyalik Martin Fleischman xona haroratida ishlaydigan oddiy stol usti sovuq termoyadroviy reaktorni ishga tushirganliklarini e'lon qilishdi. Jarayon, deyteriy yadrolari yuqori zichlikka to'plangan palladiy elektrodlari yordamida og'ir suvni elektroliz qilishdan iborat edi. Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, issiqlik faqat nuqtai nazardan tushuntirilishi mumkin bo'lgan issiqlik hosil bo'lgan yadroviy jarayonlar, va geliy, tritiy va neytronlarni o'z ichiga olgan termoyadroviy yon mahsulotlar mavjud edi. Biroq, boshqa tajribachilar bu tajribani takrorlay olmadilar. Ilmiy hamjamiyatning aksariyati sovuq termoyadroviy reaktorlarning haqiqiy ekanligiga ishonmaydi.

Kam energiyali yadro reaktsiyalari

"Sovuq sintez" da'volari bilan boshlangan tadqiqotlar kam energiyali sohada ba'zi empirik yordam bilan davom etdi, ammo umuman qabul qilinmadi ilmiy tushuntirish. Ko'rinishidan, zaif yadroviy o'zaro ta'sirlar neytronlarni yaratish va ushlash uchun ishlatiladi (va ularning sintezidagi kabi kuchli kuch emas). Tajribalar vodorod yoki deyteriyning katalitik qatlamdan o'tishi va metall bilan reaksiyaga kirishini o'z ichiga oladi. Tadqiqotchilar kuzatilgan energiya chiqishi haqida xabar berishadi. Asosiy amaliy misol - vodorodning nikel kukuni bilan o'zaro ta'siri, har qanday kimyoviy reaktsiya hosil qilishi mumkin bo'lgan miqdordan ko'proq miqdorda issiqlikni chiqaradi.

ITER (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor, "International Experimental Thermonuclear Reactor") — birinchi xalqaro eksperimental termoyadro reaktorini qurishga qaratilgan keng koʻlamli ilmiy-texnik loyiha.

Yetti asosiy hamkor (Yevropa Ittifoqi, Hindiston, Xitoy, Koreya Respublikasi, Rossiya, AQSH, Yaponiya) tomonidan Kadarache (Provence-Alpes-Kot-d'Azur mintaqasi, Fransiya) tomonidan amalga oshirilgan. ITER boshqariladigan termoyadro termoyadroviy sintezini amalga oshirish uchun eng istiqbolli qurilma hisoblangan tokamak qurilmasiga (birinchi harflari nomi bilan atalgan: magnit bobinli toroidal kamera) asoslangan. Sovet Ittifoqida birinchi tokamak 1954 yilda qurilgan.

Loyihaning maqsadi termoyadroviy energiyadan sanoat miqyosida foydalanish mumkinligini ko'rsatishdir. ITER 100 million darajadan yuqori haroratlarda og'ir vodorod izotoplari bilan sintez reaktsiyasi orqali energiya ishlab chiqarishi kerak.

O'rnatishda ishlatiladigan 1 g yoqilg'i (deyteriy va tritiy aralashmasi) 8 tonna neft bilan bir xil miqdorda energiya beradi deb taxmin qilinadi. ITERning taxminiy termoyadro quvvati 500 MVtni tashkil qiladi.

Mutaxassislarning ta'kidlashicha, bunday turdagi reaktor hozirgi atom elektr stantsiyalariga (AES) qaraganda ancha xavfsizroq va dengiz suvi uni deyarli cheksiz miqdorda yoqilg'i bilan ta'minlashi mumkin. Shunday qilib, muvaffaqiyatli amalga oshirish ITER ekologik toza energiyaning bitmas-tuganmas manbasini beradi.

Loyiha tarixi

nomidagi Atom energiyasi institutida reaktor kontseptsiyasi ishlab chiqilgan. I.V.Kurchatova. 1978 yilda SSSR Atom energiyasi bo'yicha xalqaro agentlikda (MAGATE) loyihani amalga oshirish g'oyasini ilgari surdi. Loyihani amalga oshirish bo'yicha kelishuv 1985 yilda Jenevada SSSR va AQSh o'rtasidagi muzokaralar chog'ida erishilgan.

Dastur keyinchalik MAGATE tomonidan tasdiqlangan. 1987 yilda loyiha hozirgi nomini oldi va 1988 yilda boshqaruv organi - ITER Kengashi tashkil etildi. 1988-1990 yillarda Sovet, amerikalik, yaponiyalik va evropalik olimlar va muhandislar loyihaning kontseptual tadqiqotini o'tkazdilar.

1992-yil 21-iyulda Vashingtonda Yevropa Ittifoqi, Rossiya, AQSh va Yaponiya oʻrtasida ITER texnik loyihasini ishlab chiqish toʻgʻrisida shartnoma imzolandi, u 2001-yilda yakunlandi. 2002-2005-yillarda. Loyihaga Janubiy Koreya, Xitoy va Hindiston qo'shildi. Birinchi xalqaro eksperimental termoyadroviy reaktorni qurish bo'yicha kelishuv 2006 yil 21 noyabrda Parijda imzolangan.

Bir yil o'tgach, 2007 yil 7 noyabrda ITER qurilish maydonchasi to'g'risida shartnoma imzolandi, unga ko'ra reaktor Frantsiyada, Marsel yaqinidagi Kadarache yadro markazida joylashgan. Nazorat va ma’lumotlarni qayta ishlash markazi Naka shahrida (Ibaraki prefekturasi, Yaponiya) joylashadi.

Kadarachedagi qurilish maydonchasini tayyorlash 2007 yil yanvar oyida boshlangan va to'liq hajmdagi qurilish 2013 yilda boshlangan. Majmua 180 gektar maydonda joylashadi. Balandligi 60 m, og‘irligi 23 ming tonna bo‘lgan reaktor uzunligi 1 km va eni 400 m bo‘lgan maydonda joylashtiriladi.Uni qurish bo‘yicha ishlar 2007-yil oktabr oyida yaratilgan ITER xalqaro tashkiloti tomonidan muvofiqlashtiriladi.

Loyihaning qiymati 15 milliard yevroga baholanmoqda, shundan YeI (Evrotom orqali) 45,4 foizni, boshqa olti ishtirokchi (shu jumladan Rossiya Federatsiyasi) 9,1 foizdan hissa qo‘shmoqda. 1994 yildan beri Qozog'iston ham Rossiya kvotasi bo'yicha loyihada ishtirok etib keladi.

Reaktor elementlari kemada Fransiyaning O‘rta yer dengizi qirg‘oqlariga yetkaziladi va u yerdan maxsus karvonlarda Kadarache mintaqasiga yetkaziladi. Shu maqsadda 2013-yilda mavjud yo‘llarning uchastkalari sezilarli darajada qayta jihozlandi, ko‘priklar mustahkamlandi, yangi o‘tish joylari va ayniqsa mustahkam qoplamali yo‘llar qurildi. 2014 yildan 2019 yilgacha bo'lgan davrda mustahkamlangan yo'l bo'ylab kamida o'nlab o'ta og'ir poezdlar o'tishi kerak.

