Fusion rèactaran san t-saoghal. Tha a 'chiad reactair fusion

An-diugh, tha mòran dhùthchannan tha a 'gabhail pàirt ann an fusion rannsachadh. Tha ceannardan a tha an Aonadh Eòrpach, na Stàitean Aonaichte, an Ruis agus Iapan, fhad 'sa Shìona a' phrògram, Brazil, Canada agus ann an Korea a 'meudachadh gu luath. An toiseach, fusion rèactaran anns na Stàitean Aonaichte agus an t-Aonadh Sòbhieteach air a bhith ceangailte ris an leasachadh armachd niùclasach agus dh'fhuirich dìomhair gus na co-labhairt "dadaman airson Peace", a chaidh a chumail ann an Geneva ann an 1958. Às dèidh a 'cruthachadh na Soviet tokamak rannsachadh niùclasach fusion anns na 1970an, tha e air fàs "mòr saidheans". Ach cosgais agus iom-fhillteachd nan uidheaman air àrdachadh gu 'phuing gun robh co-obrachadh eadar-nàiseanta a bha an aon chothrom a bhith a' gluasad air adhart.

Fusion rèactaran an t-saoghail

Bho na 1970an, an toiseach a 'cleachdadh malairteach de fusion lùth daonnan a chur dheth airson 40 bliadhna. Ach, tha mòran a tha air tachairt bho chionn ghoirid, a 'dèanamh an ùine seo a dh'fhaodadh a bhith air an giorrachadh.

Chaidh a thogail grunn tokamaks, a 'gabhail a-steach Jet Eòrpach, Bhreatainn agus crann Thermonuclear Experimental reactar TFTR ann Princeton, USA. Tha eadar-nàiseanta ITER pròiseact togail an-dràsta ann an Cadarache, an Fhraing. Bidh e a 'fàs as motha tokamak a bhios ag obair anns na bliadhnaichean 2020. Ann an 2030, Sìona thèid a thogail CFETR, a bhios a bheireadh barr air na ITER. Aig an aon àm, Sìona a 'dèanamh rannsachadh air an deuchainneach superconducting tokamak EAR.

Fusion rèactaran eile seòrsa - stellarators - mòr-chòrdte cuideachd am measg luchd-rannsachaidh. Aon de na bu mhotha, LHD, còmhla ris a 'Japanese Institiud Nàiseanta airson Fusion ann an 1998. Tha e air a chleachdadh airson lorg as fheàrr rèiteachaidh an iùil-tharraingeach plasma braighdeanas. German Max Planck Institiùd airson na h-ùine bho 1988 gu 2002, rannsachadh a dhèanamh air an Wendelstein 7-AS reactar ann Garching, agus a-nis - aig 7 Wendelstein-X, a 'togail a mhair còrr is 19 bliadhna. Another stellarator TJII a ruith ann an Madrid, An Spàinn. Anns na Stàitean Aonaichte Princeton lann plasma fiosaig (PPPL), far an do thog e a 'chiad reactar niùclasach fusion den t-seòrsa seo ann an 1951, ann an 2008, stad e a' togail NCSX air sgàth cosgais overruns agus dìth maoineachaidh.

A bharrachd, euchdan anns an rannsachadh de inertial fusion. Togail Nàiseanta Ignition Ghoireas (NIF) luach $ 7 billean aig Lawrence Livermore-lann Nàiseanta (LLNL), air a mhaoineachadh le Niuclasach Nàiseanta Tèarainteachd Rianachd, a chrìochnachadh anns a 'Mhàrt 2009, Fraingis Laser Mégajoule (LMJ) Thòisich obair san Dàmhair 2014. Fusion rèactaran cleachdadh leusairean a lìbhrigeadh taobh a-staigh beagan billionths dàrna mu 2 millean joules solais lùth aig an targaid meud grunn Astar gus tòiseachadh niuclasach fusion. Tha a 'phrìomh amas NIF agus LMJ tha rannsachadh gus taic a thoirt do nàiseanta armachd niùclasach prògraman.

ITER

Ann an 1985, an t-Aonadh Sòbhieteach a 'moladh a thogail ath ghinealach tokamak còmhla ris an Roinn Eòrpa, Iapan agus na Stàitean Aonaichte. Chaidh an obair a dhèanamh fo sgèith an IAEA. Anns an ùine bho 1988 gu 1990 bha e air a chruthachadh air a 'chiad dreachdan den Eadar-nàiseanta Thermonuclear Experimental reactar an ITER, a tha cuideachd a' ciallachadh "slighe" no "siubhal" ann an Laideann, ann an òrdugh a dhearbhadh gun fusion urrainn barrachd lùth na tha e slugadh. Canada agus Kazakhstan ghabh pàirt aonaichte le Euratom agus an Ruis, fa leth.

