Термояду.нет  
30 Ноябрь 2021, 02:35:49 *
Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Войти
Новости: Большинство функций форума доступны только после регистрации
 
   Начало   Помощь Поиск Войти Регистрация  
Страниц: 1 ... 12 13 [14]
  Печать  
Автор Тема: Предмет обсуждения  (Прочитано 259023 раз)
Avtor
Администратор
Ветеран
*****
Сообщений: 2117


Просмотр профиля
« Ответ #195 : 18 Июнь 2021, 06:52:38 »

Теперь канадцы...
General Fusion (Канада) планирует построить демонстрационную термоядерную станцию в Британии

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 17.06.2021

Компания "General Fusion" (Канада) планирует построить демонстрационную термоядерную станцию (Fusion Demonstration Plant, FDP) в кампусе UKAEA в Кулхэме (Британия), пишет "World Nuclear News".

Пуск демонстрационной станции ожидается в 2025 году. С её помощью канадская компания намерена открыть путь для коммерциализации технологии магнитно-инерционного синтеза (Magnetised Target Fusion, MTF).

"General Fusion" заключит с UKAEA договор о долгосрочной аренде участка, на котором предполагается построить станцию. Сооружение FDP начнётся в 2022 году. Объявлено, что она будет "уменьшенной до 70%" по сравнению с коммерческой станцией.

В FDP будут созданы условия для термоядерного синтеза в среде, "соответствующей энергетическим установкам", однако собственно производство электроэнергии на ней не предполагается.

Как объявлено, на FDP будет генерироваться один плазменный импульс в день и будет использоваться дейтериевое топливо. В отличие от FDP, коммерческая станция будет выдавать плазменный импульс в секунду и работать на топливе дейтерий-тритий.

UKAEA - британская правительственная организация, ответственная за развитие термоядерной энергетики. В её сферу ответственности входит токамак MAST Upgrade в Кулхэме.

Технология MTF представляет собой следующее. Водородная плазма инжектируется в сферу из жидкого металла, где сжимается и нагревается до создания условий для синтеза. Выделяющаяся в результате термоядерных реакций энергия передаётся жидкому металлу, который выносит её теплообменник или парогенератор.

Подробнее о разработках "General Fusion" - в статье на AtomInfo.Ru.: http://atominfo.ru/newst/a0460.htm.

http://atominfo.ru/newsz03/a0782.htm.

В дополнение...
- Пятна «искусственного солнца». Термоядерная энергетика
https://cont.ws/@izborskiy-club/449940.
- Это будет бомба, или Как частные стартапы пытаются приручить термоядерную энергию
 https://nplus1.ru/material/2015/09/01/private-nuclear-fusion.

P.S. Более тупой и бесперспективной установки (реактора), чем канадский "паровой молот", трудно себе и вообразить! Держится на плаву и время от времени всплывает в медийное пространство исключительно из-за финансирования и желания быть в ряду стран, занимающихся проблемой УТС (управляемого термоядерного синтеза): http://www.termoyadu.net/index.php?topic=7.msg875#msg875, http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3191#msg3191.

P.P.S. Другое дело европейский токамак JET. На нём реально проводились эксперименты с дейтерий-тритиевой (D-T) плазмой, целью которых было достижение точки безубыточности. В своё время этого достичь не удалось (http://www.termoyadu.net/index.php?topic=7.msg2704#msg2704), однако исследователи не теряли надежды и надеются на успех в предстоящей кампании, планируемой уже в июне текущего года: https://nn.by/?c=ar&i=268878&lang=ru.

P.P.P.S. Вместе с тем эксперимент с D-T плазмой чреват повышенным потоком высокоэнергетических нейтронов, приводящих к недопустимому уровню ионизации конструкций любого токамака, в том числе и JET, и выходу его из строя, как в своё время американского токамака TFTR: https://cont.ws/@izborskiy-club/449940. Поэтому, скорее всего, июньский эксперимент на JET будет отложен.
                                                                                                                                                      Ф.Ялышев
« Последнее редактирование: 28 Июнь 2021, 08:57:16 от Avtor » Записан
Avtor
Администратор
Ветеран
*****
Сообщений: 2117


Просмотр профиля
« Ответ #196 : 13 Июль 2021, 07:56:34 »

К работе на дейтерий-тритиевой смеси готовят и наш токамак...
Во ВНИИНМ разработана базовая версия технологического тритиевого цикла для модернизации токамака в ГНЦ РФ ТРИНИТИ

ТВЭЛ, ОПУБЛИКОВАНО 12.07.2021

В рамках реализации федерального проекта "Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий" комплексной программы "Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии на период до 2024 года" (РТТН) отделением специальных неядерных материалов и изотопной продукции АО "ВНИИНМ" (входит в состав Топливной компании Росатома "ТВЭЛ") совместно со специалистами АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ" разработана базовая версия технологического тритиевого цикла для экспериментальной установки - модифицированного токамака с сильным полем (ТСП).

"Одной из критически важных систем инфраструктуры термоядерного реактора является технологический тритиевый цикл. Использование топливных смесей дейтерий-дейтерий в экспериментах приводит к наработке трития. Требуется очищать отработанную плазму от трития, чтобы обеспечить работоспособность экспериментальной установки модифицированного ТСП. Эту задачу реализует технологический тритиевый цикл", - рассказал об особенностях проекта начальник лаборатории отделения физики токамаков-реакторов АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ" Николай Родионов.

В рамках выполненной работы была разработана базовая технологическая схема тритиевого цикла с описанием основных стадий и используемого оборудования, а также проведён подтверждающий расчёт параметров процессов.