Novosibirskda ITER uchun plazma diagnostika tizimlari ishlab chiqiladi. Bu haqda 2014 yil 27 yanvarda direktor tomonidan shartnoma imzolangan Xalqaro tashkilot ITER Osamu Motojima va Rossiya Federatsiyasidagi ITER milliy agentligi rahbari Anatoliy Krasilnikov.

nomidagi Fizika-texnika instituti negizida yangi kelishuv doirasida diagnostika majmuasini yaratish ishlari olib borilmoqda. A. F. Ioffe Rossiya akademiyasi Sci.

Reaktor 2020-yilda ishga tushishi kutilmoqda, unda birinchi yadroviy sintez reaktsiyalari 2027-yildan kechiktirmay amalga oshiriladi. 2037-yilda loyihaning eksperimental qismini yakunlash va 2040-yilga kelib elektr energiyasi ishlab chiqarishga o‘tish rejalashtirilgan. . Mutaxassislarning dastlabki prognozlariga ko'ra, reaktorning sanoat versiyasi 2060 yildan oldin tayyor bo'ladi va bunday turdagi reaktorlar seriyasini faqat 21-asr oxiriga qadar yaratish mumkin.

Uzoq vaqt davomida; anchadan beri trudnopisaka qurilayotgan termoyadro reaktori haqida post qilishimni iltimos qildi. Texnologiyaning qiziqarli tafsilotlarini bilib oling, ushbu loyihani amalga oshirish uchun nima uchun uzoq vaqt talab qilinayotganini bilib oling. Men nihoyat materialni yig'ib oldim. Keling, loyihaning tafsilotlari bilan tanishamiz.

Hammasi qanday boshlandi? "Energiya muammosi" quyidagi uchta omilning kombinatsiyasi natijasida yuzaga keldi:

1. Insoniyat hozir juda katta miqdorda energiya iste'mol qiladi.

Hozirgi vaqtda dunyo bo'yicha energiya iste'moli taxminan 15,7 teravatt (TW) ni tashkil qiladi. Ushbu qiymatni dunyo aholisiga bo'linib, biz har bir kishi uchun taxminan 2400 vatt olamiz, uni osongina taxmin qilish va tasavvur qilish mumkin. Erning har bir aholisi (shu jumladan bolalar) tomonidan iste'mol qilinadigan energiya 24 yuz vattli elektr lampalarning kechayu kunduz ishlashiga to'g'ri keladi. Biroq, bu energiyani butun sayyorada iste'mol qilish juda notekis, chunki u bir nechta mamlakatlarda juda katta, boshqalarda esa ahamiyatsiz. Iste'mol (odam boshiga hisoblangan) AQShda 10,3 kVt (rekord ko'rsatkichlardan biri), 6,3 kVt. Rossiya Federatsiyasi, Buyuk Britaniyada 5,1 kVt va boshqalar, lekin boshqa tomondan Bangladeshda atigi 0,21 kVt (AQSh energiya iste'molining atigi 2%!).

Xalqaro energetika agentligi (2006) ma'lumotlariga ko'ra, 2030 yilga kelib global energiya iste'moli 50% ga oshishi kutilmoqda. Rivojlangan mamlakatlar, albatta, qo'shimcha energiyasiz yaxshi ishlay oladi, ammo bu o'sish aholini qashshoqlikdan chiqarish uchun zarurdir. rivojlanayotgan davlatlar, bu erda 1,5 milliard odam elektr energiyasining keskin tanqisligini boshdan kechirmoqda.

3. Hozirgi vaqtda dunyo energiyasining 80% qazib olinadigan yoqilg'ilarni yoqishdan olinadi(neft, ko'mir va gaz), ulardan foydalanish:
a) atrof-muhitning halokatli o'zgarishi xavfini tug'dirishi mumkin;
b) bir kun muqarrar ravishda tugashi kerak.

Aytilganlardan ko'rinib turibdiki, endi biz qazib olinadigan yoqilg'idan foydalanish davrining oxiriga tayyorgarlik ko'rishimiz kerak.

Hozirgi vaqtda atom elektr stantsiyalari atom yadrolarining bo'linish reaktsiyalari paytida ajralib chiqadigan energiyani keng miqyosda ishlab chiqaradi. Bunday stansiyalarni yaratish va rivojlantirishni har tomonlama rag'batlantirish kerak, lekin shuni hisobga olish kerakki, ularni ishlatish uchun eng muhim materiallardan biri (arzon uran) ham yaqin 50 yil ichida to'liq foydalanishi mumkin. . Yadro bo'linishiga asoslangan energiya imkoniyatlarini yanada samarali energiya davrlaridan foydalanish orqali sezilarli darajada kengaytirish mumkin (va kerak), bu ishlab chiqarilgan energiya miqdorini deyarli ikki baravar oshirish imkonini beradi. Ushbu yo'nalishda energiyani rivojlantirish uchun toriy reaktorlarini (toriy reaktorlari yoki selektsioner reaktorlar deb ataladi) yaratish kerak, bunda reaksiya asl uranga qaraganda ko'proq toriy ishlab chiqaradi, buning natijasida energiyaning umumiy miqdori hosil bo'ladi. ma'lum miqdorda moddalar uchun 40 barobar ortadi. Bundan tashqari, samaraliroq bo'lgan tez neytronlardan foydalangan holda plutoniy selektsionerlarini yaratish istiqbolli ko'rinadi. uran reaktorlari va sizga 60 barobar ko'proq energiya olish imkonini beradi. Ehtimol, bu hududlarni rivojlantirish uchun uran olishning yangi, nostandart usullarini ishlab chiqish kerak bo'ladi (masalan, eng qulay bo'lgan dengiz suvidan).

termoyadroviy elektr stantsiyalari

Rasmda qurilmaning sxematik diagrammasi (miqyosda emas) va termoyadro elektr stantsiyasining ishlash printsipi ko'rsatilgan. Markaziy qismida ~2000 m3 hajmli, 100 M°S dan yuqori haroratgacha qizdirilgan tritiy-deyteriy (T-D) plazmasi bilan to'ldirilgan toroidal (donut shaklidagi) kamera mavjud. Termoyadroviy reaksiya (1) jarayonida hosil bo'lgan neytronlar "magnit shisha" dan chiqib, taxminan 1 m qalinlikdagi rasmda ko'rsatilgan qobiqqa kiradi.

Qobiq ichida neytronlar litiy atomlari bilan to'qnashadi, natijada tritiy hosil bo'ladigan reaktsiya paydo bo'ladi:

neytron + litiy → geliy + tritiy

Bundan tashqari, tizimda raqobatlashuvchi reaktsiyalar (tritiy hosil bo'lmasdan), shuningdek, qo'shimcha neytronlarning chiqishi bilan ko'plab reaktsiyalar sodir bo'ladi, ular keyinchalik tritiy hosil bo'lishiga olib keladi (bu holda qo'shimcha neytronlarning chiqishi mumkin. sezilarli darajada kuchaytirildi, masalan, berilliy atomlarini qobiq va qo'rg'oshinga kiritish orqali). Umumiy xulosa shundan iboratki, bu o'rnatishda yadro sintezi reaktsiyasi (hech bo'lmaganda nazariy jihatdan) sodir bo'lishi mumkin, unda tritiy hosil bo'ladi. Bunday holda, ishlab chiqarilgan tritiy miqdori nafaqat o'rnatishning ehtiyojlarini qondirishi kerak, balki biroz kattaroq bo'lishi kerak, bu esa yangi qurilmalarni tritiy bilan ta'minlash imkonini beradi. Quyida tavsiflangan ITER reaktorida sinovdan o'tkazilishi va amalga oshirilishi kerak bo'lgan ushbu operatsion kontseptsiya.