An dèidh 6 bliadhna de ITER Comhairle aontachadh iom-fhillte a 'chiad reactair dealbhadh stèidhichte air a stèidheachadh fiosaig agus teicneòlas luach $ 6 billean. An sin US tharraing bho cho-bhanntachd, a tha a 'fheudar do halve na cosgaisean agus atharrachadh a' phròiseact. B 'e toradh ITER-feat luach $ 3 billean., Ach faodaidh sibh a choileanadh fèin-bhualadh a' cumail suas, agus an deagh chothromachadh de chumhachd.

Ann an 2003, na Stàitean Aonaichte a-rithist a-steach don cho-bhanntachd, agus Sìona ainmeachadh cuid miann airson pàirt a ghabhail ann. Mar thoradh air, ann am meadhan an 2005, na com-pàirtichean air aontachadh air an togail de ITER aig Cadarache ann an ceann a deas na Frainge. EU agus an Fhraing a rinn leth den EUR 12.8 billean, fhad 'sa Iapan, Sìona, Coirea a Deas, na Stàitean Aonaichte agus an Ruis - 10% gach. Iapan a 'toirt àrd-phàirtean a tha a' cosg stàladh IFMIF 1 billean dùil airson na deuchainn stuthan agus bha an làimh dheis a thogail an ath deuchainn reactar. Chosg ITER gabhail a-steach air leth na prìs 10-bliadhna a 'togail agus leth - air 20 bliadhna ag obair. Na h-Innseachan bha an seachdamh bhall de ITER aig deireadh 2005

Tha na deuchainnean a tha a 'tòiseachadh ann an 2018 leis a' cleachdadh haidridean ann an òrdugh a sheachnadh a 'cur thuige an magnets. Cleachdadh an DT plasma chan eil dùil mus 2026

Adhbhar ITER - leasachadh 500 megawatt (co-dhiù airson 400 diogan) a 'cleachdadh nas lugha na 50 MW cumhachd a chur a-steach às aonais dealan a chruthachadh.

Dvuhgigavattnaya Demo taisbeanadh lus a 'dèanamh mòr-sgèile a dhèanamh dealan air bunait maireannach. Demo bun-bheachdail dealbhadh Thèid crìoch a chur air ann an 2017, agus a 'togail a' tòiseachadh ann an 2024. Start a 'gabhail àite ann an 2033.

Jet

Ann an 1978, an EU (Euratom, an t-Suain agus san Eilbheis) a 'tòiseachadh co-Eòrpach Jet pròiseact anns an RA. Jet dràsta obrachaidh tokamak as motha san t-saoghal. A leithid reactar JT-60 ag obrachadh ann an Institiud Nàiseanta Iapanach de fusion, ach a-mhàin Jet dòcha a 'cleachdadh an deuterium-tritium connadh.

Tha an reactar a chur air bhog ann an 1983 agus bha e a 'chiad deuchainn anns a bheil smachd thermonuclear fusion gu 16 MW a chumail san t-Samhain 1991 airson dàrna 5 MW cumhachd seasmhach agus gu deuterium-tritium plasma. Tha mòran dheuchainnean a dhèanamh gus rannsachadh a dhèanamh air na diofar chuairtean teas agus dòighean eile.

Nas fhaide air leasachaidhean dragh the Jet a mheudachadh a comas. Mast teinne reactar a leasachadh le Jet ITER agus tha e mar phàirt den phròiseact.

K-Star

K-Star - Korean superconducting tokamak Institiud Nàiseanta airson Fusion Eòlais (NFRI) ann Daejeon, a rinn a 'chiad plasma ann am meadhan 2008. 'S e seo am pròiseact pìleat ITER, a tha na thoradh air co-obrachadh eadar-nàiseanta. Tokamak radius de 1.8 m - a 'chiad reactair' fastadh superconducting magnets Nb3Sn, an aon a thèid a chleachdadh ann an ITER. Rè a 'chiad ìre, a thàinig gu crìch ann an 2012, K-Star bha a dhearbhadh ion-obrachadh a bunaiteach teicneòlasan agus a choileanadh plasma Pulse Faid gu 20 diogan. Anns an dàrna ìre (2013-2017) a dhèanamh a-mach gu ionnsachadh aca ùrachadh fada gathan suas ri 300 s ann H modh, agus a 'ghluasaid gu mòr AT-mhodh. 'S e adhbhar an treas ìre (2018-2023) a tha a choileanadh àrd-choileanadh agus èifeachdas ann an fada Pulse modh. Ann an ceum 4 (2023-2025) bidh deuchainn demo teicneòlas. Tha an uidheam nach eil e comasach a bhith ag obair le tritium DT agus connadh cleachdadh.