В состав цикла входят все стадии использования трития, начиная с хранения и заканчивая переработкой и концентрированием тритий-содержащих отходов. Также представлены системы по изотопному анализу газовых смесей, контролю за тритием и очистки воздуха рабочего помещения.

АО "ВНИИНМ" активно выполняет исследования и разработки в области термоядерной энергетики, однако работы по созданию тритиевого цикла не проводились с начала девяностых годов.

По всему миру насчитывается несколько десятков экспериментальных термоядерных установок. Однако только на установках JET (Великобритания) и TFTR (США) проводились испытания с применением дейтерий-тритиевой плазмы. Все остальные эксперименты проводились с использованием стабильных изотопов водорода.

Данный факт иллюстрирует всю сложность разработки и запуска токамака с применением трития.

На сегодняшний день только использование в качестве топлива дейтерий-тритиевой смеси позволяет рассчитывать на достижение режима термоядерного горения, необходимого для создания термоядерной энергетики будущего.

Кроме того, эксперименты с тритий-содержащей смесью изотопов водорода позволяют верифицировать технологические и экономические параметры будущих термоядерных установок. Поэтому работы по созданию тритиевого технологического цикла крайне важны для проводимых исследований в области термоядерного синтеза как в России, так и в мире.

"В ближайшее время планируется продолжение работ, которые будут состоять в разработке эскизного проекта, а к 2024 году полной проектной документации тритиевого комплекса. Это потребует постадийной проверки всех разрабатываемых узлов".

"Ввиду того, что на установке будет храниться и использоваться значительное по сравнению с исследовательскими объёмами количество трития, каждая стадия должна гарантировать безопасность эксплуатации. И уже к 2030 году все сделанные разработки должны воплотиться в промышленный тритиевый цикл реального токамака", - подчеркнул начальник отдела разработки технологии и оборудования для получения изотопов и изотопной продукции АО "ВНИИНМ" Александр Аникин.

http://atominfo.ru/newsz03/a0856.htm,
https://strana-rosatom.ru/2021/07/20/vo-vniinm-razrabotali-tehnologiju-ochi/.

В дополнение...
- На старт, внимание, термояд ТРИНИТИ
https://m.facebook.com/stranarosatom/posts/2502632116699079.
-- К 2030 году в Троицке планируют построить новый термоядерный реактор
https://strana-rosatom.ru/2021/02/08/k-2030-godu-v-troicke-planirujut-postroit/.

P.S. Повторюсь. Работа на D-T смеси сопровождается повышенным потоком высокоэнергетических нейтронов, приводящих к недопустимому уровню ионизации конструкций токамака и выходу его из строя, как в своё время американского токамака TFTR: https://cont.ws/@izborskiy-club/449940. Поэтому эксперимент с D-T плазмой на отечественном токамаке будет, скорее всего, постоянно откладываться, как и эксперименты на JET: https://www.iter.org/multilingual/rf/2/59, https://nn.by/?c=ar&i=268878&lang=ru, https://se7en.ws/termoyadernyj-sintez-vse-realnee-mast-east-i-iter-dejterij-tritievye-eksperimenty-jet-dlya-iter-i-drugie-dostizheniya/.
« Последнее редактирование: 21 Июль 2021, 17:45:18 от Avtor » Записан
Avtor
Администратор
Ветеран
*****
Сообщений: 2117


Просмотр профиля
« Ответ #197 : 15 Июль 2021, 05:10:40 »

Термоядерный синтез все реальнее: MAST, EAST и ITER, дейтерий-тритиевые эксперименты JET для ITER и другие достижения

6 Июн в 01:56

Термоядерные реакторы существуют десятки лет, но управляемая термоядерная реакция все это время оставалась недостижимой. Она постоянно находилась в ближайшем будущем, ученые говорили: «Через 10 лет, скорее всего, мы достигнем успеха». Но проходило десять лет, и ничего не менялось — по-прежнему публиковались научно-популярные статьи, где говорилось все о том же сроке в 10 лет.

Сейчас, насколько можно судить, многое изменилось — разработчики термоядерных установок достигли действительно заметных успехов. Речь идет как о новых реакторах, так и об уже существующих. В целом, вероятность того, что управляемый термоядерный синтез станет реальностью в течение ближайших нескольких лет, достаточно высокая. Давайте оценим успехи ученых последних лет и посмотрим, что там планируется.

Модернизированный сферический токамак MAST возобновил работу

В конце мая снова начал работу сферический токамак MAST (Mega Ampere Spherical Tokamak). Камера у этой установки не очень большая — диаметр 4 метра. Последние несколько месяцев систему модифицировали, включая оптимизацию систему охлаждения плазмы до ее сброса. Возможно, этот реактор послужит прототипом для небольших, но эффективных систем будущего.

К слову, сам токамак из Британии совсем не нов — его сборка стартовала в 1997 году, а работать он начал два года спустя. Проблемой стал небольшой размер камеры — из-за этого разогретая свыше сотни млн кельвинов плазма разрушала вольфрамовые плитки.

В 2013 году команда поняла, что установку нужно модернизировать. Правительство выделило деньги, около 55 млн фунтов, и началась реконструкция. Завершена она была лишь в октябре 2020 года, после чего последовал период тестирования. Токамак подвергся многочисленным проверкам, и лишь в 2021 году его приняли в эксплуатацию.

В итоге проблемы разрушения плиток удалось избежать. А плазма теперь при сбросе понижает температуру с сотни млн °C до всего 300 °C.