Bundan tashqari, neytronlar (nisbatan "oddiy" qurilish materiallari qo'llaniladigan) uchuvchi zavodlar deb ataladigan qobiqni taxminan 400 ° S gacha qizdirishi kerak. Kelajakda qobiqni isitish harorati 1000 ° C dan yuqori bo'lgan takomillashtirilgan qurilmalarni yaratish rejalashtirilgan, bunga eng yangi yuqori quvvatli materiallardan (masalan, kremniy karbid kompozitlari) foydalanish orqali erishish mumkin. Qobiqda hosil bo'lgan issiqlik, an'anaviy stantsiyalarda bo'lgani kabi, sovutish suvi (masalan, suv yoki geliyni o'z ichiga olgan) bilan birlamchi sovutish davri tomonidan olinadi va suv bug'i ishlab chiqariladigan va turbinalarga etkazib beriladigan ikkilamchi konturga o'tkaziladi.

1985 yil - Sovet Ittifoqi to'rtta yetakchi davlatning termoyadroviy reaktorlarni yaratish tajribasidan foydalangan holda keyingi avlod Tokamak zavodini taklif qildi. Amerika Qoʻshma Shtatlari Yaponiya va Yevropa hamjamiyati bilan birgalikda loyihani amalga oshirish boʻyicha taklifni ilgari surdi.

Hozirgi vaqtda Frantsiyada quyida tavsiflangan ITER (International Tokamak Experimental Reactor) xalqaro eksperimental termoyadro reaktorini qurish ishlari olib borilmoqda, bu plazmani "yondirish" qobiliyatiga ega birinchi tokamak bo'ladi.

Eng ilg'or mavjud tokamak qurilmalari uzoq vaqt davomida termoyadroviy stansiyaning ishlashi uchun zarur bo'lgan qiymatlarga yaqin bo'lgan 150 M ° C haroratga erishgan, ammo ITER reaktori uzoq vaqt davomida ishlab chiqarilgan birinchi yirik elektr stantsiyasi bo'lishi kerak. - muddatli operatsiya. Kelajakda uning ish parametrlarini sezilarli darajada yaxshilash kerak bo'ladi, bu birinchi navbatda plazmadagi bosimni oshirishni talab qiladi, chunki ma'lum bir haroratda yadro sintezi tezligi bosim kvadratiga mutanosibdir. Bu holatda asosiy ilmiy muammo plazmadagi bosim oshganida juda murakkab va xavfli beqarorliklar, ya'ni beqaror ish rejimlari paydo bo'lishi bilan bog'liq.

Nega bizga bu kerak?

Yadro sintezining asosiy afzalligi shundaki, u yoqilg'i sifatida tabiatda juda keng tarqalgan moddalarni juda oz miqdorda talab qiladi. Ta'riflangan qurilmalarda yadro sintezi reaktsiyasi an'anaviy issiqlik chiqarishdan o'n million baravar yuqori bo'lgan katta miqdordagi energiyani chiqarishga olib kelishi mumkin. kimyoviy reaksiyalar(fosil yoqilg'ilarini yoqish kabi). Taqqoslash uchun shuni ta'kidlaymizki, quvvati 1 gigavatt (GVt) bo'lgan issiqlik elektr stansiyasini quvvatlantirish uchun zarur bo'lgan ko'mir miqdori kuniga 10 000 tonnani (o'nta temir yo'l vagonlari) tashkil etadi va bir xil quvvatdagi termoyadroviy stansiya faqat taxminan iste'mol qiladi. Kuniga 1 kilogramm D+T aralashmasi.

Deyteriy - vodorodning barqaror izotopi; Oddiy suvning har 3350 molekulasidan birida vodorod atomlaridan biri deyteriy bilan almashtiriladi (bu meros bizga meros bo'lib qolgan. Katta portlash). Bu haqiqat suvdan kerakli miqdordagi deyteriyni ancha arzon ishlab chiqarishni tashkil qilishni osonlashtiradi. Turg'un bo'lmagan tritiyni olish qiyinroq (yarimparchalanish davri taxminan 12 yil, buning natijasida uning tabiatdagi tarkibi ahamiyatsiz), ammo yuqorida ko'rsatilganidek, tritiy to'g'ridan-to'g'ri ish paytida termoyadroviy qurilma ichida paydo bo'ladi. neytronlarning litiy bilan reaksiyasi tufayli.

Shunday qilib, termoyadroviy reaktor uchun dastlabki yoqilg'i lityum va suvdir. Litiy - maishiy texnikada (uyali telefon batareyalari va boshqalar) keng qo'llaniladigan keng tarqalgan metall. Yuqorida tavsiflangan o'rnatish ideal bo'lmagan samaradorlikni hisobga olgan holda ham, 70 tonna ko'mir tarkibidagi energiyaga teng bo'lgan 200 000 kVt / soat elektr energiyasini ishlab chiqarishga qodir. Buning uchun zarur bo'lgan litiy miqdori bitta kompyuter akkumulyatorida, deyteriy miqdori esa 45 litr suvda bo'ladi. Yuqoridagi qiymat Evropa Ittifoqi mamlakatlarida 30 yildan ortiq bo'lgan joriy elektr energiyasi iste'moliga (odam boshiga hisoblangan) mos keladi. Bunday arzimas miqdordagi litiyning bunday miqdordagi elektr energiyasini (CO2 chiqindilarisiz va havoni ozgina ifloslantirmasdan) ishlab chiqarishni ta'minlashi termoyadro energiyasining eng tez va eng kuchli rivojlanishi uchun juda jiddiy dalildir (barcha bo'lishiga qaramay). qiyinchiliklar va muammolar) va hatto bunday tadqiqotning muvaffaqiyatiga yuz foiz ishonchsiz.

Deyteriy millionlab yillar davom etishi kerak va oson qazib olinadigan lityum zahiralari yuzlab yillar davomida ehtiyojni qondirish uchun etarli. Tog' jinslaridagi litiy tugasa ham, biz uni suvdan ajratib olishimiz mumkin, u erda u yuqori konsentratsiyalarda (urandan 100 baravar ko'p) topiladi va uni qazib olish iqtisodiy jihatdan foydali bo'ladi.

Fransiyaning Kadarache shahri yaqinida eksperimental termoyadroviy reaktor (Xalqaro termoyadroviy eksperimental reaktor) qurilmoqda. ITER loyihasining asosiy maqsadi sanoat miqyosida boshqariladigan termoyadro termoyadroviy reaktsiyasini amalga oshirishdir.