K-demo

Dealbhaichte ann an co-obrachadh le Princeton Plasma Physics lann (PPPL) US Roinn an Lùtha agus na Dheas Korean Institiùd NFRI, K-demo bu chòir a bhith air an ath cheum a dh'ionnsaigh cruthachadh malairteach rèactaran an dèidh a 'ITER, agus bidh e a' chiad chumhachd comasach air gineadh cumhachd an dealain grid, 'se sin, 1 millean kilowatts gu beagan seachdainean. Tha trast-thomhas a bhios 6,65 m, agus gum bi e na plaide modal a chruthachadh leis a 'phròiseact demo. Tha Ministreachd Foghlaim, Saidheans is Teicneòlas de Korea planaichean airson cur an seilbh ann mu trillion won Coirèanais ($ 941 millean).

EAR

Sìnis pìleat a leasachadh superconducting tokamak (ear) ann an Institiùd nan Physics ann an Sìona Hefee chruthachadh haidridean plasma Teòthachd ° C 50 millean agus chum e airson 102 diogan.

TFTR

Tha an American lann PPPL deuchainneach thermonuclear TFTR reactar ag obair bho 1982 gu 1997. Anns an Dùbhlachd 1993, b 'e a' chiad TFTR iùil-tharraingeach tokamak, a tha a 'dèanamh deuchainnean farsaing le plasma de deuterium-tritium. Anns na leanas, an reactar rinn a 'chlàr fhad' sa bha fo smachd 10.7 MW cumhachd, agus ann an 1995, a 'chlàr eachdraidheil de na chaidh a choileanadh Teòthachd ionized gas gu 510 millean ° C. Ach, air an stàladh, cha robh soirbheachadh cothromach fusion cumhachd, ach tha e soirbheachail a choileanadh a-uidhe a 'dealbhadh a' cruaidh, a 'dèanamh tabhartas cudromach gu ITER.

LHD

LHD ann an Institiud Nàiseanta airson Japanese niuclasach fusion ann Toki, Gifu Prefecture, an stellarator as motha san t-saoghal. A 'tòiseachadh an fusion reactar ghabh àite ann an 1998, agus tha e air a shealltainn an càileachd plasma laighe-shiùbhladh, an coimeas ri mòr eile an sàs. Chaidh a ràinig 13.5 keV ion Teòthachd (mu 160 millean ° C) agus lùth de 1,44 MJ.

7 Wendelstein-X

Às dèidh bliadhna de deuchainnean, a 'tòiseachadh anmoch ann an 2015, an helium Teòthachd ann an ùine ghoirid ràinig 1 millean ° C. Ann an 2016 Tha an reactar thermonuclear le haidridean plasma a 'cleachdadh 2 MW, an teòthachd ràinig ° C 80 millean airson cairteal de dàrna. W7-X stellarator 'S e as motha san t-saoghal agus tha e an dùil a bhith ann an obrachadh leantainneach airson 30 mionaidean. Tha cosgais an reactar suim gu € 1 billean.

NIF

Nàiseanta a 'Ghoireas Ignition (NIF) ann a chaidh a chrìochnachadh anns a' Mhàrt 2009, Lawrence Livermore-lann Nàiseanta (LLNL) bliadhna. A 'cleachdadh a 192 leusair shailean an NIF tha comasach air aire 60 tursan nas lùth na sam bith roimhe leusair siostam.

Fuar fusion

Anns a 'Mhàrt 1989, dà-rannsachaidh, American Stenli Pons agus Màrtainn Fleischmann Briton, thuirt iad a chur air bhog sìmplidh desktop fuar fusion reactar, ag obair aig an t-seòmar Teòthachd. Tha am pròiseas a dhèanamh suas ann an electrolysis trom uisge a 'cleachdadh palladium electrode anns a bheil deuterium nuclei sàs le daigeann. Tha luchd-rannsachaidh a 'dèanamh argamaid gu bheil teas, a dh'fhaodas a bhith a' mìneachadh a-mhàin a thaobh pròiseasan niuclasach, a thuilleadh air an sin bha an taobh bathar tuigseach, nam measg helium, agus tritium neutrons. Ach, experimenters eile Dh'fhàillig gus amhladh-eòlas seo. As an saidheansail coimhearsnachd den bheachd nach fuar fusion rèactaran tha fìor.

Ìosal-cumhachd niuclasach ath-bhualaidhean

Thòiseachadh leis na tagraidhean de "fuar fusion" rannsachadh a 'leantainn ann an achadh ìosal lùth niuclasach ath-bhualaidhean, le cuid deuchainneach taic, ach chan eil e a' gabhail ris san fharsaingeachd saidheansail mhìneachadh. Follaiseach, lag eadar-obrachadh niùclasach (agus chan làidir feachd, mar ann niuclasach fission no tuigseach) a chleachdadh gus a chruthachadh agus a ghlacadh neutrons. Gabhail a-steach deuchainnean sàthadh de haidridean no deuterium tro mheadhan leabaidh agus an ath-bhualadh le meatailt. Tha an aithisg-rannsachaidh a 'beachdachadh lùth-naidheachd. Tha a 'phrìomh eisimpleir practaigeach a tha air barail an haidridean le pùdar Nickel leis an teas, an àireamh a tha nas mò na bheir sam bith ceimigeach reaction.