સંક્ષિપ્તમાં કુદરતી થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર તરીકે સ્ટાર કોરો. થર્મોન્યુક્લિયર ઇન્સ્ટોલેશનની રચનામાં આટલો લાંબો સમય કેમ લાગ્યો? ઇટર કોમ્પ્લેક્સનું માળખું

ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ.

હાલમાં, વૈજ્ઞાનિકો થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ બનાવવા પર કામ કરી રહ્યા છે, જેનો ફાયદો માનવતાને અમર્યાદિત સમય માટે વીજળી પ્રદાન કરવાનો છે. થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનના આધારે કાર્ય કરે છે - હિલિયમની રચના અને ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે ભારે હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના સંશ્લેષણની પ્રતિક્રિયા. થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા વાયુયુક્ત અથવા પ્રવાહી કિરણોત્સર્ગી કચરો ઉત્પન્ન કરતી નથી અને પ્લુટોનિયમ ઉત્પન્ન કરતી નથી, જેનો ઉપયોગ પરમાણુ શસ્ત્રો બનાવવા માટે થાય છે. જો આપણે એ પણ ધ્યાનમાં લઈએ કે થર્મોન્યુક્લિયર સ્ટેશનો માટેનું બળતણ ભારે હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ ડ્યુટેરિયમ હશે, જે સાદા પાણીમાંથી મેળવવામાં આવે છે - અડધા લિટર પાણીમાં ગેસોલિનના બેરલને બાળીને મેળવેલી ફ્યુઝન ઊર્જા સમકક્ષ હોય છે - તો પછી તેના ફાયદા થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ પર આધારિત પાવર પ્લાન્ટ્સ સ્પષ્ટ બને છે.

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, જ્યારે પ્રકાશ અણુઓ ભેગા થાય છે અને ભારેમાં પરિવર્તિત થાય છે ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. આ હાંસલ કરવા માટે, ગેસને 100 મિલિયન ડિગ્રીથી વધુ તાપમાને ગરમ કરવું જરૂરી છે - જે સૂર્યના કેન્દ્રના તાપમાન કરતાં ઘણું વધારે છે.

આ તાપમાને ગેસ પ્લાઝ્મામાં ફેરવાય છે. તે જ સમયે, હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના અણુઓ મર્જ થાય છે, હિલીયમ અણુઓ અને ન્યુટ્રોનમાં ફેરવાય છે અને મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ સિદ્ધાંત પર કાર્યરત કોમર્શિયલ પાવર પ્લાન્ટ ગાઢ સામગ્રી (લિથિયમ) ના સ્તર દ્વારા નિયંત્રિત ન્યુટ્રોનની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરશે.

ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટની સરખામણીમાં, ફ્યુઝન રિએક્ટર ઘણો ઓછો કિરણોત્સર્ગી કચરો છોડશે.

આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર ITER

વિશ્વનું પ્રથમ થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર, ITER બનાવવા માટેના આંતરરાષ્ટ્રીય સંઘના સહભાગીઓએ બ્રસેલ્સમાં એક કરાર પર હસ્તાક્ષર કર્યા જે પ્રોજેક્ટના વ્યવહારિક અમલીકરણની શરૂઆત કરે છે.

યુરોપિયન યુનિયન, યુએસએ, જાપાન, ચીન, દક્ષિણ કોરિયા અને રશિયાના પ્રતિનિધિઓ 2007 માં પ્રાયોગિક રિએક્ટરનું બાંધકામ શરૂ કરવા અને તેને આઠ વર્ષમાં પૂર્ણ કરવા માગે છે. જો બધું યોજના મુજબ ચાલે છે, તો 2040 સુધીમાં નવા સિદ્ધાંત પર કાર્યરત પ્રદર્શન પાવર પ્લાન્ટ બનાવવામાં આવશે.