В прошлом году британские физики начали работу над еще одним проектом — токамаком STEP (Spherical Tokamak for Energy Production).

Проект ITER продвигается к завершению

В прошлом году в исследовательском центре Кадараш во Франции стартовало строительство (сборка!) экспериментальной термоядерной установки ITER. Это масштабный проект, в котором принимают участие специалисты из самых разных стран, включая ЕС, Индию, Китай, Южную Корею, Россию, США и Японию.

Реактор представляет собой цилиндр диаметром 28 метров, высотой 29 метров и весом 23 000 тонн. Размещается система в железобетонном объекте с длиной 120 метров, шириной 80 метров и высотой 80 метров.

Несмотря на некоторые проблемы, проект постепенно продвигается к завершению. Через четыре года разработчики планируют получить первую плазму. В течение десяти лет ученые будут проводить эксперименты, подводя работу к главному результату — получению управляемой термоядерной реакции.

Если все пройдет хорошо, то где-то в 2035 году появятся первые коммерческие реакторы DEMO.

Этим летом (т.е. 2021 г.) проводятся эксперименты с новой смесью для термоядерного реактора ITER. Речь идет о дейтерий-тритиевой смеси, которая будет использоваться в качестве основного «топлива» для реактора”. Испытания смеси будут проходить в Великобритании на площадке JET (Joint European Torus — Объединенный европейский токамак).

Этот реактор — работающая модель ITER с размером в 1/10 от размера полномасштабной установки. Если все пройдет хорошо с JET — значит, не должно быть проблем и с его «старшим братом». Эксперименты JET позволят увидеть, как будет вести себя плазма и какие сложности могут возникнуть. В ходе испытаний ученые используют не более 60 гр трития при температуре плазмы в 150 млн К — именно такая температура требуется для старта синтеза.

У JET весьма неплохие показатели — отношение затраченной на разогрев плазмы энергии к полученной энергии составляет 0,67. Для того, чтобы получить коммерческую систему, этот коэффициент, Q, должен быть больше единицы. Для того, чтобы отбить затраты и стать экономически выгодным проектом, Q должен быть равным или превышать 25. Авторы проекта ITER считают, что его Q будет не менее 10.

EAST ставит рекорды

Как уже писали на Хабре, китайским ученым удалось побить рекорд корейцев по удержанию сверхгорячей плазмы. Команда термоядерного реактора EAST смогла добиться невиданных доселе результатов — удержания плазмы с температурой 160 млн К в течение 20 секунд. Плазму с температурой в 120 млн К они удерживали 101 секунду. Это уже очень близко к порогу термоядерного синтеза — речь идет не о долях секунды, а о десятках секунд.

Для того, чтобы началась реакция термоядерного синтеза в установке, плазму температурой в 150 млн К нужно удерживать около 300-400 секунд.

EAST — тоже токамак, отличающийся от большинства похожих конструкций наличием полностью сверхпроводящей магнитной системы на основе ниобий-титановых проводников. При этом большой радиус камеры составляет всего 1,7 метра, то есть диаметр даже меньше, чем у британской установки, о которой говорилось выше — 3,4 метра вместо 4. И проблем с разрушением вольфрамовых плиток, насколько можно судить, у китайцев нет.

Стелларатор W7-X

Кроме токамаков, есть и термоядерные установки с иной конфигурацией. Например, стеллараторы. Форма магнитной катушки таких установок как бы повторяет конфигурацию нагретой плазмы, что позволяет не бороться с плазмой, а просто использовать ее особенности.

Установка Wendelstein 7-X (W7-X) — современный стелларатор, построенный по последнему слову термоядерных технологий. Конструкция стелларатора постепенно оптимизируется, в планах создателей — обеспечить работу системы вплоть до 30 минут, что, конечно, гораздо лучше любых рекордов токамаков.

Wendelstein 7-X (W7-X) предназначен, в первую очередь, быть proof of concept, показав жизнеспособность конструкции — получать энергию с его помощью не планируется. К сожалению, из-за пандемии эксперименты с системой отложены минимум на год. Работа возобновится не ранее следующего года.

Осторожный оптимизм

Несмотря на все эти успехи, все равно не стоит считать, что термояд уже у человечества в кармане. Предстоит решить еще очень много проблем, причем в будущем могут возникнуть новые.

Тем не менее, сейчас ученые достигли немалых успехов, изучением возможностей термоядерного синтеза заняты ученые многих стран. Это уже не парочка проектов, как пару десятков лет назад. При этом регулярно появляются новые системы — как токамаки, так и альтернативы.

Китайская установка вселяет уверенность в том, что цели, которые ставят перед собой ученые, будут решены в ближайшем будущем. При этом есть надежда и на ITER с его дейтерий-тритиевым «топливом».

Если W7-X покажет хорошие результаты — кто знает, может, именно стеллараторы вырвут победу, а токамаки останутся позади.

В любом случае, термоядерный синтез привлек внимание не только ученых, но и правительств крупнейших государств мира. И вряд ли это внимание, интерес, ослабнут. Скорее наоборот — будут лишь усиливаться.

https://se7en.ws/termoyadernyj-sintez-vse-realnee-mast-east-i-iter-dejterij-tritievye-eksperimenty-jet-dlya-iter-i-drugie-dostizheniya/, https://vk.com/@etorabotaet-termoyadernyi-sintez-vse-realnee.

В дополнение...
- Британские ученые добились снижения нагрева токамака MAST
https://strana-rosatom.ru/2021/07/08/britanskie-uchenye-dobilis-snizheniya/.
- Китайская команда Alpha Ring разрабатывает "искусственное солнце" на столе
http://lenr.seplm.ru/novosti/itaiskaya-komanda-alpha-ring-razrabatyvaet-iskusstvennoe-solntse-na-stole.

