Специалисты Национального исследовательского университета "МЭИ" запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. Плазменный реактор молодости. Сварка защитной оболочки плазменного реактора установки плазменной газификации ПЛАЗАРИУМ MGS-100.
Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
| Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя | Это одна из шести катушек полоидального поля в магнитной системе, которая служит для удержания плазмы в реакторе ИТЭР. |
| В РФ успешно получена первая термоядерная плазма на токамаке Т-15МД | Главные проблемы в разработке промышленного реактора — нагрев и удержание плазмы с термоядерными параметрами."Идея эксперимента такая. |
| Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора | Новый реактор потребовался после того, как в прошлом году компания продемонстрировала увеличение срока жизни плазмы в Z-pinch реакторе своей конструкции при силе тока более. |
| Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя | Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. |
Во Франции стартовала последняя фаза сборки крупнейшего в мире термоядерного реактора
Сейчас в НИУ МЭИ проводятся экспериментальные исследования и испытания не только в плазменной установке, но и разработки и испытания эффективных методов охлаждения внутрикамерных компонентов будущего токамака-реактора. Это связано с высокой плазменно-тепловой нагрузкой, которая будет оказывать воздействие на стенки камеры будущего реактора-токамака при длительной эксплуатации. Россия, США, Китай, Индия, Южная Корея, страны ЕС, а также Великобритания и Швейцария; цель проекта - создание термоядерной реакции мощностью 500 МВт, которая будет поддерживаться в течение не менее 400 сек при потребляемой мощности 50 МВт; проект не предусматривает поставку вырабатываемой электроэнергии в сеть; строительство началось в 2010 г.
Исследователи все еще сталкиваются с рядом технических проблем, чтобы собрать воедино условия, необходимые для контролируемого и экономически эффективного ядерного синтеза. Плотность плазмы — одно из важнейших условий для воспроизведения реакции. Чем плотнее материал, тем большее количество горючих частиц он содержит, что повышает вероятность термоядерного синтеза. В ядерных реакторах типа токамак эта плотность ограничена. Однако в ходе недавнего эксперимента ученым из General Atomics компании, специализирующейся на ядерной физике удалось увеличить плотность плазмы, как никогда ранее, без ущерба для ее удержания.
Подробности были опубликованы в журнале. Преодоление предела Гринвальда Теоретический предел, определяющий максимальную плотность плазмы, достижимую в реакторе токамак, известен как "предел Гринвальда".
Ербанова, 7а Тел. Выдано Роскомнадзор. Учредитель — федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийская государственная телевизионная и радиовещательная компания». Главный редактор — Панина Елена Валерьевна.
Научно-популярное Энергия и элементы питания Космонавтика Научная фантастика 22. На прошлой неделе Zap Energy завершила важный этап, создав первую плазму — горячую плотную форму материи, встречающуюся в звездах — в своём новом прототипе реактора, названном FuZE-Q, предназначенном для достижения долгожданной цели и получения Q больше единицы, когда процесс ядерного синтеза внутри плазмы дает больше энергии, чем было затрачено на его создание. Новый реактор потребовался после того, как в прошлом году компания продемонстрировала увеличение срока жизни плазмы в Z-pinch реакторе своей конструкции при силе тока более 500 kA. Не требуются сверхпроводящие магниты Zap Energy применяет революционный метод удержания и сжатия плазмы, названный Z-pinch, стабилизированным сдвиговым потоком SFS.
При Z-pinch синтезе столб плазмы, несущий электрический ток, генерирует собственное магнитное поле, которое «сжимает» плазму до тех пор, пока она не станет достаточно горячей и плотной для термоядерного синтеза. Затем SFS помогает удерживать плазму, подавляя нестабильность, которая преследовала предыдущие попытки Z-pinch синтеза. По сравнению с преобладающими подходами к синтезу, технология Zap Energy невероятно элегантна и не требует никаких сверхпроводящих магнитов или мощных лазеров.