Termoyadro yoqilg'isining og'irligi birligiga nisbatan bir xil miqdordagi organik yoqilg'ini yoqishdan taxminan 10 million baravar ko'p energiya olinadi va hozirda ishlaydigan atom elektr stantsiyalari reaktorlarida uran yadrolarini parchalashdan taxminan yuz baravar ko'p energiya olinadi. Agar olimlar va dizaynerlarning hisob-kitoblari amalga oshsa, bu insoniyatga bitmas-tuganmas energiya manbai bo'ladi.

Shu sababli, bir qator davlatlar (Rossiya, Hindiston, Xitoy, Koreya, Qozog'iston, AQSh, Kanada, Yaponiya, Yevropa Ittifoqi mamlakatlari) yangi elektr stansiyalarining prototipi bo'lgan Xalqaro termoyadroviy tadqiqot reaktorini yaratishda birlashdilar.

ITER - bu vodorod va tritiy atomlarini (vodorodning izotopi) sintezi uchun sharoit yaratadigan ob'ekt bo'lib, natijada hosil bo'ladi. yangi atom- geliy atomi. Bu jarayon katta energiya portlashi bilan birga keladi: termoyadro reaktsiyasi sodir bo'lgan plazma harorati taxminan 150 million daraja Selsiy (taqqoslash uchun, Quyosh yadrosining harorati 40 million daraja). Bu holda izotoplar yonib ketadi va deyarli hech qanday radioaktiv chiqindilar qolmaydi.
Xalqaro loyihada ishtirok etish sxemasi reaktor komponentlarini yetkazib berish va uning qurilishini moliyalashtirishni nazarda tutadi. Buning evaziga har bir ishtirokchi davlat termoyadroviy reaktor yaratish uchun barcha texnologiyalardan va barcha natijalardan to'liq foydalanish huquqiga ega bo'ladi. eksperimental ish ketma-ket quvvatli termoyadro reaktorlarini loyihalash uchun asos bo'lib xizmat qiladigan ushbu reaktorda.

Termoyadroviy sintez printsipiga asoslangan reaktor radioaktiv nurlanishga ega emas va u uchun mutlaqo xavfsizdir. muhit. U deyarli hamma joyda joylashgan bo'lishi mumkin globus, va uning yoqilg'isi oddiy suvdir. ITER qurilishi taxminan o'n yil davom etishi kutilmoqda, shundan so'ng reaktor 20 yil davomida ishlatilishi kutilmoqda.

Bosish mumkin 4000 piksel

Yaqin yillarda ITER termoyadroviy reaktorini qurish bo'yicha xalqaro tashkilot kengashida Rossiya manfaatlarini Rossiya Fanlar akademiyasining muxbir a'zosi Mixail Kovalchuk - Kurchatov instituti, Rossiya Akademiyasi Kristallografiya instituti direktori vakil qiladi. Fanlar va Prezident huzuridagi Fan, texnologiya va ta’lim kengashining ilmiy kotibi. Kovalchuk bu lavozimda akademik Evgeniy Velixovni vaqtincha almashtiradi, u keyingi ikki yilga ITER xalqaro kengashi raisi etib saylangan va bu lavozimni ishtirokchi davlatning rasmiy vakili vazifalari bilan birlashtirishga haqli emas.

Qurilishning umumiy qiymati 5 milliard yevroga baholanmoqda va reaktorni sinovdan o‘tkazish uchun ham xuddi shunday mablag‘ talab qilinadi. Hindiston, Xitoy, Koreya, Rossiya, AQSh va Yaponiyaning ulushi umumiy qiymatning taxminan 10 foizini tashkil qiladi, 45 foizi Yevropa Ittifoqi mamlakatlariga to'g'ri keladi. Biroq Yevropa davlatlari xarajatlarning ular o‘rtasida aniq qanday taqsimlanishi borasida haligacha kelishmagan. Shu sababli, qurilishni boshlash 2010 yil aprel oyiga qoldirildi. Oxirgi kechikishga qaramay, ITERga jalb qilingan olimlar va rasmiylar loyihani 2018 yilgacha yakunlashlari mumkinligini aytishdi.

ITERning taxminiy termoyadro quvvati 500 megavattni tashkil qiladi. Alohida magnit qismlari og'irligi 200 dan 450 tonnagacha etadi. ITERni sovutish uchun kuniga 33 ming kub metr suv kerak bo'ladi.

1998 yilda Qo'shma Shtatlar loyihadagi ishtirokini moliyalashtirishni to'xtatdi. Kaliforniyada respublikachilar hokimiyat tepasiga kelganidan so'ng, Bush ma'muriyati energetikaga sarmoya kiritilishini e'lon qildi. Qo'shma Shtatlar xalqaro loyihada ishtirok etish niyatida emas edi va o'zining termoyadroviy loyihasi bilan shug'ullangan. 2002 yil boshida Prezident Bushning texnologiya bo'yicha maslahatchisi Jon Marburger III Qo'shma Shtatlar o'z fikrini o'zgartirib, loyihaga qaytish niyatida ekanini aytdi.

Ishtirokchilar soni bo‘yicha loyihani yana bir yirik xalqaro ilmiy loyiha – Xalqaro kosmik stansiya bilan solishtirish mumkin. Ilgari 8 milliard dollarga yetgan ITER narxi keyin 4 milliarddan kam bo'lgan. Qo'shma Shtatlar ishtirok etishdan chiqishi natijasida reaktor quvvatini 1,5 GVt dan 500 MVtgacha kamaytirishga qaror qilindi. Shunga ko'ra, loyihaning narxi ham pasaygan.

2002 yil iyun oyida Rossiya poytaxtida "Moskvada ITER kunlari" simpoziumi bo'lib o'tdi. Muvaffaqiyati insoniyat taqdirini o‘zgartirib, unga samaradorlik va tejamkorlik bo‘yicha faqat Quyosh energiyasi bilan taqqoslanadigan yangi energiya turini berishi mumkin bo‘lgan loyihani qayta tiklashning nazariy, amaliy va tashkiliy muammolari muhokama qilindi.

2010-yil iyul oyida ITER xalqaro termoyadroviy reaktor loyihasida ishtirok etuvchi davlatlar vakillari Fransiyaning Kadarache shahrida boʻlib oʻtgan navbatdan tashqari yigʻilishda uning byudjeti va qurilish rejasini tasdiqladilar. .

So'nggi navbatdan tashqari yig'ilishda loyiha ishtirokchilari plazma bilan birinchi tajribalarni boshlash sanasini tasdiqladilar - 2019. To‘liq tajribalar 2027-yilning martiga rejalashtirilgan, garchi loyiha rahbariyati texnik mutaxassislardan jarayonni optimallashtirish va tajribalarni 2026-yilda boshlashni so‘ragan. Yig‘ilish ishtirokchilari reaktorni qurish xarajatlari to‘g‘risida ham qaror qabul qilishdi, biroq qurilmani yaratishga sarflanishi rejalashtirilgan mablag‘lar oshkor etilmadi. ScienceNOW portali muharriri nomi oshkor etilmagan manbadan olingan maʼlumotlarga koʻra, tajribalar boshlanishiga qadar ITER loyihasining narxi 16 milliard yevroga yetishi mumkin.