P.S. Ещё раз. Ключевым в работе термоядерного реактора является достижение точки безубыточности. А это возможно лишь при использовании дейтерий-тритиевой смеси. В своё время к этой точке приблизились (не достигли, а именно только приблизились!) американский TFTR и европейский JET. "Американец" из-за повышенной ионизации конструкций реактора почил в бозе, а "европеец" до сих пор не может очухаться и повторить хотя бы достижение 25-летней давности (1997 года). На этом фоне прорывным следует считать решимость наших термоядерщиков приспособить токамак с сильным магнитным полем (ТСП) для работы на D-T смеси. Произойдёт это, конечно, не завтра, а, возможно, лишь к 2030 году: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3528#msg3528, https://3dnews.ru/1044075.

P.P.S. Что касается токамака JET, то на сегодняшний день он вроде бы полностью восстановился, обзавёлся ИТЭРоподобной бериллиевой стенкой и этим летом проводит активную дейтерий-тритиевую кампанию: https://ru.abcdef.wiki/wiki/Joint_European_Torus, https://www.pvsm.ru/fizika/281856. Насколько успешно проходят эксперименты с D-T смесью пока неизвестно. Ясно лишь одно: для JET наступил момент, когда отступать уже некуда и придётся снова почувствовать пагубное воздействие ионизирующего излучения при работе с D-T смесью: https://rusevik.ru/tehnologii/68543-termoyadernyy-reaktor-jet-gotovitsya-dostich-tochki-bezubytochnosti.html, https://energo.jofo.me/1853305.html.
Судьбе JET на этом форуме уделяется значительное внимание, поэтому будет жаль, если давно анонсированная D-T кампания окажется для JET заключительной и его окончательно постигнет участь американского TFTR: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3339#msg3339, https://nn.by/?c=ar&i=268878&lang=ru, https://cont.ws/@izborskiy-club/449940.

P.P.P.S. И последнее. Не только ионизирующее излучение конструкций реактора, вызванное потоком высокоэнергетических нейтронов при работе с D-T смесью, но и необходимость использовать тритий в соотношении 50 на 50 для достижения точки безубыточности сводит на "нет" мечты о практическом использовании термоядерных реакторов как таковых!: https://www.iter.org/multilingual/rf/2/59, https://proza.ru/2016/05/10/502.

                                                                                                                           Ф.Х.Ялышев, изобретатель,
                                                                                                                 выпускник МВТУ им.Баумана, 1971 год.
« Последнее редактирование: 10 Август 2021, 10:36:51 от Avtor » Записан
Avtor
Администратор
Ветеран
*****
Сообщений: 2117


Просмотр профиля
« Ответ #198 : 06 Август 2021, 18:57:21 »

Термоядерная энергетика всё менее реальна...
Илон Маск прав: термояд не нужен. Будущее, которого у нас не будет

7/25/2021

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Сперва констатируем факт: на планете есть серьезный энергетический кризис. Углеродного топлива на ней достаточно, это правда. Но даже самое безопасное из них, природный газ, убивает по 4000 человек на каждый триллион выработанных киловатт-часов. Уголь, не говоря уже о биотопливе, убивает много больше — ведь при сгорании он дает больше микрометровых частиц (PM2,5). А именно они, проникая через легкие в кровь, убивают людей, вызывая тромбозы, инфаркты и инсульты, которые все мы принимаем за обычные «болезни, вызванные стрессом». В США от тепловой энергетики умирают десятки тысяч людей в год, а в мире речь идет как минимум о сотнях тысяч погибших ежегодно. Эта проблема давно и серьезно беспокоит ученых, советские академики еще в 1980-х считали отказ от тепловой энергетики неизбежным будущим — именно из этих, экологических соображений.

Современной публике эта ситуация известна мало, и вы не услышите о ней от политиков. Однако и публике, и политикам известны другие соображения, требующие отказа от углеродной энергетики – «потепленческие». По ним, глобальное потепление — катастрофа, и чтобы ее избежать, от углеродных топлив надо отказаться.

Мы уже не раз писали, что в действительности глобальное потепление снижает смертность. Например, в последнем исследовании по этой теме — на 15 тысяч человек в год только за последние 20 лет. Писали мы и о том, что антропогенные выбросы углерода привели к рекордному расцвету земной растительности и значительному росту урожаев. Но все это вовсе не означает, что с углеродным топливом не надо бороться. Тезисы советских академиков ничуть не устарели и сегодня: углеродное топливо убивает огромное количество людей каждый год, и в России — в том числе.

Так что же современная наука и технологии могут предложить, чтобы, наконец, покончить с этой невидимой войной, дающей сотни тысяч убитых ежегодно? Когда уже термоядерная энергетика выключит последнюю ТЭС? Увы, никогда.

Плюсы термояда неоспоримы…

Термоядерная энергетика с 1960-х — полвека! — обещает нам невиданные перспективы. Килограмм плутония при распаде дает 23,2 миллиона киловатт-часов (в пересчете на тепло), а килограмм дейтерия и трития в термоядерных реакторах — 93,7 миллиона киловатт-часов на килограмм. Разница – в четыре раза, что много. К тому же, воды на планете больше, чем ядерного топлива, а 1/6500 всей воды – суть дейтерий, термоядерное топливо.