В России протестировали самую мощную плазменную установку в мире
О принципах работы длинной магнитной ловушки в качестве источника нейтронов рассказывает главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук профессор Андрей Аржанников: «На начальном этапе при помощи специальных плазменных пушек создается относительно холодная плазма, количество которой поддерживается дополнительной подпиткой газом из атомов тяжелого водорода — дейтерия. Инжекция в такую плазму нейтральных атомарных пучков с энергией частиц масштаба 100 кэВ обеспечивает образование в ней высокоэнергетичных ионов дейтерия и трития это тяжелые изотопы водорода , а также поддержание необходимой температуры. Сталкиваясь друг с другом, ионы дейтерия и трития соединяются в ядро гелия, при этом происходит выделение высокоэнергетических нейтронов. Такие нейтроны беспрепятственно выходят через стенки вакуумной камеры, где магнитным полем удерживается плазма, и, поступая в область с ядерным топливом, после замедления поддерживают протекание реакции деления тяжелых ядер, которая служит основным источником выделяемой в гибридном реакторе энергии». По словам Андрея Аржанникова, энергия нейтронов настолько высока, что они пронизывают стенки камеры из нержавеющей стали и медную обмотку, которая обеспечивает необходимое магнитное поле в плазме. Эти нейтроны глубоко проникают в топливную сборку бланкет ядерного реактора и попадают на графитовые блоки, где при рассеянии на ядрах углерода происходит их торможение.
Замедленные нейтроны хорошо поглощаются ядерным топливом и поддерживают необходимый уровень количества делящихся ядер в единицу времени. Выделившаяся в виде тепла энергия разлетающихся фрагментов ядра, делящегося при поглощении нейтрона, снимается потоками газообразного гелия, который под высоким давлением прокачивается через цилиндрические каналы в топливной сборке. Топливо также размещается в специальных каналах, для этого оно заключено в специальные цилиндрические графитовые стержни. Эти стержни заполняются покрытыми защитным слоем из карбида кремния микрокапсулами, содержащими торий и небольшой процент энергетического или оружейного плутония.
Уже уходят в мир иной те, кто был обладателем уникальных знаний, и, к сожалению, эти знания теряются. А проблем, связанных с атомной энергетикой и энергетикой будущего, становится только больше. Например, ядерная релятивистская энергетика — то, в чем наша страна имеет патенты, первые эксперименты у нас были проведены еще в 1985 году, но из-за недостатка финансирования с тех пор воз и ныне там. Америка и Япония уже идут вперед в этом направлении и грозятся перехватить у нас пальму первенства. А что это такое?
Сочетание ускорителя протонов и ядерного реактора. С этой системой просто не может быть аварий типа Чернобыльской и Фукусимской, потому что реактор не сможет разогнаться до той скорости, чтобы произошли аварии с гигантским выбросом радиации. Но Росатому заниматься такими технологиями невыгодно. Зачем это делать, когда есть деньги, за которые ты практически не отвечаешь? Предоставление средств на дооснащение термоядерной установки токамак Т-15МД запланировано с 2021 по 2024 год, сообщает сайт правительства России. Соответствующее постановление подписал премьер-министр РФ Михаил Мишустин. Финансирование пойдёт на совершенствование комплекса дополнительного нагрева плазмы.
От классических термоядерных электростанций ST40 отличается размерами. Рабочая камера этого токамака не превышает 80 см в поперечнике у других она измеряется в метрах. Ранее такие значения достигали только в гораздо более крупных устройствах. Мощность нагрева у них больше.
Мощность нагрева у них больше. Ионные температуры свыше 5 кэВ ранее не достигались ни в одном СТ и были получены только в гораздо более крупных устройствах со значительно большей мощностью нагрева плазмы. Реактор ST40. Их еще предстоит преодолеть, прежде чем его можно будет рассматривать в качестве практического источника энергии, отмечают ученые.
