Собираем плазменные реакторы Кеше. Изготавливаем Тензорные кольца, гармонизаторы и нановосьмерки. Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе.
Ядерный синтез: недавний эксперимент преодолевает два основных препятствия для работы
В этом проекте ученые занимаются расчетами пристеночной плазмы, а именно вопросами, как и какие примеси будут поступать в реактор, как будет перераспределяться мощность. Плазменный физический реактор – сложное оборудование, обеспечивающее нормальное выполнение химической реакции. Им удалось разогреть плазму в собственном термоядерном реакторе HL-2M Tokamak (EAST), размещенном в городе Хэфэй.
Актуальные торги
- Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина
- В РФ успешно получена первая термоядерная плазма на токамаке Т-15МД
- Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина
- На российском токамаке Т-15МД получена первая термоядерная плазма
Как плазменные технологии помогут ускорить развитие ядерных реакторов
Научно-популярный журнал. Который в современных условиях должен не только писать, но и говорить, отвечать, спорить, ругаться и т. Мы создаем площадку для тех, у кого есть что рассказать другим, и они не боятся это сделать. Поэтому давайте без обид. Я буду вам благодарен, если вы решитесь на этот шаг.
Новиков Александр.
В самом распространенном типе реактора, который у нас в стране называется ВВЭР водо-водяной энергетический реактор , а на Западе PWR pressurized water reactor , в качестве теплоносителя используется вода. При этом в активной зоне реактора вода нагревается до 360 С — однако не закипает и не превращается в пар, поскольку находится под огромным давлением порядка 170 атмосфер.
Одновременно, под влиянием порождаемой ядерным топливом радиации в воде происходит процесс радиолиза, в результате которого образуются химически активные ионы и радикалы продукты развала молекул воды. Итак, вода, окружающая топливный элемент в реакторе, нагрета до высокой температуры, находится под огромным давлением и при этом насыщена химически активными частицами. Надо ли говорить, насколько агрессивна такая среда по отношению ко всему, с чем она соприкасается? Особенно несладко приходится как раз оболочкам твэлов.
Водная среда наносит ей двойной удар: кислород создает подверженный растрескиванию оксидный слой на поверхности оболочки, а водород, проникая в цирконий, делает его более хрупким, что тоже способствует развитию трещин. Из-за недостаточной коррозионной стойкости оболочки, топливо отрабатывает лишь небольшую долю своего ресурса, прежде чем твэл приходится извлекать из реактора. А повышение мощности реакторов вообще выглядит несбыточной мечтой, поскольку оно сопряжено с увеличением температуры активной зоны реактора, что неизбежно приведет к резкому ускорению коррозионных процессов в оболочках твэлов. Таким образом, перспективы развития всего направления легководных реакторов при нынешних материалах оболочек твэлов представляются туманными.
Ученые всего мира начали работать над усовершенствованием материалов оболочек еще в середине XX века, и эти работы продолжаются до сих пор. Разрабатываются новые коррозионностойкие циркониевые сплавы, способные эффективнее сопротивляться агрессивному воздействию теплоносителя. Кроме того, рассматриваются различные варианты обработки поверхности циркониевых оболочек твэлов и нанесения на них защитных покрытий.
В сравнении с лазерной резкой, плазморез с ЧПУ может обеспечить существенно более... Предлагаем не только умеренную цену, но и отличную комплектацию: автоматический контроль высоты резака, промышленный компьютер, отделенный от основной рамы стол для раскроя. Оборудование предназначено как для фигурного раскроя листового металла, так и для серийного изготовления деталей. Ровный рез, который получается в ходе работы станка плазменной резки металла с ЧПУ, не потребует дополнительной шлифовки и обработки. Добавим, что стол для раскроя конструктивно отделен от рамы станка, что снижает уровень механического воздействия на конструкцию при обработке заготовок большой массы. Эта портальная машина может комплектоваться плазматроном с различной мощностью исходя из задач поставленных клиентом. Также установка оборудована системой автоматического контроля высоты резака.
Это позволяет добиться стабильного и качественного раскроя листового металла. Станки комплектуются источниками плазменной резки известной на рынке компании Hypertherm По осям портальной машины с ЧПУ устанавливаются линейные направляющие Hiwin, которые имеют большой срок эксплуатации, при этом машина не теряет точность позиционирования при работе на больших скоростях. Также добавим, что высокая скорость перемещений на холостом ходу приводит к существенному увеличению производительности оборудования.