હું માનું છું કે પર્યાવરણ માટે જોખમી હાઇડ્રોઇલેક્ટ્રિક અને ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટનો યુગ ટૂંક સમયમાં સમાપ્ત થશે, અને નવા પાવર પ્લાન્ટનો સમય આવશે - એક થર્મોન્યુક્લિયર, જેનો પ્રોજેક્ટ પહેલેથી જ અમલમાં છે. પરંતુ, ITER (ઇન્ટરનેશનલ થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર) પ્રોજેક્ટ લગભગ તૈયાર હોવા છતાં; એ હકીકત હોવા છતાં કે પહેલાથી જ પ્રથમ ઓપરેટિંગ પ્રાયોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં 10 મેગાવોટથી વધુની શક્તિ પ્રાપ્ત થઈ હતી - પ્રથમ પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટનું સ્તર, પ્રથમ થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ વીસ વર્ષ કરતાં પહેલાં કામ કરવાનું શરૂ કરશે નહીં, કારણ કે તેની કિંમત ખૂબ ઊંચી છે. . કામની કિંમત 10 બિલિયન યુરો હોવાનો અંદાજ છે - આ સૌથી મોંઘો આંતરરાષ્ટ્રીય પાવર પ્લાન્ટ પ્રોજેક્ટ છે. રિએક્ટરના નિર્માણનો અડધો ખર્ચ યુરોપિયન યુનિયન દ્વારા આવરી લેવામાં આવે છે. અન્ય કન્સોર્ટિયમ સહભાગીઓ અંદાજના 10% ફાળવશે.

હવે રિએક્ટરના નિર્માણ માટેની યોજના, જે અત્યાર સુધીનો સૌથી મોંઘો સંયુક્ત વૈજ્ઞાનિક પ્રોજેક્ટ બનશે, તેને કન્સોર્ટિયમના સભ્ય દેશોના સંસદસભ્યો દ્વારા બહાલી આપવી પડશે.

રિએક્ટર દક્ષિણ ફ્રેન્ચ પ્રાંત પ્રોવેન્સમાં કેડારાચે શહેરની નજીકમાં બનાવવામાં આવશે, જ્યાં ફ્રેન્ચ પરમાણુ સંશોધન કેન્દ્ર સ્થિત છે.

ITER - આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર (ITER)

માનવ ઊર્જા વપરાશ દર વર્ષે વધી રહ્યો છે, જે ઊર્જા ક્ષેત્રને સક્રિય વિકાસ તરફ ધકેલે છે. આમ, ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટના ઉદભવ સાથે, વિશ્વભરમાં ઉત્પન્ન થતી ઊર્જાની માત્રામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો, જેણે માનવજાતની તમામ જરૂરિયાતો માટે ઊર્જાનો સુરક્ષિત રીતે ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું. ઉદાહરણ તરીકે, ફ્રાન્સમાં ઉત્પન્ન થતી વીજળીનો 72.3% ન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટમાંથી આવે છે, યુક્રેનમાં - 52.3%, સ્વીડનમાં - 40.0%, યુકેમાં - 20.4%, રશિયામાં - 17.1%. જો કે, ટેક્નોલોજી સ્થિર નથી, અને ભવિષ્યના દેશોની વધુ ઉર્જા જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે, વૈજ્ઞાનિકો સંખ્યાબંધ નવીન પ્રોજેક્ટ્સ પર કામ કરી રહ્યા છે, જેમાંથી એક ITER (ઇન્ટરનેશનલ થર્મોન્યુક્લિયર એક્સપેરિમેન્ટલ રિએક્ટર) છે.