Поддерживаемый Биллом Гейтсом стартап по термоядерному синтезу превзошел температуру Солнца
| Что такое плазменный реактор и где он используется? | 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. |
| В России запущена уникальная плазменная установка | Новости электротехники | Элек.ру | Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. |
| Российские учёные разработали новый материал для термоядерного реактора - 16.05.2023 - Техэксперт | Главные проблемы в разработке промышленного реактора — нагрев и удержание плазмы с термоядерными параметрами."Идея эксперимента такая. |
В России запущена уникальная плазменная установка
Собираем плазменные реакторы Кеше. Изготавливаем Тензорные кольца, гармонизаторы и нановосьмерки. Для сравнения — в проекте международного термоядерного реактора ITER предполагается достижение ионной температуры в 8 и выше килоэлектронвольт. Ионные температуры свыше 5 кэВ ранее не достигались ни в одном СТ и были получены только в гораздо более крупных устройствах со значительно большей мощностью нагрева плазмы. Кубок Жизни 1, CO2, CuO2, CH3, ZnO, MgO. В плазменном реакторе производится плавление практически любых материалов, после чего из них получаются полезные композиты.
Российские ученые масштабировали установку плазменного пиролиза нефти
Устойчиво работает», — сказал Ковальчук. Токамак Т-15МД был запущен в мае 2021 года.
Ионы, имеющие большой радиус, легко отрываются от магнитного сопла. Но электроны с их малой массой и малым радиусом привязаны к силовым линиям, создавая электрическое поле, которое притягивает ионы назад и сводит результирующую тягу к нулю. В своей работе физики проанализировали подробные данные сигналов плотности плазмы и флуктуаций электрического поля. Они обнаружили, что спонтанно возбуждаемые волны вызывали транспорт намагниченных электронов внутрь в поперечном направлении к главной оси магнитного поля. Такое перемещение полезно для отрыва плазмы, поскольку уменьшает расходимость расширяющегося плазменного пучка. Схематическая иллюстрация перемещения электронов в отрывающейся плазме.
Однако поскольку термоядерная плазма состоит из двух компонентов, ядер и электронов, которые отличаются по массе, они нагреваются и остывают с разной скоростью.
Быстрое охлаждение электронов может воспрепятствовать нагреву плазмы. Что умеют программные роботы Стартап Zap Energy был основан как раз для решения проблемы преждевременного охлаждения электронов. В основу своего подхода физики положили известный Z-пинча, который вместо сложных и дорогих магнитных катушек использует для фиксации плазмы электромагнитное поле, возникающее внутри нее самой. Сильные токи, проходя через жгуты плазмы, нагревают и сжимают ее. Проблема заключается в том, что такую плазму сложно долго удерживать, пишет IE.
Как плазменные технологии помогут ускорить развитие ядерных реакторов 29 марта 2023 На мирный атом приходится внушительная доля мировой энергетики. Однако надо учитывать, что речь здесь идет скорее о спросе на энергию, а его еще надо удовлетворить. Увы, темпы развития атомных реакторов увеличения их мощности и глубины выгорания топлива явно отстают от стремительно растущей потребности в атомной энергии. Среди причин такого положения дел — неспособность материалов, из которых создаются элементы реактора, выдерживать возрастающие нагрузки и устаревшие технологии, которые применяют при разработке новых материалов.
Шестигранная тепловыделяющая сборка. Такие сборки используются в реакторах типа ВВЭР. Фото из гида «Энергия атома», приуроченного к 75-летию атомной промышленности От чего страдают материалы? Твэл представляет собой установленные друг на друга таблетки из диоксида урана, окруженные герметичной оболочкой из сплава циркония. Оболочка твэла омывается теплоносителем и служит защитой для топлива. 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.
Российские ученые сделали важный шаг в разработке будущего термоядерного реактора ДЕМО
На плазменных установках в лабораториях НИЯУ МИФИ начнется цикл испытаний материалов, которые помогут защитить внутреннюю стенку реактора ITER. По словам ученых, в практическом смысле управление колебаниями плазмы может упростить работу термоядерных реакторов. Измерения температуры электронов в плазме реактора FuZe показали, что она находится на том же высоком уровне, что и температура ядер.
Россия отправила во Францию катушку для получения плазмы в термоядерном реакторе
Но количество выработанной энергии зависит от того, насколько стабильной будет плазма в реакторе. Вот что касается ее плазменного тока (течения электрического тока по плазме), тут проектные параметры действительно больше, чем на других российских токамаках. В традиционных конструкциях эта схема разделяет лазерный луч на два потока, один из которых огибает плазму в реакторе, а другой проходит сквозь нее. В распоряжении ученых нет реактора размером с Солнце, тяготение которого сжимает плазму так, что она становится в 20 раз плотнее стали. «Французский термоядерный реактор тоже строится не так быстро, как хотелось бы.