Kadarachedagi uchrashuv yangi loyiha direktori, yapon fizigi Osamu Motojima uchun ham birinchi rasmiy ish kunini nishonladi. Undan oldin loyihani 2005 yildan buyon yaponiyalik Kaname Ikeda boshqarib kelgan, u byudjet va qurilish muddatlari tasdiqlangandan so'ng darhol o'z lavozimini tark etishni xohlagan.

ITER termoyadroviy reaktori qo'shma loyiha Evropa Ittifoqi mamlakatlari, Shveytsariya, Yaponiya, AQSh, Rossiya, Janubiy Koreya, Xitoy va Hindiston. ITERni yaratish g'oyasi o'tgan asrning 80-yillaridan beri ko'rib chiqilmoqda, ammo moliyaviy va texnik qiyinchiliklar tufayli loyihaning narxi doimiy ravishda o'sib bormoqda va qurilishning boshlanish sanasi doimiy ravishda kechiktirilmoqda. 2009 yilda ekspertlar reaktor yaratish bo'yicha ishlar 2010 yilda boshlanishini kutishgan edi. Keyinchalik, bu sana ko'chirildi va birinchi navbatda 2018, keyin esa 2019 yil reaktorni ishga tushirish vaqti deb nomlandi.

Termoyadroviy termoyadroviy reaktsiyalar - bu yorug'lik izotoplari yadrolarining og'irroq yadro hosil qilish uchun birlashishi reaktsiyalari bo'lib, ular juda katta energiya chiqishi bilan birga keladi. Nazariy jihatdan termoyadroviy reaktorlar kam xarajat bilan juda ko‘p energiya ishlab chiqarishi mumkin, ammo hozirda olimlar termoyadroviy reaksiyani boshlash va qo‘llab-quvvatlash uchun ko‘proq energiya va pul sarflashadi.

Termoyadroviy sintez energiya ishlab chiqarishning arzon va ekologik toza usuli hisoblanadi. Nazoratsiz termoyadro termoyadroviy sintezi Quyoshda milliardlab yillar davomida sodir bo'ldi - geliy og'ir vodorod izotopi deyteriydan hosil bo'ladi. Bu juda katta miqdordagi energiyani chiqaradi. Biroq, Yerdagi odamlar hali bunday reaktsiyalarni boshqarishni o'rganmagan.

ITER reaktori yoqilg'i sifatida vodorod izotoplaridan foydalanadi. Termoyadro reaktsiyasi paytida yorug'lik atomlari og'irroq atomlarga birlashganda energiya chiqariladi. Bunga erishish uchun gazni 100 million darajadan yuqori haroratgacha qizdirish kerak - bu Quyosh markazidagi haroratdan ancha yuqori. Bu haroratdagi gaz plazmaga aylanadi. Shu bilan birga, vodorod izotoplarining atomlari birlashib, ko'p miqdordagi neytronlarning chiqishi bilan geliy atomlariga aylanadi. Ushbu printsip asosida ishlaydigan elektr stantsiyasi zich material qatlami (litiy) tomonidan sekinlashtirilgan neytronlarning energiyasidan foydalanadi.

Nima uchun termoyadro inshootlarini yaratish shunchalik uzoq davom etdi?

Nega foydasi deyarli yarim asrdan beri muhokama qilingan bunday muhim va qimmatli inshootlar haligacha yaratilmagan? Uchta asosiy sabab bor (quyida muhokama qilinadi), ulardan birinchisini tashqi yoki ijtimoiy deb atash mumkin, qolgan ikkitasini - ichki, ya'ni termoyadro energiyasining rivojlanish qonunlari va shartlari bilan belgilanadi.

1. Uzoq vaqt davomida termoyadro termoyadroviy energiyasidan amaliy foydalanish muammosi shoshilinch qarorlar va harakatlarni talab qilmaydi, deb hisoblar edi, chunki o'tgan asrning 80-yillarida qazib olinadigan yoqilg'i manbalari tugamaydigan bo'lib tuyuldi va ekologik muammolar va iqlim o'zgarishi. jamoatchilikni qiziqtirmaydi. 1976 yilda AQSh Energetika Departamentining termoyadroviy energiya bo'yicha maslahat qo'mitasi tadqiqotni moliyalashtirishning turli xil variantlari bo'yicha ilmiy-tadqiqot ishlari va namoyish termoyadroviy elektr stantsiyasining vaqtini taxmin qilishga harakat qildi. Shu bilan birga, ushbu yo‘nalishdagi ilmiy-tadqiqot ishlarini yillik moliyalashtirish hajmi mutlaqo yetarli emasligi, agar mavjud mablag‘lar darajasi saqlanib qolsa, termoyadro inshootlarini yaratish hech qachon muvaffaqiyatli bo‘lmasligi aniqlandi, chunki ajratilgan mablag‘lar mos kelmaydi. hatto minimal, tanqidiy darajaga qadar.

2. Ushbu sohadagi tadqiqotlarni rivojlantirishga jiddiyroq to'siq shundaki, muhokama qilinayotgan turdagi termoyadro qurilmasini kichik miqyosda yaratish va namoyish etish mumkin emas. Quyida keltirilgan tushuntirishlardan ma'lum bo'ladiki, termoyadro sintezi nafaqat plazmaning magnit chegaralanishini, balki uni etarli darajada qizdirishni ham talab qiladi. Sarflangan va qabul qilingan energiya nisbati hech bo'lmaganda o'rnatishning chiziqli o'lchamlari kvadratiga mutanosib ravishda oshadi, buning natijasida termoyadroviy qurilmalarning ilmiy-texnik imkoniyatlari va afzalliklari faqat juda katta stantsiyalarda sinovdan o'tkazilishi va namoyish etilishi mumkin. aytib o'tilgan ITER reaktori sifatida. Muvaffaqiyatga ishonch hosil bo'lmaguncha jamiyat bunday yirik loyihalarni moliyalashga tayyor emas edi.

3. Termoyadro energetikasini rivojlantirish juda murakkab bo'lgan, ammo (etarlicha moliyalashtirilmaganligi va JET va ITER qurilmalarini yaratish uchun markazlarni tanlashda qiyinchiliklarga qaramay), so'nggi yillarda aniq muvaffaqiyatlar kuzatilmoqda, garchi operatsion stansiya hali yaratilmagan.

Zamonaviy dunyo juda jiddiy energiya muammosiga duch kelmoqda, buni aniqroq qilib "noaniq energiya inqirozi" deb atash mumkin. Muammo shu asrning ikkinchi yarmida qazib olinadigan yoqilg'i zaxiralari tugashi mumkinligi bilan bog'liq. Bundan tashqari, qazib olinadigan yoqilg'ining yonishi sayyoramiz iqlimidagi katta o'zgarishlarning oldini olish uchun atmosferaga chiqarilgan karbonat angidridni (yuqorida aytib o'tilgan CCS dasturi) qandaydir tarzda sekvestrlash va "saqlash" zaruratiga olib kelishi mumkin.