НИУ "МЭИ" также исследует методы охлаждения при длительной эксплуатации компонентов будущего экспериментального реактора, расположенных внутри камеры, уточнили в вузе. Установка ПЛМ представляет собой магнитную ловушку для получения и нагрева плазмы. Системы термоядерных реакторов и технологии диагностики плазмофизических процессов - предмет исследований специалистов кафедры "Общая физика и ядерный синтез", действующей в НИУ "МЭИ".
В России запущена уникальная плазменная установка
Исследователи использовали метрику под названием H98 y, 2 для оценки эффективности, с которой реактор токамака удерживает плазму. Как объясняют ученые, если значение H98 y, 2 больше 1, это означает, что плазма остается стабильной и хорошо удерживается, что и было сделано в эксперименте. Повторение эксперимента на более крупном реакторе После такого успеха ученые хотят экстраполировать результаты на более крупные установки. В частности, они думают об ИТЭР, экспериментальном токамаке нового поколения, который сейчас строится во Франции. Однако исследователи подчеркивают, что воспроизвести тот же эксперимент на реакторе такого размера может быть очень сложно. По их словам, небольшое изменение начальных условий может привести к кардинально иным результатам. Не говоря уже о том, что переход к ИТЭР означает адаптацию метода к плазменной камере с внешним радиусом 6,2 метра, в то время как для DIII-D этот показатель составляет 1,6 метра.
Что может быть еще агрессивнее? Это плазма. Если поместить испытательный образец в частично ионизованную низкотемпературную плазму, то поток химически активных ионов и радикалов, контактирующих с поверхностью объекта, окажется даже более интенсивным, чем это бывает в активной зоне легководного реактора. Если зажечь плазму в парах воды, то на образец, помещенный в нее, будет воздействовать тот же самый ансамбль частиц, что и в водном теплоносителе реактора, но при этом гораздо интенсивнее за счет большего вклада от ионов и радикалов. В результате, сохраняя неизменными механизмы оксидирования и наводороживания то есть насыщения водородом циркониевых сплавов, плазменное облучение заставит протекать эти процессы существенно быстрее по сравнению не только с водной средой автоклава, но и с реальными условиями реактора. Будущая технология открывает широкие возможности Ученые кафедры физики плазмы Института ЛаПлаз при поддержке Института промышленных ядерных технологий НИЯУ МИФИ работают над тем, чтобы сделать технологию ускоренных плазменных испытаний реальностью. На данный момент им удалось уже значительно продвинуться в этом направлении. В частности, была экспериментально подтверждена гипотеза о воспроизводимости результатов автоклавных испытаний отдельных циркониевых сплавов при плазменном облучении. При этом были найдены режимы облучения, позволяющие ускорить процессы оксидирования и наводороживания циркониевых сплавов в десятки и сотни раз. Сейчас ученые углубляются в изучение физических особенностей протекания процессов оксидирования и наводороживания при плазменном воздействии на сплавы различного состава и различной обработки поверхности, для того, чтобы определить границы применимости плазменного метода и найти режимы облучения, позволяющие достоверно воспроизводить в ускоренном режиме результаты автоклавных испытаний для широкого спектра вариантов модификации сплавов. Несомненно, создание и внедрение плазменной технологии коррозионных испытаний в атомную промышленность станет мощным драйвером для всех разработок, посвященных повышению коррозионной стойкости материалов оболочек твэлов. И тогда перспектива появления реакторов нового поколения с повышенной мощностью в обозримом будущем становится реальней….