Физики разработали гибридный реактор на основе плазменной открытой ловушки
В рамках теоретической основы, амплитуда колебаний может двигаться быстрее скорости света в вакууме или полностью останавливаться, в то время как сама плазма движется в совершенно другом направлении. По словам ученых, в практическом смысле управление колебаниями плазмы может упростить работу термоядерных реакторов, сделав вещество температурой в миллионы градусов Цельсия более стабильным.
ТВС, загруженная в активную зону реактора Как можно ускорить процесс? Но как ускорить коррозионные испытания материалов, если даже в сверхагрессивной среде водного теплоносителя процесс коррозии оболочек твэлов занимает годы? 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.
Предполагается, что температуру ионов, связанную с их кинетической энергией, можно определить по измерению спектров энергии нейтронов, возникающих в реакции синтеза. Такие спектры должны содержать информацию о свойствах нагретой плазмы. Например, сдвиги средней энергии нейтронов от номинального значения в 14 мегаэлектронвольт связаны с температурой ионов, средней кинетической энергией ионов и скоростью плазмы.
На этот научный проект потрачено уже более 943 миллиарда долларов, но его успех позволит получить Поднебесной доступ к дешевой и чистой энергии, которая не оставляет опасных отходов, а сырье для её производства находится на Земле практически в безграничных количествах. В России также проводятся исследования по удержанию плазменных разрядов при сверхвысоких температурах, но информация о ходе таких экспериментов публикуется крайне редко.
НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР
ITER будут использовать технологию ядерного синтеза, при которой радиация практически отсутствует. Предполагается, что плазма, выдаваемая реактором, будет самонагреваться и выдавать в 10 раз больше тепла, чем в нее заложено.
Но до промышленных образцов еще далеко. Монтаж Т-15. Первый можно вырабатывать на самом реакторе: высвобождающиеся во время синтеза нейтроны будут воздействовать на стенки реактора с примесями лития, из которого и появляется тритий. Запасов лития хватит на тысячи лет. В дейтерии тоже недостатка не будет — его в мире производят десятками тысяч тонн в год. Термоядерный реактор не производит выбросов парниковых газов, что характерно для ископаемого топлива. А побочный продукт в виде гелия-4 — это безвредный инертный газ.
К тому же термоядерные реакторы безопасны. При любой катастрофе термоядерная реакция попросту прекратится без каких-либо серьезных последствий для окружающей среды или персонала, так как нечему будет поддерживать реакцию синтеза: уж слишком тепличные условия ей необходимы. Однако есть у термоядерных реакторов и недостатки. Прежде всего это банальная сложность запуска самоподдерживающейся реакции. Ей нужен глубокий вакуум. Сложные системы магнитного удержания требуют огромных сверхпроводящих магнитных катушек. И не стоит забывать о радиации. Несмотря на некоторые стереотипы о безвредности термоядерных реакторов, бомбардировку их окружения нейтронами, образующимися во время синтеза, не отменить. Эта бомбардировка приводит к радиации.
А потому обслуживание реактора необходимо проводить удаленно. Забегая вперед, скажем, что после запуска непосредственным обслуживанием токамака ITER будут заниматься роботы. К тому же радиоактивный тритий может быть опасен при попадании в организм. Правда, достаточно будет позаботиться о его правильном хранении и создать барьеры безопасности на всех возможных путях его распространения в случае аварии. К тому же период полураспада трития — 12 лет. Когда необходимый минимальный фундамент теории заложен, можно перейти и к герою статьи. До этого холодная война достигла своего пика: сверхдержавы бойкотировали Олимпиады, наращивали ядерный потенциал и на какие-либо переговоры идти не собирались. Этот саммит двух стран на нейтральной территории примечателен и другим важным обстоятельством. Спустя год между американскими, советскими, европейскими и японскими учеными было достигнуто соглашение по проекту, началась проработка концептуального дизайна крупного термоядерного комплекса ITER.