Второе преимущество термоядерного реактора: при слиянии ядер атомов его топлива получается гелий и нейтрон. Нейтрон так или иначе из реактора далеко не улетит, а гелий безвреден. Какое-то количество радиоактивного трития в процессе утекает из зоны слияния ядер, но из реактора не выходит, да и радиоактивность от него, если честно, ничтожная. Полураспад трития — 12,3 года, заметно меньше, чем у типичных опасных изотопов, остающихся от распада атомов урана и плутония (это, например, нестабильные изотопы цезия). Если с отработавшим топливом АЭС ничего не делать, оно останется небезопасным тысячи лет. Отработавшее топливо термоядерного реактора будет безопасно уже через 150 лет.

Третье преимущество термоядерного реактора: в отличие от ядерного, в нем невозможна самоподдерживающаяся реакция. Без огромных усилий по поддержанию высокого давления и температуры реакция сразу остановится. Окружающее вещество реактора реакцию подпитать никак не может: там ядра атомов тяжелее дейтерия и трития. Их слияние просто не даст выделения энергии, которое могло бы расплавить активную зону (как на Фукусиме) или перегреть теплоноситель (как в Чернобыле). Явный плюс по безопасности. По крайней мере, так кажется на первый взгляд.

Увы, все эти преимущества, о которых нам рассказывали десятилетия, мягко говоря, не совсем точно описывают ситуацию. Не более, чем рассказы о грядущем переходе на «сплошную солнечную и ветровую энергетику».

…Или нет

Начнем с повышенной отдачи на единицу топлива. Бесспорно, дейтерий и тритий дают вчетверо больше энергии на килограмм топлива, но есть нюанс. Он в том, что никакого дефицита топлива нет и в ядерной энергетике — даже близко. Напомним: в России уже работает реактор, использующий плутоний. Это реактор-размножитель: в нем плутоний можно нарабатывать из обычного урана-238, получая на выходе больше делящегося топлива (плутония), чем на входе.

У одной только России уже добытого урана-238 более 700 тысяч тонн. Даже при скромном КПД в 34% из этого можно получить более 5,5 квадриллионов киловатт-часов. Это потребление всей планеты за более чем 200 лет. Надо понимать, что уже добытого урана-238 в других странах тоже довольно много. То есть, используя быстрые реакторы и не добывая никакой урановой руды вовсе, человечество сможет покрывать свои энергетические потребности многие столетия. Если же оно еще и руду будет добывать, то в ближайшие десятки тысяч лет о проблеме «нехватки топлива» следует сразу забыть. И это мы даже не затронули тот факт, что урана в морской воде много больше, чем в урановых рудах на суше.

Второе преимущество термояда — малый срок опасности его радиоактивных отходов — имеет похожую степень актуальности. Дело в том, что уже существующие быстрые реакторы типа БН-800 позволяют вовлечь в работу 95% всего отработавшего топлива. Планируемый к постройке в Сибири реактор на расплаве солей способен вовлечь в энергетический цикл еще 4%. Остается один-единственный процент — но он состоит из изотопов, которые уже через 500 лет будут иметь радиоактивность на уровне природной урановой руды.

У термояда этот срок равен 150 годам, что кажется преимуществом. Но дело в том, что для обеспечения энергией всей планеты на 500 лет вперед нужно порядка 10 миллионов тонн ядерного топлива. Один процент от этого числа — сто тысяч тонн. В силу высокой плотности ядерного топлива, это всего несколько тысяч кубометров. Если все их собрать в одном месте, то получится куб со стороной менее 20 метров. Речь идет о крайне малом объеме, который легко можно хранить прямо на открытых площадках работающих АЭС, как это, собственно, и делается с радиоактивными отходами сегодня, в прочных контейнерах.

А вот отходы термоядерной энергетики, хотя и меньшие по массе, но радикально менее плотные. Поэтому, несмотря на срок хранения в 150 лет, места на открытых площадках они займут примерно столько же, сколько и отходы ядерных реакторов.

Хорошо, но что с безопасностью? Кажется, здесь-то преимущество термояда неоспоримо: у него неконтролируемого разгона реактора быть не может?

И опять утверждение по существу верное… но опять есть нюанс. Он в том, что в современных атомных реакторах тоже не может быть никакого серьезного неконтролируемого разгона — просто в силу законов физики. Если в существующей АЭС начнется разгон реакции деления ядер, и само топливо, и теплоноситель рядом с ним нагреются. В обычном серийном реакторе тепло отводит вода — и при перегреве она закипит, резко потеряв в плотности. Но та же вода замедляет тепловые нейтроны, и если она становится менее плотной — замедление падает. Быстрые нейтроны захватываются ураном-235 намного хуже, чем медленные, — и реакция деления автоматически резко затормозится.

В быстром реакторе типа БН-800 ситуация иная. Замедлителя там нет, небольшую часть нейтронов захватывает натриевый теплоноситель. Но и он при нагреве резко теряет плотность и меняет тем самым нейтронные свойства внутри реактора. Тот опять-таки тормозится. Сам, просто в силу законов физики.

То есть, да, термоядерный реактор не может неконтролируемо разгоняться… но это не дает ему никаких преимуществ над современными АЭС, потому что они тоже не могут этого сделать.

А как же Чернобыль — почему там был неконтролируемый разгон и гибель людей? Все дело в том, что там был реактор совсем другого типа — немодернизированный РБМК. Строго говоря, сам по себе он тоже не мог неконтролируемо разогнаться. Но при проектировании допустили просчет, из-за которого замедление нейтронов в активной зоне при вводе аварийных стержней торможения росло, а не падало. Этот недостаток был известен проектировщикам, и они уведомили о нем АЭС с такими реакторами — но сделали это непонятным для обычных людей языком, отчего и случился Чернобыль.