જો કે આ ઇન્સ્ટોલેશનની નફાકારકતા હજુ પણ પ્રશ્નમાં છે, ઘણા સંશોધકોના કાર્ય અનુસાર, નિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન ટેક્નોલોજીનું નિર્માણ અને અનુગામી વિકાસ ઊર્જાના શક્તિશાળી અને સલામત સ્ત્રોતમાં પરિણમી શકે છે. ચાલો આવા ઇન્સ્ટોલેશનના કેટલાક સકારાત્મક પાસાઓ જોઈએ:

• થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરનું મુખ્ય બળતણ હાઇડ્રોજન છે, જેનો અર્થ પરમાણુ બળતણનો વ્યવહારીક રીતે અખૂટ ભંડાર છે.
• દરિયાઈ પાણીની પ્રક્રિયા કરીને હાઈડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે, જે મોટાભાગના દેશોમાં ઉપલબ્ધ છે. તે આનાથી અનુસરે છે કે બળતણ સંસાધનોની એકાધિકાર ઊભી થઈ શકતી નથી.
• થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરના ઓપરેશન દરમિયાન કટોકટી વિસ્ફોટની સંભાવના પરમાણુ રિએક્ટરની કામગીરી કરતા ઘણી ઓછી છે. સંશોધકોના મતે, અકસ્માતની સ્થિતિમાં પણ, રેડિયેશન ઉત્સર્જન વસ્તી માટે જોખમ ઊભું કરશે નહીં, જેનો અર્થ છે કે ખાલી કરાવવાની કોઈ જરૂર નથી.
• ન્યુક્લિયર રિએક્ટરથી વિપરીત, ફ્યુઝન રિએક્ટર કિરણોત્સર્ગી કચરો ઉત્પન્ન કરે છે જેનું અર્ધ જીવન ટૂંકું હોય છે, એટલે કે તે ઝડપથી ક્ષીણ થાય છે. ઉપરાંત, થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં કોઈ દહન ઉત્પાદનો નથી.
• ફ્યુઝન રિએક્ટરને એવી સામગ્રીની જરૂર હોતી નથી જેનો ઉપયોગ પરમાણુ શસ્ત્રો માટે પણ થાય છે. આ પરમાણુ રિએક્ટરની જરૂરિયાતો માટે સામગ્રીની પ્રક્રિયા કરીને પરમાણુ શસ્ત્રોના ઉત્પાદનને આવરી લેવાની શક્યતાને દૂર કરે છે.

થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર - અંદરનું દૃશ્ય

જો કે, ત્યાં ઘણી તકનીકી ખામીઓ પણ છે જેનો સંશોધકો સતત સામનો કરે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રીટિયમના મિશ્રણના સ્વરૂપમાં રજૂ કરાયેલ ઇંધણના વર્તમાન સંસ્કરણને નવી તકનીકોના વિકાસની જરૂર છે. ઉદાહરણ તરીકે, જેઈટી થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં પરીક્ષણોની પ્રથમ શ્રેણીના અંતે, જે અત્યાર સુધીનું સૌથી મોટું છે, રિએક્ટર એટલું કિરણોત્સર્ગી બની ગયું કે પ્રયોગને પૂર્ણ કરવા માટે વિશેષ રોબોટિક જાળવણી પ્રણાલીના વિકાસની જરૂર પડી. થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરના સંચાલનમાં અન્ય નિરાશાજનક પરિબળ તેની કાર્યક્ષમતા છે - 20%, જ્યારે પરમાણુ પાવર પ્લાન્ટની કાર્યક્ષમતા 33-34% છે, અને થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ 40% છે.

ITER પ્રોજેક્ટનું નિર્માણ અને રિએક્ટરનું લોન્ચિંગ

ITER પ્રોજેક્ટ 1985નો છે, જ્યારે સોવિયેત યુનિયને ટોકમાકની સંયુક્ત રચનાની દરખાસ્ત કરી હતી - ચુંબકીય કોઇલ સાથેનો ટોરોઇડલ ચેમ્બર જે ચુંબકનો ઉપયોગ કરીને પ્લાઝ્માને પકડી શકે છે, જેનાથી થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયા થવા માટે જરૂરી પરિસ્થિતિઓનું નિર્માણ થાય છે. 1992 માં, ITER ના વિકાસ પર એક ચતુષ્પક્ષીય કરાર પર હસ્તાક્ષર કરવામાં આવ્યા હતા, જેમાં પક્ષકારો EU, USA, રશિયા અને જાપાન હતા. 1994 માં, કઝાખસ્તાન પ્રજાસત્તાક પ્રોજેક્ટમાં જોડાયો, 2001 માં - કેનેડા, 2003 માં - દક્ષિણ કોરિયા અને ચીન, 2005 માં - ભારત. 2005 માં, રિએક્ટરના નિર્માણ માટેનું સ્થાન નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું - કેડારાચે ન્યુક્લિયર એનર્જી રિસર્ચ સેન્ટર, ફ્રાન્સ.