Hozirgi vaqtda insoniyat tomonidan iste'mol qilinadigan deyarli barcha energiya qazib olinadigan yoqilg'ilarni yoqish orqali yaratiladi va muammoni hal qilish quyosh energiyasi yoki yadro energiyasidan foydalanish (tezkor reaktorlarni yaratish va boshqalar) bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Global muammo Rivojlanayotgan mamlakatlar aholisining o'sishi va ularning turmush darajasini yaxshilash va ishlab chiqarilgan energiya miqdorini oshirish zarurati bilan bog'liq muammolarni faqat ko'rib chiqilgan yondashuvlar asosida hal qilib bo'lmaydi, garchi, albatta, energiya ishlab chiqarishning muqobil usullarini ishlab chiqishga urinishlar bo'lsa ham. rag'batlantirish kerak.

To'g'ri aytganda, bizda xulq-atvor strategiyalarining kichik tanlovi bor va termoyadro energiyasini rivojlantirish muvaffaqiyat kafolati yo'qligiga qaramay, juda muhimdir. Bu haqda Financial Times gazetasi (2004 yil 25 yanvarda) yozgan:

Umid qilamizki, termoyadro energetikasini rivojlantirish yo'lida katta va kutilmagan kutilmagan hodisalar bo'lmaydi. Bunday holda, taxminan 30 yil ichida biz birinchi marta energiya tarmoqlariga undan elektr tokini etkazib bera olamiz va 10 yildan sal ko'proq vaqt o'tgach, birinchi tijorat termoyadro stansiyasi ishlay boshlaydi. Ehtimol, shu asrning ikkinchi yarmida yadroviy sintez energiyasi qazib olinadigan yoqilg'i o'rnini bosa boshlaydi va asta-sekin insoniyatni global miqyosda energiya bilan ta'minlashda tobora muhim rol o'ynay boshlaydi.

Termoyadro energiyasini (butun insoniyat uchun samarali va keng ko'lamli energiya manbai sifatida) yaratish vazifasi muvaffaqiyatli bajarilishiga mutlaq kafolat yo'q, ammo bu yo'nalishda muvaffaqiyatga erishish ehtimoli ancha yuqori. Termoyadro stansiyalarining ulkan salohiyatini hisobga olgan holda, ularni tez (va hatto tezlashtirilgan) rivojlantirish loyihalari uchun barcha xarajatlarni oqlash mumkin, chunki bu investitsiyalar dahshatli global energiya bozori fonida juda kam ko'rinadi (yiliga 4 trillion dollar8). Insoniyatning energiya ehtiyojlarini qondirish juda jiddiy muammodir. Fotoalbom yoqilg'ilar kamroq mavjud bo'lganda (va ulardan foydalanish istalmagan holga keladi), vaziyat o'zgarmoqda va biz termoyadroviy energiyani rivojlantirmaslikka qodir emasmiz.

“Termoyadro energiyasi qachon paydo bo'ladi?” degan savolga. Lev Artsimovich (taniqli kashshof va ushbu sohadagi tadqiqot rahbari) bir marta "bu insoniyat uchun haqiqatan ham zarur bo'lganda yaratiladi", deb javob berdi.

ITER iste'mol qilganidan ko'ra ko'proq energiya ishlab chiqaradigan birinchi termoyadroviy reaktor bo'ladi. Olimlar bu xususiyatni "Q" deb ataydigan oddiy koeffitsient yordamida o'lchaydilar. Agar ITER barcha ilmiy maqsadlariga erishsa, u iste'mol qilganidan 10 barobar ko'proq energiya ishlab chiqaradi. Eng so'nggi quriladigan qurilma, Angliyadagi Joint European Thor - bu oxirgi bosqichda bo'lgan kichikroq prototip termoyadroviy reaktordir. ilmiy tadqiqot Q qiymati deyarli 1 ga yetdi. Bu shuni anglatadiki, u iste'mol qilgan energiyani aynan bir xil miqdorda ishlab chiqargan. ITER termoyadroviydan energiya yaratilishini namoyish qilish va Q qiymati 10 ga erishish orqali bundan tashqariga chiqadi. G'oya taxminan 50 MVt energiya iste'molidan 500 MVt ishlab chiqarishdir. Shunday qilib, ITERning ilmiy maqsadlaridan biri Q qiymati 10 ga erishish mumkinligini isbotlashdir.

Yana bir ilmiy maqsad shundaki, ITER juda uzoq "kuyish" vaqtiga ega bo'ladi - puls bir soatgacha uzaytiriladi. ITER doimiy ravishda energiya ishlab chiqara olmaydigan tadqiqot eksperimental reaktoridir. ITER ishlay boshlagach, u bir soat yoniq bo'ladi, shundan so'ng uni o'chirish kerak bo'ladi. Bu juda muhim, chunki hozirgacha biz yaratgan standart qurilmalar bir necha soniya yoki hatto soniyaning o'ndan bir qismini yoqish vaqtiga ega bo'lishga qodir - bu maksimal. "Qo'shma Evropa Torus" 20 soniya zarba uzunligi bilan taxminan ikki soniya yonish vaqti bilan Q qiymati 1 ga yetdi. Ammo bir necha soniya davom etadigan jarayon haqiqatan ham doimiy emas. Avtomobil dvigatelini ishga tushirish bilan taqqoslaganda: dvigatelni qisqa vaqt ichida yoqish va keyin uni o'chirish - bu mashinaning haqiqiy ishlashi emas. Mashinangizni yarim soat davomida boshqarganingizdagina u doimiy ish rejimiga etib boradi va bunday mashinani haqiqatda haydash mumkinligini ko'rsatadi.

Ya'ni, texnik va ilmiy nuqtai nazardan, ITER Q qiymatini 10 va yonish vaqtini oshiradi.

Termoyadroviy sintez dasturi haqiqatan ham xalqaro va keng xarakterga ega. Odamlar allaqachon ITER muvaffaqiyatiga umid qilmoqda va keyingi qadam - DEMO deb nomlangan sanoat termoyadro reaktorining prototipini yaratish haqida o'ylamoqda. Uni qurish uchun ITER ishlashi kerak. Biz ilmiy maqsadlarimizga erishishimiz kerak, chunki bu biz ilgari surgan g'oyalarning to'liq amalga oshirilishini anglatadi. Biroq, men siz doimo keyingi voqealar haqida o'ylashingiz kerakligiga qo'shilaman. Qolaversa, ITER 25-30 yildan beri faoliyat yuritar ekan, bizning bilimlarimiz asta-sekin chuqurlashadi va kengayadi va biz keyingi qadamimizni aniqroq belgilashimiz mumkin.

Haqiqatan ham, ITER tokamak bo'lishi kerakmi yoki yo'qmi degan bahs yo'q. Ba'zi olimlar savolni butunlay boshqacha qo'yadilar: ITER mavjud bo'lishi kerakmi? dagi mutaxassislar turli mamlakatlar, o'zlarining unchalik katta bo'lmagan termoyadroviy loyihalarini ishlab chiqishda, bunday katta reaktor umuman kerak emasligini ta'kidlamoqda.

Biroq, ularning fikrini obro'li deb hisoblash qiyin. ITERni yaratishda bir necha o'n yillar davomida toroidal tuzoqlar bilan ishlagan fiziklar ishtirok etgan. Karadashdagi eksperimental termoyadro reaktorining dizayni o'nlab oldingi tokamaklarda o'tkazilgan tajribalar davomida olingan barcha bilimlarga asoslangan edi. Va bu natijalar shuni ko'rsatadiki, reaktor tokamak va bunda katta bo'lishi kerak.