Но у сегодняшних реакторов такая ситуация невозможна по чисто физическим причинам: они исходно спроектированы так, что нажатие педали «ядерного тормоза» не ведет к их разгону, как это было с РБМК.

Подведем итоги. Все три теоретических преимущества термоядерных реакторов — избыток топлива, решение проблемы радиоактивных отходов и безопасность — уже решены для атомных реакторов. Более того, как мы покажем ниже, это далеко не все.

Почему ядерные реакторы будут лучше термоядерных и через полвека?

Ключевая проблема термояда заключается в том, что он экономически не сможет конкурировать с АЭС — скорее всего, никогда.

Все дело в том, что для слияния ядер атомов им нужно преодолеть кулоновский барьер. В центре Солнца это делать просто: кругом десятки миллионов градусов и огромное давление. В термоядерном реакторе такого давления нет и нужно компенсировать это дополнительным нагревом — минимум до ста миллионов градусов. Жарче, чем в центре Солнца, и в тысячи раз жарче, чем на его поверхности.

Термоядерный реактор нагревает плазму с дейтерием и тритием до таких температур, удерживая ее сильнейшим магнитным полем. Сильнейшее оно потому, что если такую плазму не удержать в центре вакуумной камеры, то она повредит любой мыслимый материал — просто прожжет его.

Так вот: магнитная ловушка такого типа требует больших, сверхмощных магнитов, сделанных из сверхпроводящих материалов — и охлаждаемых жидким гелием. Установка такого удержания фантастически сложная и очень трудоемкая. В том числе и за счет нее экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР стоит 25 миллиардов евро. Это цена шести гигаваттных реакторов Росатома — с годовой выработкой в полсотни миллиардов киловатт-часов. Что, напомним, равно одной двадцатой энергопотребления такой страны, как Россия.

А вот у ИТЭР мощность совсем не полдюжины гигаватт, а лишь 500 «тепловых» мегаватт. Причем реактор экспериментальный — он не может выдать ее постоянно, только во время коротких импульсов. Да и его энергозатраты в режиме нагрева могут превышать 700 мегаватт, что больше, чем возможная энергетическая отдача.

Представим себе на секунду, что все проблемы термоядерных реакторов решены, они держат плазму постоянно и не затрачивают на ее разогрев вообще нисколько энергии. Может быть, термояд станет конкурентоспособным хотя бы тогда?

Увы, нет. При существующих и перспективных типах реакторов это просто невозможно. Возьмем тот же ИТЭР: реактор там высотой 30 метров и диаметром 30 метров, мощность, напомним, всего 500 тепловых мегаватт в импульсе. Обычный атомный реактор БН-800 имеет высоту активной зоны меньше метра, а диаметр порядка 2,5 метра. При этом его постоянная (а не импульсная) тепловая мощность — более 2000 мегаватт. Кстати, будущие термоядерные реакторы будут еще крупнее ИТЭР. Ясно, что здание вокруг ИТЭР (и его преемников) нужно радикально крупнее и дороже, чем вокруг БН-800 (и это так и есть на практике).

Кроме этого в стоимость термоядерного реактора надо включить большую вакуумную камеру (в которой атомный реактор не нуждается). И огромный набор сверхпроводящих магнитов с охлажденным жидким гелием. Легко понять, что при их учете экономически сравнивать термоядерные и ядерные электростанции довольно сложно.

Отдельно оговоримся: все это остается верным при любых изменениях в ценах на дейтерий, тритий, уран или плутоний. Дело в том, что даже у АЭС доля цены топлива в итоговом киловатт-часе — всего 5%. Мыслимые изменения этой цены, таким образом, на стоимость электричества почти не влияют. Больше всего влияют капиталовложения при строительстве — и они у термоядерных реакторов намного выше. И останутся выше во всем обозримом будущем.

Причина — все в той же физике. Чтобы запустить атомный реактор, достаточно просто поднести друг к другу стержни с плутонием-239 или ураном-235. Нейтроны, которые их атомы испускают спонтанно, сами запустят цепную реакцию деления ядер. Чтобы запустить термоядерный — нужна многометровая вакуумная камера с сотней миллионов градусов в ее центре. Нет никаких путей развития, которые позволили бы такому сооружению иметь ту же цену, что небольшая (2х1 метр) емкость с натрием — безо всякого вакуума, и с температурами заведомо ниже одной тысячи градусов.

Основная часть стоимости и АЭС, и термоядерных электростанций — это капиталовложения. И у последних они всегда будут много выше, чем у АЭС. А это заведомо перекрывает любую экономию из-за меньшей массы потребляемого топлива.

Следует отдельно пояснить: несмотря на все сказанное, ИТЭР — замечательный научный проект, что-то типа Большого адронного коллайдера. Да, он дорог, но позволяет больше узнать о контроле над высокотемпературной плазмой, что рано или поздно может пригодиться и в совсем иных областях. Просто не стоит ждать от него будущего энергетического изобилия: за термоядерными реакторами нет такого греха, как низкие цены...

https://pulse.mail.ru/article/ilon-mask-prav-termoyad-ne-nuzhen-buduschee-kotorogo-u-nas-ne-budet-2157844836469413649-1439997417175552575/, https://naked-science.ru/article/nakedscience/noneedforfusion.