ફાઉન્ડેશન માટે ખાડો તૈયાર કરીને રિએક્ટરનું બાંધકામ શરૂ થયું. તેથી ખાડાના પરિમાણો 130 x 90 x 17 મીટર હતા. સમગ્ર ટોકામક સંકુલનું વજન 360,000 ટન હશે, જેમાંથી 23,000 ટન તોકામેક જ છે.

ITER કોમ્પ્લેક્સના વિવિધ ઘટકોને વિકસાવવામાં આવશે અને સમગ્ર વિશ્વમાંથી બાંધકામ સાઇટ પર પહોંચાડવામાં આવશે. તેથી 2016 માં, પોલોઇડલ કોઇલ માટેના વાહકનો ભાગ રશિયામાં વિકસાવવામાં આવ્યો હતો, જે પછી ચીનને મોકલવામાં આવ્યો હતો, જે પોતે કોઇલનું ઉત્પાદન કરશે.

દેખીતી રીતે, આવા મોટા પાયે કામ ગોઠવવા માટે બિલકુલ સરળ નથી; ઘણા દેશો વારંવાર પ્રોજેક્ટ શેડ્યૂલને અનુસરવામાં નિષ્ફળ રહ્યા છે, જેના પરિણામે રિએક્ટરનું લોન્ચિંગ સતત સ્થગિત કરવામાં આવ્યું હતું. તેથી, ગયા વર્ષના (2016) જૂનના સંદેશા અનુસાર: "પ્રથમ પ્લાઝ્માની રસીદ ડિસેમ્બર 2025 માટે આયોજન કરવામાં આવ્યું છે."

ITER ટોકમાકની ઓપરેટિંગ મિકેનિઝમ

"ટોકામક" શબ્દ રશિયન ટૂંકાક્ષર પરથી આવ્યો છે જેનો અર્થ થાય છે "ચુંબકીય કોઇલ સાથે ટોરોઇડલ ચેમ્બર."

ટોકમાકનું હૃદય તેની ટોરસ આકારની વેક્યૂમ ચેમ્બર છે. અંદર, અતિશય તાપમાન અને દબાણ હેઠળ, હાઇડ્રોજન ઇંધણ વાયુ પ્લાઝ્મા બની જાય છે - ગરમ, વિદ્યુત ચાર્જ થયેલ ગેસ. જેમ જાણીતું છે, તારાઓની દ્રવ્યને પ્લાઝ્મા દ્વારા રજૂ કરવામાં આવે છે, અને સૌર કોરમાં થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ એલિવેટેડ તાપમાન અને દબાણની સ્થિતિમાં ચોક્કસપણે થાય છે. પ્લાઝ્માની રચના, જાળવણી, કમ્પ્રેશન અને હીટિંગ માટેની સમાન પરિસ્થિતિઓ વેક્યૂમ જહાજની આસપાસ સ્થિત વિશાળ ચુંબકીય કોઇલ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. ચુંબકનો પ્રભાવ જહાજની દિવાલોમાંથી ગરમ પ્લાઝ્માને મર્યાદિત કરશે.

પ્રક્રિયા શરૂ થાય તે પહેલાં, વેક્યૂમ ચેમ્બરમાંથી હવા અને અશુદ્ધિઓ દૂર કરવામાં આવે છે. મેગ્નેટિક સિસ્ટમ્સ કે જે પ્લાઝ્માને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરશે તે પછી ચાર્જ કરવામાં આવે છે અને વાયુયુક્ત બળતણ રજૂ કરવામાં આવે છે. જ્યારે વાસણમાંથી શક્તિશાળી વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે, ત્યારે ગેસ વિદ્યુત રીતે વિભાજિત થાય છે અને આયનોઈઝ્ડ બને છે (એટલે ​​​​કે, ઇલેક્ટ્રોન અણુઓને છોડી દે છે) અને પ્લાઝ્મા બનાવે છે.