Проработка инженерных деталей затянулась, США то выходили, то возвращались в проект, к нему со временем присоединились Китай, Южная Корея и Индия. Участники разделяли обязанности по финансированию и непосредственным работам, а в 2010 году наконец стартовала подготовка котлована под фундамент будущего комплекса. Его решили строить на юге Франции возле города Экс-ан-Прованс. Так что же такое ITER? Это огромный научный эксперимент и амбициозный энергетический проект по строительству самого большого токамака в мире. Сооружение должно доказать возможность коммерческого использования термоядерного реактора, а также решить возникающие физические и технологические проблемы на этом пути. Из чего состоит реактор ITER?
Бланкеты, защищающие камеру и магниты от бомбардировки нейтронами и нагрева. Дивертор, который отводит тепло и продукты термоядерной реакции. Инструменты диагностики для изучения физики плазмы. Включают манометры и нейтронные камеры. Криостат — огромный термос с глубоким вакуумом, который защищает от нагрева магниты и вакуумную камеру А вот так выглядит «маленькая» вакуумная камера с моделями работников внутри. Она 11,4 метра в высоту, а вместе с бланкетами и дивертором будет весить 8,5 тыс. Внутри них циркулирует вода. Вырывающиеся из плазмы свободные нейтроны попадают в эти бланкеты и тормозятся водой. Из-за чего она нагревается. Сами бланкеты защищают всю остальную махину от теплового, рентгеновского и уже упомянутого нейтронного излучения плазмы. Такая система необходима для того, чтобы продлить срок работы реактора. Каждый бланкет весит порядка 4,5 тонны, их будет менять роботизированная рука примерно раз в 5—10 лет, так как этот первый ряд обороны будет подвержен испарению и нейтронному излучению. Но это далеко не все. К камере присоединяется внутрикамерное оборудование, термопары, акселерометры, уже упомянутые 440 блоков бланкетной системы, системы охлаждения, экранирующий блок, дивертор, магнитная система из 48 элементов, высокочастотные нагреватели плазмы, инжектор нейтральных атомов и т. И все это находится внутри огромного криостата высотой 30 метров, имеющего такой же диаметр и объем 16 тыс. Криостат гарантирует глубокий вакуум и ультрахолодную температуру для камеры токамака и сверхпроводящих магнитов, которые охлаждаются жидким гелием до температуры —269 градусов по Цельсию. Одна третья часть основания криостата. Всего этот «термос» будет состоять из 54 элементов А так выглядит криостат на рендере. Его производство поручено Индии. Внутри «термоса» соберут реактор Криостат уже собирают. Тут, например, вы можете видеть окошко, через которое в реактор будут забрасывать частицы для нагрева плазмы Производство всего этого оборудования разделено между странами-участницами. Например, над частью бланкетов работают в России, над корпусом криостата — в Индии, над сегментами вакуумной камеры — в Европе и Корее. Но это отнюдь не быстрый процесс. К тому же права на ошибку у конструкторов нет. Команда ITER сперва моделирует нагрузки и требования к элементам конструкции, их испытывают на стендах например, под воздействием плазменных пушек, как дивертор , улучшают и дорабатывают, собирают прототипы и опять тестируют перед тем, как выдать финальный элемент. Первый корпус тороидальной катушки. Первый из 18 гигантских магнитов. Одну половину сделали в Японии, другую — в Корее 18 гигантских магнитов D-образной формы, расставленные по кругу так, чтобы образовать непроницаемую магнитную стену. Внутри каждого из них заключены 134 витка сверхпроводящего кабеля Каждая такая катушка весит примерно 310 тонн Но одно дело собрать. И совсем другое — все это обслуживать. Из-за высокого уровня радиации доступ к реактору заказан. Для его обслуживания разработано целое семейство роботизированных систем.
Об этом стало известно из пресс-релиза на сайте производителя. Первый запуск показал, на что способен термоядерный реактор ST40, построенный Tokamak Energy. Согласно источнику, запуск планировался как проверка возможностей реактора. Теперь Tokamak Energy установит полный комплект магнитных катушек в реактор для достижения температуры для термоядерных реакций.