P.S. Илон Маск не "открыл Америку". То, что термояд не нужен, говорится давно, в том числе и на страницах данного форума: см. статью "Кому нужна термоядерная энергетика?": http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg2768#msg2768.
Просто инерция и желание попилить бюджетное бабло не дают возможности отказаться от этого тупикового (ошибочного!) направления в ядерной энергетике, давно создавшего себе ореол (иллюзию, миф!) переднего края науки: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=682.msg2297#msg2297.

P.P.S. Впрочем, у термоядерщиков МИФИ другое мнение: https://mephi.ru/press/news/17910.
                                                                                                                                                               Ф.Ялышев
« Последнее редактирование: 14 Октябрь 2021, 02:20:33 от Avtor » Записан
Avtor
Администратор
Ветеран
*****
Сообщений: 2117


Просмотр профиля
« Ответ #199 : 21 Август 2021, 18:56:32 »

Лазерный термояд снова в фаворе...
Американцы оказались в шаге от создания искусственного Солнца — учёные почти достигли самоподдерживающейся термоядерной реакции

19.08.2021 [10:07],  Геннадий Детинич

Учёные из Национального комплекса лазерных термоядерных реакций США (National Ignition Facility, NIF) при Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса сообщили о рекордной мощности выхода энергии в процессе термоядерной реакции. Новый поджиг произвёл в 25 раз больше энергии, чем в ходе предыдущего эксперимента. Это выводит исследователей на порог, следующий шаг с которого обещает зажечь на Земле искусственное солнце.

Комплекс NIF занимает площадь трёх футбольных полей. На его территории размещены 192 мощных лазера, сфокусированных в одну точку в центре рабочей камеры. Таблетка топлива из изотопов водорода дейтерия и трития диаметром несколько миллиметров помещается в фокус и поджигается. При температуре свыше 3 млн °C топливо превращается в облако плазмы, а ударная волна сжимает его в точку диаметром с человеческий волос.

В этот момент начинается слияние атомов водорода с синтезом атомов гелия и высвобождается колоссальный объём энергии.

По предварительным оценкам, а опыт ещё ожидает рецензирование в научном мире, в ходе реакции выделилось 1,3 мегаджоуля энергии. Это примерно 70 % от затраченной на поджиг топлива энергии. Это тот порог, уверены учёные, следующий шаг за который приведёт к самоподдерживающей термоядерной реакции.

К полученному результату исследователи из NIF шли около десяти лет и путь оказался в верном направлении.

https://3dnews.ru/1047058/amerikantsi-okazalis-v-shage-ot-sozdaniya-iskusstvennogo-solntsa-uchyonie-pochti-dostigli-samopoddergivayushcheysya-termoyadernoy-reaktsii?from=related-grid&from-source=1044075.

В дополнение...
- Новый экспериментальный результат получен на комплексе NIF
http://atominfo.ru/newsz03/a0954.htm.
- Американские ученые почти зажгли «искусственное Солнце»
https://topcor.ru/21219-amerikanskie-uchenye-pochti-zazhgli-iskusstvennoe-solnce.html.

P.S. В своё время американцы чуть было не прикрыли финансирование работ по лазерному термояду (http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg2629#msg2629), но, видимо, учитывая, что в РФ, в Сарове, тоже создаётся подобный комплекс (http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3490#msg3490, https://strana-rosatom.ru/2019/07/09/shar-dlya-superlazera/), успокоились, продолжили финансирование и якобы добились результата.

P.P.S. Главная проблема лазерного термояда - это несимметричный нагрев мишени (таблетки-шарика из замороженной DT смеси), который приводит к разрушению мишени до достижения необходимых температур и давлений: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3216#msg3216. Насколько корректно разрешена эта проблема в новых экспериментах предстоит ещё выяснить, или, как сказано в заключении статьи, "опыт ещё ожидает рецензирование в научном мире".

P.P.P.S. Для справки. "Комплекс NIF, построенный в 2009 году, является лазерным термоядерным комплексом двойного назначения. Предполагается, что зажигание термоядерной реакции на комплексе будет происходить за счёт концентрации на мишени лазерных пучков. Первая такая реакция должна была быть осуществлена в 2012 году, однако до сих пор этого не произошло.": http://atominfo.ru/newsz03/a0954.htm.
Для сравнения. Саровский NIF будет в 1,5 раза мощнее американского. Правда, не сейчас, а лишь к 2027 году: https://strana-rosatom.ru/2021/08/24/yadernyj-centr-v-sarove-narastit-dolju-g/.
                                                                                                                                                   Ф.Ялышев

Оглядываясь назад...
- Спираль «звездной» энергетики
http://energyua.com/849-0.html.

Текущие новости...
- Демонстратор компактного термоядерного реактора в Великобритании построят к 2025 году
https://3dnews.ru/1046697/demonstrator-kompaktnogo-termoyadernogo-reaktora-v-velikobritanii-postroyat-k-2025-godu?from=related-grid&from-source=1044075.
-- Предыстория здесь: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3521#msg3521.
- В США создали сильнейший магнит в мире, что обещает прорыв в области термоядерных реакторов
https://3dnews.ru/1048656/v-ssha-sozdali-silneyshiy-magnit-v-mire-chto-obeshchaet-proriv-v-oblasti-termoyadernih-reaktorov?from=related-grid&from-source=1048741.
- В Сочи прошла XIX Всероссийская конференция Диагностика высокотемпературной плазмы
http://atominfo.ru/newsz04/a0119.htm.
« Последнее редактирование: 03 Октябрь 2021, 02:45:14 от Avtor » Записан
Avtor
Администратор
Ветеран
*****
Сообщений: 2117


Просмотр профиля
« Ответ #200 : 05 Октябрь 2021, 18:14:21 »

Термояд на основе токамаков...
Учёные предприятия Росатома сделали ещё один шаг к получению энергии на основе термоядерного синтеза

Пресс-служба АО Наука и инновации, ОПУБЛИКОВАНО 05.10.2021

Впервые на токамаке Т-11М в АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ" (входит в научный дивизион госкорпорации "Росатом" - АО "Наука и инновации") осуществлена внешняя дозаправка жидким литием его эмиттерной системы в условиях непрерывного рабочего цикла токамака.