Поскольку силовые линии магнитного поля являются замкнутыми, то такие системы называются закрытыми. Именно это направление сейчас является наиболее развитым. Аналогичную идею удержания плазмы в закрытых системах высказал Лайман Спитцер в 1951 году, который предложил создавать дополнительное магнитное поле не током, протекающим по плазме, а внешними магнитными катушками достаточно сложной формы. Подобные системы называются стеллараторами от лат. По проекту первая плазма на данной установке будет получена в 2025 году, а к 2035 году токамак должен будет экспериментально продемонстрировать физическую возможность получения энергетически эффективной термоядерной реакции в квазистационарном режиме. Будкером был предложен иной способ удержания плазмы во внешнем магнитном поле такой же способ удержания, независимо от Г. Будкера, был выдвинут Р. Заряженные частицы в магнитном поле движутся по окружности, центр которой смещается вдоль силовых линий если имеется ненулевая скорость частицы в направлении вдоль силовой линии , соответственно они обладают ненулевым моментом импульса. Как известно из курса механики, в замкнутых системах существует закон сохранения момента импульса, который проявляется в том, что если вы попытаетесь наклонить вращающееся тело, то возникнет возвращающая сила, именуемая гироскопической. Именно этот закон сохранения обеспечивает вашу устойчивость при движении на двухколёсном велосипеде. То же самое справедливо и для движущихся заряженных частиц: если происходит искривление силовой линии магнитного поля магнитное поле меняется по длине установки , то на частицу неизбежно начинает действовать сила, которая будет возвращать частицу в исходное положение, и если эта сила больше некоторого значения, то частица от такого «искривления силовой линии» отразится в противоположную сторону, как от зеркала поэтому в иностранной литературе установки, реализующие данный принцип, называются магнитными зеркалами, в русскоязычной нотации — пробкотрон. Однозначно говорить о «преимуществах» или «недостатках» одной системы над другой кажется не совсем корректно, — это две разные концепции, которые преследуют одну и ту же цель. Однако можно отметить принципиальные отличия. Во-первых, в открытых ловушках более эффективно используется магнитное поле, удерживающее плазму. Дело в том, что давление плазмы в термоядерном реакторе уравновешивается давлением удерживающего магнитного поля. Закрытые системы устроены так, что для устойчивого удержания давление плазмы может составлять только малую долю от давления магнитного поля установки. В открытых же, наоборот, можно удерживать очень плотную плазму. Кроме того, они «видятся» проще в инженерном плане если для термоядерного синтеза в принципе можно говорить о простоте конструкции. Магнитная система состоит из простых катушек, поэтому установка может состоять из отдельных модулей, что делает её конструкцию более дешёвой и лёгкой в сборке, а её ремонт в случае выхода из строя отдельного модуля может быть выполнен гораздо быстрее. С другой стороны, в отличие от ловушек закрытого типа, в открытых ловушках силовые линии магнитного поля пересекают торцевые поверхности плазмы, что приводит к большим потерям частиц из системы.
На протяжении десятилетий ученые предпринимали постепенные шаги к этой цели, но остается много проблем. Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. Совместными усилиями Швейцарского плазменного центра SPC EPFL и исследовательской компании DeepMind, занимающейся исследованиями в области искусственного интеллекта ИИ , ученые использовали систему глубокого обучения RL для изучения нюансов поведения и управления плазмой внутри термоядерного токамака — устройства, в котором используется ряд магнитных катушек, размещенных вокруг реактора, для контроля и управления плазмой внутри него. Это нелегкий баланс, поскольку катушки требуют огромного количества тонких регулировок напряжения, до тысяч раз в секунду, чтобы успешно удерживать плазму в магнитных полях.
Российские ученые масштабировали установку плазменного пиролиза нефти
В результате процесса распыления плазма существенно охлаждается, что может помешать термоядерному синтезу. Чтобы избежать этого, ранее была разработана концепция так называемой потеющей стенки: внутренняя поверхность реактора покрывается сетью каналов, из которых истекает жидкий литий. В данном подходе слой жидкого лития берёт на себя часть защитных функций. Поэтому материал для «потеющей стенки» должен быть тугоплавким и теплопроводным, а также не должен вступать с жидким литием в химическое взаимодействие и при этом хорошо им смачиваться. Самый тугоплавкий металл — вольфрам, однако его теплопроводности для эффективного охлаждения стенки недостаточно. Медь обладает очень высокой теплопроводностью, но её нельзя применять для стенок реактора из-за легкоплавкости — металл просто атомизируется при взаимодействии с плазмой и попадёт внутрь реактора, что ухудшит качество плазмы.
В плазменном реакторе производится плавление практически любых материалов, после чего из них получаются полезные композиты. На Совете по науке и инновациям учёные предложили использовать передвижной агрегат в местах массового отдыха туристов, где скапливается наибольшее количество пластикового мусора. Установка экологична — выделяемые при сжигании вредные газы под воздействием высоких температур разлагаются на безвредные составляющие.
Сложнейшая дорогостоящая установка запустилась сразу и сейчас работает, набирает мощность и выходит на мировые параметры. Устойчиво работает», — сказал Ковальчук. Токамак Т-15МД был запущен в мае 2021 года.