JET Hozirgi vaqtda eng muvaffaqiyatli tokamak Buyuk Britaniyaning Abingdon shahrida Yevropa Ittifoqi tomonidan qurilgan JET deb hisoblanishi mumkin. Bu hozirgi kunga qadar yaratilgan eng katta tokamak tipidagi reaktor, plazma torusining katta radiusi 2,96 metrni tashkil qiladi. Termoyadroviy reaktsiyaning kuchi allaqachon 10 soniyagacha ushlab turish muddati bilan 20 megavattdan oshdi. Reaktor plazmaga kiritilgan energiyaning taxminan 40% ni qaytaradi.

Aynan plazma fizikasi energiya balansini belgilaydi”, dedi Igor Semenov Infox.ru nashriga. MIPT dotsenti energiya balansi nima ekanligini oddiy misol bilan tasvirlab berdi: “Biz hammamiz olov yonayotganini ko'rdik. Aslida u yerda o‘tin emas, gaz yonadi. U erda energiya zanjiri shunday: gaz yonadi, o'tin qiziydi, yog'och bug'lanadi, gaz yana yonadi. Shuning uchun, agar biz olovga suv tashlasak, biz tizimdan energiyani to'satdan olib tashlaymiz fazali o'tish suyuq suv bug 'holatiga o'tadi. Balans salbiy bo'ladi va olov o'chadi. Yana bir yo'l bor - biz shunchaki olovbardoshlarni olib, ularni kosmosga tarqatishimiz mumkin. Olov ham o'chadi. Biz qurayotgan termoyadroviy reaktorda ham xuddi shunday. Ushbu reaktor uchun tegishli ijobiy energiya balansini yaratish uchun o'lchamlar tanlanadi. Kelajakda haqiqiy atom elektr stantsiyasini qurish uchun etarli, bu tajriba bosqichida hozirda hal etilmagan barcha muammolarni hal qilish.

Reaktorning o'lchamlari bir marta o'zgartirildi. Bu 20-21-asrlar oxirida, Qo'shma Shtatlar loyihadan chiqqanida sodir bo'ldi va qolgan a'zolar ITER byudjeti (o'sha paytda u 10 milliard AQSh dollariga baholangan) juda katta ekanligini tushunishdi. O'rnatish xarajatlarini kamaytirish uchun fiziklar va muhandislar talab qilindi. Va bu faqat o'lcham tufayli amalga oshirilishi mumkin edi. ITER ning "qayta dizayni" ni frantsuz fizigi Robert Aymar boshqargan, u ilgari Karadashdagi frantsuz Tore Supra tokamakida ishlagan. Plazma torusning tashqi radiusi 8,2 dan 6,3 metrga qisqartirildi. Shu bilan birga, o'lchamlarning qisqarishi bilan bog'liq xavflar qisman bir nechta qo'shimcha supero'tkazuvchi magnitlar bilan qoplandi, bu esa o'sha paytda ochiq va o'rganilgan plazma qamoqqa olish rejimini amalga oshirishga imkon berdi.

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

Insoniyat asta-sekin Yerning uglevodorod resurslarining qaytarib bo'lmaydigan darajada tugash chegarasiga yaqinlashmoqda. Biz deyarli ikki asr davomida sayyoramiz tubidan neft, gaz va ko'mir qazib oldik va ularning zahiralari juda katta tezlikda tugashi allaqachon ayon bo'ldi. Dunyoning yetakchi davlatlari ekologik toza, foydalanish nuqtai nazaridan xavfsiz, ulkan yoqilg‘i zaxiralariga ega yangi energiya manbasini yaratish haqida uzoq vaqtdan beri o‘ylab kelmoqda.

termoyadroviy reaktor

Bugungi kunda energiyaning muqobil turlari deb ataladigan - fotoelektrik, shamol energiyasi va gidroenergetika ko'rinishidagi qayta tiklanadigan manbalardan foydalanish haqida ko'p gapirilmoqda. Ko'rinib turibdiki, o'z xususiyatlariga ko'ra, bu yo'nalishlar faqat energiya ta'minotining yordamchi manbalari sifatida harakat qilishi mumkin.

Insoniyat uchun uzoq muddatli istiqbol sifatida faqat yadroviy reaktsiyalarga asoslangan energiyani ko'rib chiqish mumkin.

Bir tomondan, ko'proq davlatlar o'z hududida yadroviy reaktorlar qurishga qiziqish bildirmoqda. Ammo baribir atom energetikasining dolzarb muammosi radioaktiv chiqindilarni qayta ishlash va utilizatsiya qilishdir va bu iqtisodiy va ekologik ko'rsatkichlarga ta'sir qiladi. 20-asrning o'rtalarida dunyoning etakchi fiziklari energiyaning yangi turlarini izlab, Yerdagi hayot manbai - Quyoshga murojaat qilishdi, uning chuqurligida taxminan 20 million daraja haroratda reaktsiyalar sodir bo'ladi. yorug'lik elementlarining sintezi (birikishi) ulkan energiya chiqishi bilan sodir bo'ladi.

Mahalliy mutaxassislar er sharoitida yadroviy termoyadroviy reaktsiyalarni amalga oshirish uchun qurilmani yaratish vazifasini eng yaxshi hal qilishdi. Rossiyada boshqariladigan termoyadroviy termoyadroviy sintez (CTF) sohasidagi bilim va tajriba mubolag'asiz, insoniyatning energiya umidi - Xalqaro eksperimental termoyadroviy reaktor (ITER) loyihasining asosini tashkil etdi. Cadarache (Frantsiya) da qurilgan.

Termoyadro sintezi tarixi

Birinchi termoyadroviy tadqiqotlar atomdan mudofaa dasturlari ustida ishlayotgan mamlakatlarda boshlandi. Bu ajablanarli emas, chunki atom davrining boshida asosiy maqsad deyteriy plazma reaktorlarining paydo bo'lishi tadqiqot edi jismoniy jarayonlar issiq plazmada, bilish termoyadro qurollarini yaratish uchun zarur edi. Maxfiylashtirilgan ma'lumotlarga ko'ra, SSSR va AQSh deyarli bir vaqtning o'zida 1950-yillarda boshlangan. UTS da ishlash. Ammo, shu bilan birga, 1932 yilda jahon proletariati rahbarining eski inqilobchi va yaqin do'sti Nikolay Buxarin, o'sha paytda Oliy Iqtisodiy Kengash qo'mitasining raisi lavozimini egallagan va unga ergashganligi haqida tarixiy dalillar mavjud. sovet fanining rivojlanishi, mamlakatda boshqariladigan termoyadro reaktsiyalarini o'rganish bo'yicha loyihani ishga tushirishni taklif qildi.