В ходе совместных испытаний инженерам отделения физики токамаков-реакторов АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ" и специалистам АО "Красная Звезда" впервые удалось осуществить внешнюю дозаправку эмиттерной системы токамака Т-11М литием без нарушения вакуумных условий в его рабочей камере.

В институте уже несколько лет разрабатывают и испытывают перспективные конструкции и технологии первой стенки и дивертора для термоядерных реакторов, включая жидкометаллические.

Цель - ослабить разрушительное воздействие горячей плазмы на внутрикамерные элементы, увеличивая тем самым их эксплуатационный ресурс.

"Реализация системы заполнения эмиттера лития литием без извлечения его из вакуумной камеры открывает возможности для осуществления литиевой защиты первой стенки токамака в квазистационарном режиме. Новая технология найдет своё применение, прежде всего, на недавно созданном в НИЦ "Курчатовский институт" токамаке Т-15МД и в дальнейшем приблизит учёных к успешным экспериментам по генерации чистой и безопасной энергии", - отметил генеральный директор ГНЦ РФ ТРИНИТИ Дмитрий Марков.

Литиевая защита первой стенки рабочей камеры токамака-реактора от агрессивного воздействия горячей термоядерной плазмы путем переизлучения теплового потока (аналог динамической защиты танковой брони) уверенно зарекомендовала себя в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу в последние 25 лет.

Именно с её использованием на токамаках TFTR (США) и EAST (КНР) связывают получение рекордных результатов - 12 МВт термоядерного DT-синтеза (TFTR) и 100 секундного разрядного импульса в условиях плазмы с термоядерными температурами (EAST).

Дальнейшие модификации данной технологии предполагается использовать в квазистационарных термоядерных источниках нейтронов.

http://atominfo.ru/newsz04/a0138.htm.

Как напоминание...
- ТОКАМАК – несекретные материалы
http://old.journal.spbu.ru/2000/30/11.html.
-- Термоядерный реактор JET тестирует покрытие, открывающее путь к термояду
http://www.physmech.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=649.
--- Всё о токамаке JET: https://www.atomic-energy.ru/JET.
- Российские физики рассказали о приручении термоядерного синтеза  
http://www.sib-science.info/ru/institutes/rossiyskie-fiziki-rasskazali-02022021.

P.S. Чуть ранее сообщалось, что во ВНИИНМ разработана базовая версия технологического тритиевого цикла для модернизации токамака в ГНЦ РФ ТРИНИТИ: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3528#msg3528. Сумеет ли токамак Т-11М подступиться к работе на D-T плазме покажет время, но к настоящему времени это невозможно. Дело в том, что работа на D-T смеси сопровождается повышенным потоком высокоэнергетических нейтронов, приводящих к недопустимому уровню ионизации конструкций токамака и выходу его из строя, как в своё время американского токамака TFTR: https://cont.ws/@izborskiy-club/449940, https://www.rulit.me/books/gazeta-zavtra-48-1200-2016-read-458856-25.html. Поэтому эксперимент с D-T плазмой на модернизированном отечественном токамаке будет, скорее всего, постоянно откладываться, как и эксперименты на модернизированном JET: https://www.iter.org/multilingual/rf/2/59, https://nn.by/?c=ar&i=268878&lang=ru, https://se7en.ws/termoyadernyj-sintez-vse-realnee-mast-east-i-iter-dejterij-tritievye-eksperimenty-jet-dlya-iter-i-drugie-dostizheniya/, https://m.nashaniva.com/ru/articles/268878/?mo=0c3892cf9b3e9d9c2b372ce21fc9a8982445a715.

P.P.S. Вон, обещанный "этим летом" эксперимент с D-T плазмой на европейском токамаке JET, похоже, так и не состоялся. Во всяком случае в СМИ эта информация была обойдена стороной: http://www.termoyadu.net/index.php?topic=6.msg3529#msg3529. Впрочем, кто будучи в здравом уме рискнёт проводить эксперименты с D-T смесью, памятуя о том, что это чревато выходом из строя энергетической установки. Печальный опыт с TFTR (да и с JET!) не остался забытым: https://www.rulit.me/books/gazeta-zavtra-48-1200-2016-read-458856-28.html.

P.P.P.S. Тем не менее Западный частный капитал верит в термояд. В мире не менее 35 компаний ведут разработки в области синтеза. Из этого числа 18 компаний получили в общей сложности 1,8 миллиарда долларов из частных источников: http://atominfo.ru/newsz04/a0246.htm, https://www.atomic-energy.ru/news/2021/11/01/119056.

                                                                                                                         Ф.Х.Ялышев, изобретатель,
                                                                                                                 выпускник МВТУ им.Баумана, 1971 год.
« Последнее редактирование: 20 Ноябрь 2021, 15:49:30 от Avtor » Записан
Страниц: 1 ... 12 13 [14]
  Печать  
 
Перейти в:  

Частичная или полная перепечатка материалов сайта Термояду.нет
возможна только с разрешения администрации

© Ялышев Ф.Х. | Powered by SMF 1.1.21 | SMF © 2006, Simple Machines
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru