Как стать автором
Обновить

Китай построил термоядерный реактор

Научно-популярное Физика
В пятницу, 4 декабря, в лаборатории Чэнду в провинции Сычуань, был запущен новый термоядерный реактор HL-2M Tokamak. Данная установка заменила предыдущую модель HL-2A, и позволит нагревать плазму до 150 миллионов градусов Кельвина.



Новый реактор позволит достичь времени удержания до 10 секунд, при токе до 2,5 триллионов Ампер в плазме. Новая установка является самой передовой в Китае, и предоставит техническую возможность вести научные исследования в области термоядерного синтеза и плазмы на передовом уровне — сообщают китайские СМИ.

Данный реактор является экспериментальным, то есть не предназначен для выработки энергии, однако планы развития китайской термоядерной энергетики предусматривают запуск первого промышленного реактора в 2035, и начало массового строительства ТЯЭС — термоядерных электростанций — к 2050 году.

Термоядерные реакторы — противоположность ядерным: если в ядерном реакторе происходит деление тяжелых частиц на более легкие, с выделением энергии, то в термоядерным более легкие (изотопы водорода дейтерий и тритий, или гелия гелий-3, в планах) сливаются в более тяжелые частицы (гелий-4, стабильный изотоп гелия), с выделением нейтронов и энергии.

Современное термоядерное реакторостроение идет тремя путями, удержание плазмы в токамаках (наиболее распространенный тип), стеллараторах, и нагрев мишеней при помощи лазеров.

К первому типу принадлежит ITER — проект международного термоядерного реактора, который позволит удерживать плазму температурой 100 миллионов Кельвин в течении 600 секунд.
Удержание столь высокотемпературной плазмы невозможно при наличии контакта между стенками реактора и рабочей средой. Это обеспечивается мощным магнитным полем — так как плазма состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц, то магнитное поле способно удерживать её в «подвешенном» состоянии внутри рабочей камеры.

ITER должен стать первым реактором, который производит больше энергии, чем потребляет на нагрев плазмы: при потреблении в 70-75 МВт, тепловая мощность должна составить от 600 (в среднем) до 1100 (в пике) МВт. Однако данный реактор не предназначен для преобразования тепловой энергии в электрическую — следующий реактор DEMO планируется как первая ТЯЭС, строительство которого должно начаться после завершения испытаний ITER, ориентировочная дата готовности — 2050 год.



Второй тип — стеллараторы — работают по схожему принципу, однако вместо формы магнитной камеры в виде тора, как в токамаках, используется более сложная геометрическая структура:



Принципиальное отличие стелларатора от токамака заключается в том, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, позволяет использовать его в непрерывном режиме. Его силовые линии подвергаются вращательному преобразованию, в результате которого эти линии многократно обходят вдоль тора и образуют систему замкнутых вложенных друг в друга тороидальных магнитных поверхностей.

Однако стеллараторы сложнее, и в современности пока не предпринимается явных попыток построить коммерческие электростанции, использовавшие бы реактор стеллараторной схемы. Существующие лабораторные экземпляры это Large Helical Device (Япония), Wendelstein 7-X (Германия), Ураган-3М (Украина), Л-2М (Россия)



Третий вариант — лазерный нагрев мишени — наиболее прост и наименее эффективен: небольшое количество дейтерия и трития заключено в мишени, которая нагревается и сжимается при помощи лазерного излучения. Наиболее известная установка — американский импульсный термоядерный реактор NIF — при энергии импульса в 422 МДж, при выходной мощности синтеза до 150 МДж(энергия взрыва 11 кг тротила).

Для повышения отношения выходной мощности/затраченной энергии необходимо значительно повысить мощность лазерного импульса.

Теги:
Хабы:
Всего голосов 49: ↑45 и ↓4 +41
Просмотры 21K
Комментарии Комментарии 20