Например, сдвиги средней энергии нейтронов от номинального значения в 14 мегаэлектронвольт связаны с температурой ионов, средней кинетической энергией ионов и скоростью плазмы. Материалы по теме:.
НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР
Строительство первого в мире международного термоядерного реактора вышло на новый этап. В России также проводятся исследования по удержанию плазменных разрядов при сверхвысоких температурах. Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер.
Наши проекты
- В термоядерном реакторе США обнаружили аномалию: Наука: Наука и техника:
- Глава российского агентства ИТЭР: Первую плазму реактора зажгут не раньше 2025 года
- Прорыв или распил? Россия тратит миллиарды на термоядерную установку
- Российские ученые масштабировали установку плазменного пиролиза нефти
- В России запущена уникальная плазменная установка
- На российском токамаке Т-15МД получена первая термоядерная плазма
Металлурги Росатома начали изготовление реакторной установки для АЭС «Пакш-2» в Венгрии
Уникальную ресурсо- и энергосберегающую технологию переработки твёрдых бытовых, техногенных и медицинских отходов разработали в ВСГУТУ. В плазменном реакторе производится плавление практически любых материалов, после чего из них получаются полезные композиты. На Совете по науке и инновациям учёные предложили использовать передвижной агрегат в местах массового отдыха туристов, где скапливается наибольшее количество пластикового мусора.
Такие установки позволят снизить стоимость термоядерного реактора-токамака такого как ИТЭР, который сейчас строят во Франции и скорее внедрить технологии управляемого термоядерного синтеза в энергетику, подарив человечеству еще один альтернативный источник энергии. Исследование проведено при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда РНФ и опубликовано в журнале Nuclear Fusion. Токамак Глобус-М2 с подключенными источниками дополнительного нагрева. Вид сверху «Эксперименты показали, что в токамаке Глобус-М2 устойчивость плазмы выше, возрастают давление и эффективность использования магнитного поля. Благодаря этому растет экономическая производительность реактора. Исследования плазмы на Глобус-М2 проводятся при температуре выше 10 миллионов градусов, и в этих условиях получена рекордная для компактных сферических токамаков плотность плазмы. По сравнению с установкой предыдущего поколения — токамаком Глобус-М — температура плазмы возросла вчетверо, а эффективность удержания — втрое.
Как результат — десятикратное увеличение так называемого тройного произведения — основного критерия эффективности термоядерного реактора. При этом вывод установки на максимальные параметры еще предстоит осуществить в ближайшие годы», — рассказывает Глеб Курскиев, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики высокотемпературной плазмы Физико-технического института имени А.
Рекорд удержания высокотемпературной плазмы на сегодня составляет немногим больше ста секунд. За это время плазменный шнур успевает загрязниться посторонними частицами, в результате чего разрушается. Классическая термоядерная реакция может приносить энергию лишь при соблюдении критерия Лоусона, который определяется плотностью, температурой плазмы и временем удержания. Могучая гравитация Солнца создает в его недрах огромное давление, и за счет такой плотности слияние ядер происходит уже при 15 млн градусов. Сжать плазму в токамаке на Земле сложнее, здесь она получается на порядки более разреженной, и температуры ей требуются куда выше. Все эти сложности и задерживают появление полноценной термоядерной энергетики, создание которой тянется уже более 70 лет.
Повторение эксперимента на более крупном реакторе После такого успеха ученые хотят экстраполировать результаты на более крупные установки. В частности, они думают об ИТЭР, экспериментальном токамаке нового поколения, который сейчас строится во Франции. Однако исследователи подчеркивают, что воспроизвести тот же эксперимент на реакторе такого размера может быть очень сложно. По их словам, небольшое изменение начальных условий может привести к кардинально иным результатам. Не говоря уже о том, что переход к ИТЭР означает адаптацию метода к плазменной камере с внешним радиусом 6,2 метра, в то время как для DIII-D этот показатель составляет 1,6 метра. Это отражает фундаментальные проблемы ядерного синтеза и сложность, с которой придется столкнуться ученым, прежде чем будет создан коммерчески жизнеспособный реактор.
В Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов
Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер. Чтобы продлить существование плазмы, загрязненный поток направляют на специальный элемент реактора, дивертор. Ученые НИУ «МЭИ» запустили уникальную плазменную установку ПЛМ для испытания материалов термоядерного реактора и отработки технологий плазменного двигателя.