Sovet termoyadro loyihasining tarixi qiziqarli faktlardan xoli emas. Kelajakdagi taniqli akademik va vodorod bombasini yaratuvchisi Andrey Dmitrievich Saxarov askarning maktubidan yuqori haroratli plazmani magnit issiqlik izolatsiyasi g'oyasidan ilhomlangan. Sovet armiyasi. 1950 yilda Saxalinda xizmat qilgan serjant Oleg Lavrentyev Butunittifoq Markaziy Qo'mitasiga yuborildi. kommunistik partiya foydalanishni taklif qilgan xat vodorod bombasi suyultirilgan deyteriy va tritiy o'rniga lityum-6 deyteridi, shuningdek, boshqariladigan termoyadro termoyadroviy sintezi uchun issiq plazmaning elektrostatik chegarasi bilan tizimni yaratadi. Xatni o'sha paytdagi yosh olim Andrey Saxarov ko'rib chiqdi va u o'z sharhida "o'rtoq Lavrentiev loyihasini batafsil muhokama qilishni zarur deb hisoblaydi" deb yozgan.

1950 yil oktyabr oyida Andrey Saxarov va uning hamkasbi Igor Tamm magnit termoyadroviy reaktorning (MTR) birinchi hisob-kitoblarini amalga oshirdilar. I. Tamm va A. Saxarov g'oyalari asosida kuchli uzunlamasına magnit maydonga ega bo'lgan birinchi toroidal o'rnatish 1955 yilda LIPANda qurilgan. U TMP deb nomlangan - magnit maydonga ega bo'lgan torus. Keyingi o'rnatishlar "TORIDAL CHAMBER MAGNETIC COIL" iborasidagi boshlang'ich bo'g'inlarning kombinatsiyasidan keyin TOKAMAK deb nomlangan. Klassik versiyada tokamak - bu toroidal magnit maydonga joylashtirilgan donut shaklidagi toroidal kamera. 1955 yildan 1966 yilgacha Kurchatov institutida 8 ta shunday qurilmalar qurildi, ular bo'yicha ko'plab tadqiqotlar olib borildi. Agar 1969 yilgacha tokamak SSSRdan tashqarida faqat Avstraliyada qurilgan bo'lsa, keyingi yillarda ular 29 mamlakatda, shu jumladan AQSh, Yaponiya, Evropa mamlakatlari, Hindiston, Xitoy, Kanada, Liviya, Misrda qurilgan. Umuman olganda, bugungi kunga qadar dunyoda 300 ga yaqin tokamak qurilgan, shu jumladan SSSR va Rossiyada 31 ta, AQShda 30 ta, Yevropada 32 ta va Yaponiyada 27 ta. Aslida, uchta davlat - SSSR, Buyuk Britaniya va AQSh - kim birinchi bo'lib plazmadan foydalanishi va "suvdan" energiya ishlab chiqarishni boshlashi uchun ochiq raqobatda ishtirok etdi.

Termoyadroviy reaktorning eng muhim afzalligi - barcha zamonaviy atom energetikasi reaktorlari bilan solishtirganda radiatsiyaviy biologik xavfni taxminan ming marta kamaytirishdir.

Termoyadroviy reaktor CO2 chiqarmaydi va "og'ir" radioaktiv chiqindilarni chiqarmaydi. Ushbu reaktor har qanday joyda, istalgan joyda joylashtirilishi mumkin.

Yarim asrlik qadam

1985 yilda akademik Evgeniy Velixov SSSR nomidan Evropa, AQSh va Yaponiya olimlari termoyadro reaktorini yaratish uchun birgalikda ishlashni taklif qildi va 1986 yilda Jenevada ushbu qurilmani loyihalash bo'yicha kelishuvga erishildi, keyinchalik u ITER nomini oldi. 1992 yilda hamkorlar reaktorning muhandislik loyihasini ishlab chiqish bo'yicha to'rt tomonlama shartnoma imzoladilar. Qurilishning birinchi bosqichini 2020 yilga qadar yakunlash, birinchi plazmani olish rejalashtirilgan. 2011 yilda ITER uchastkasida haqiqiy qurilish boshlandi.

ITER dizayni 1960-yillarda ishlab chiqilgan klassik rus tokamakiga mos keladi. Reaktor birinchi bosqichda 400–500 MVt termoyadroviy reaktsiyalar quvvatiga ega impulsli rejimda ishlaydi, ikkinchi bosqichda reaktorning uzluksiz ishlashi, shuningdek, tritiyni qayta ishlab chiqarish tizimi sinovdan o‘tkaziladi. .

ITER reaktori bejiz insoniyatning energiya kelajagi deb atalmagan. Birinchidan, bu dunyodagi eng yirik ilmiy loyiha, chunki Frantsiyada uni deyarli butun dunyo qurmoqda: Yevropa Ittifoqi + Shveytsariya, Xitoy, Hindiston, Yaponiya, Janubiy Koreya, Rossiya va AQSh ishtirok etmoqda. O'rnatish bo'yicha shartnoma 2006 yilda imzolangan. Yevropa davlatlari loyihani moliyalashtirishning qariyb 50 foizini, Rossiya esa yuqori texnologiyali asbob-uskunalar ko'rinishida investitsiya qilinadigan umumiy summaning taxminan 10 foizini tashkil qiladi. Lekin eng ko'p asosiy hissasi Rossiya - ITER reaktorining asosini tashkil etgan tokamak texnologiyasining o'zi.

Ikkinchidan, bu elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun Quyoshda sodir bo'ladigan termoyadro reaktsiyasidan foydalanish bo'yicha birinchi keng ko'lamli urinish bo'ladi. Uchinchidan, bu ilmiy ish juda amaliy natijalar berishi kerak va asr oxiriga kelib dunyo tijorat termoyadro elektr stansiyasining birinchi prototipi paydo bo'lishini kutmoqda.

Olimlarning taxminicha, xalqaro tajriba termoyadroviy reaktorda birinchi plazma 2025 yilning dekabrida ishlab chiqariladi.

Nima uchun butun dunyo ilmiy hamjamiyati bunday reaktorni qurishni boshladi? Gap shundaki, ITER qurilishida qo'llanilishi rejalashtirilgan ko'plab texnologiyalar bir vaqtning o'zida barcha mamlakatlarga tegishli emas. Bitta davlat, hatto ilmiy-texnik jihatdan eng yuqori darajada rivojlangan davlat ham, termoyadroviy reaktor kabi yuqori texnologiyali va yutuqli loyihada qo'llaniladigan texnologiyaning barcha sohalarida dunyodagi eng yuqori darajadagi yuzta texnologiyaga darhol ega bo'lolmaydi. Ammo ITER o'xshash yuzlab texnologiyalardan iborat.

Rossiya ko'plab termoyadroviy sintez texnologiyalari bo'yicha global darajadan oshib ketadi. Ammo, masalan, yaponiyalik yadro olimlari ham ushbu sohada ITERda qo'llaniladigan noyob vakolatlarga ega.

Shu sababli, loyihaning boshida hamkor davlatlar saytga kim va nima etkazib berilishi haqida kelishuvga kelishdi va bu nafaqat muhandislik sohasidagi hamkorlik, balki har bir sherik uchun yangi texnologiyalarni olish imkoniyati bo'lishi kerak. boshqa ishtirokchilardan, kelajakda ularni o'zingiz rivojlantiring.

Andrey Retinger, xalqaro jurnalist