પ્લાઝ્મા કણો સક્રિય થાય છે અને અથડાય છે, તેઓ પણ ગરમ થવા લાગે છે. આસિસ્ટેડ હીટિંગ તકનીકો પ્લાઝ્માને ગલન તાપમાન (150 થી 300 મિલિયન °C) સુધી લાવવામાં મદદ કરે છે. આ ડિગ્રી સુધી "ઉત્તેજિત" કણો અથડામણ પર તેમના કુદરતી વિદ્યુતચુંબકીય પ્રતિકૂળતાને દૂર કરી શકે છે, આવી અથડામણના પરિણામે પ્રચંડ માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે.

ટોકમાક ડિઝાઇનમાં નીચેના ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે:

વેક્યુમ જહાજ

("ડોનટ") એ સ્ટેનલેસ સ્ટીલની બનેલી ટોરોઇડલ ચેમ્બર છે. તેનો મોટો વ્યાસ 19 મીટર છે, અને તેની ઊંચાઈ 11 મીટર છે, અને તેનું વજન 5,000 ટનથી વધુ છે શીતક દિવાલો વચ્ચે ફરશે, જે નિસ્યંદિત પાણી હશે. પાણીના દૂષણને ટાળવા માટે, ચેમ્બરની અંદરની દિવાલને ધાબળાની મદદથી કિરણોત્સર્ગી કિરણોત્સર્ગથી સુરક્ષિત કરવામાં આવે છે.

ધાબળો

("ધાબળો") - ચેમ્બરની આંતરિક સપાટીને આવરી લેતા 440 ટુકડાઓ ધરાવે છે. ભોજન સમારંભનો કુલ વિસ્તાર 700m2 છે. દરેક ટુકડો એક પ્રકારની કેસેટ છે, જેનું શરીર તાંબાનું બનેલું છે, અને આગળની દિવાલ દૂર કરી શકાય તેવી અને બેરિલિયમની બનેલી છે. કેસેટના પરિમાણો 1x1.5 મીટર છે, અને દળ 4.6 ટન કરતાં વધુ નથી આવી બેરિલિયમ કેસેટ્સ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન રચાયેલા ઉચ્ચ-ઊર્જા ન્યુટ્રોનને ધીમું કરશે. ન્યુટ્રોન મધ્યસ્થતા દરમિયાન, ઠંડક પ્રણાલી દ્વારા ગરમી છોડવામાં આવશે અને દૂર કરવામાં આવશે. એ નોંધવું જોઇએ કે રિએક્ટર ઓપરેશનના પરિણામે બનેલી બેરિલિયમ ધૂળ બેરિલિયમ નામના ગંભીર રોગનું કારણ બની શકે છે અને તેની કાર્સિનોજેનિક અસર પણ છે. આ કારણોસર, સંકુલમાં કડક સુરક્ષા પગલાં વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે.

વિભાગમાં Tokamak. પીળો - સોલેનોઇડ, નારંગી - ટોરોઇડલ ફીલ્ડ (TF) અને પોલોઇડલ ફીલ્ડ (PF) ચુંબક, વાદળી - ધાબળો, આછો વાદળી - VV - વેક્યુમ વેસલ, જાંબલી - ડાયવર્ટર

પોલોઇડલ પ્રકારનું ("એશટ્રે") એ એક ઉપકરણ છે જેનું મુખ્ય કાર્ય તેની સાથે ધાબળાથી ઢંકાયેલ ચેમ્બરની દિવાલોને ગરમ કરવા અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે ગંદકીના પ્લાઝમાને "સાફ" કરવાનું છે. જ્યારે આવા દૂષણો પ્લાઝ્મામાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે તેઓ તીવ્રપણે વિકિરણ કરવાનું શરૂ કરે છે, પરિણામે વધારાના કિરણોત્સર્ગના નુકસાન થાય છે. તે ટોકોમાકના તળિયે સ્થિત છે અને, ચુંબકનો ઉપયોગ કરીને, પ્લાઝ્માના ઉપલા સ્તરોને (જે સૌથી વધુ દૂષિત છે) ઠંડક ચેમ્બરમાં દિશામાન કરે છે. અહીં પ્લાઝ્મા ઠંડુ થાય છે અને ગેસમાં ફેરવાય છે, ત્યારબાદ તેને ચેમ્બરની બહાર પમ્પ કરવામાં આવે છે. બેરિલિયમ ધૂળ, ચેમ્બરમાં પ્રવેશ્યા પછી, પ્લાઝ્મામાં પાછા આવવા માટે વ્યવહારીક રીતે અસમર્થ છે. આમ, પ્લાઝ્મા દૂષણ માત્ર સપાટી પર જ રહે છે અને ઊંડે સુધી પ્રવેશતું નથી.

ક્રાયોસ્ટેટ

- ટોકોમાકનો સૌથી મોટો ઘટક, જે 16,000 એમ 2 (29.3 x 28.6 મીટર) ની વોલ્યુમ અને 3,850 ટનના સમૂહ સાથેનો સ્ટેનલેસ સ્ટીલ શેલ છે, જે ક્રાયોસ્ટેટની અંદર સ્થિત હશે, અને તે પોતે જ સેવા આપે છે ટોકામક અને બહારના વાતાવરણ વચ્ચેના અવરોધ તરીકે. તેની આંતરિક દિવાલો પર 80 K (-193.15 °C) ના તાપમાને નાઇટ્રોજનનું પરિભ્રમણ કરીને ઠંડુ થર્મલ સ્ક્રીન હશે.

મેગ્નેટિક સિસ્ટમ

- તત્વોનો સમૂહ જે શૂન્યાવકાશ વાસણની અંદર પ્લાઝમાને સમાવી અને નિયંત્રિત કરવા માટે સેવા આપે છે. તે 48 તત્વોનો સમૂહ છે:

• ટોરોઇડલ ફીલ્ડ કોઇલ વેક્યુમ ચેમ્બરની બહાર અને ક્રાયોસ્ટેટની અંદર સ્થિત છે. તેઓ 18 ટુકડાઓમાં પ્રસ્તુત છે, દરેક 15 x 9 મીટરનું અને આશરે 300 ટન વજન ધરાવે છે, આ કોઇલ પ્લાઝ્મા ટોરસની આસપાસ 11.8 ટેસ્લાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે અને 41 GJ ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે.
• પોલોઇડલ ફીલ્ડ કોઇલ - ટોરોઇડલ ફીલ્ડ કોઇલની ટોચ પર અને ક્રાયોસ્ટેટની અંદર સ્થિત છે. આ કોઇલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર પેદા કરવા માટે જવાબદાર છે જે પ્લાઝ્મા માસને ચેમ્બરની દિવાલોથી અલગ કરે છે અને એડિબેટિક હીટિંગ માટે પ્લાઝમાને સંકુચિત કરે છે. આવી કોઇલની સંખ્યા 6 છે. બે કોઇલનો વ્યાસ 24 મીટર અને 400 ટનનો સમૂહ છે.
• કેન્દ્રીય સોલેનોઇડ ટોરોઇડલ ચેમ્બરના આંતરિક ભાગમાં અથવા તેના બદલે "ડોનટ હોલ" માં સ્થિત છે. તેના ઓપરેશનનું સિદ્ધાંત ટ્રાન્સફોર્મર જેવું જ છે, અને મુખ્ય કાર્ય પ્લાઝ્મામાં પ્રેરક પ્રવાહને ઉત્તેજિત કરવાનું છે.
• કરેક્શન કોઇલ શૂન્યાવકાશ પાત્રની અંદર, ધાબળો અને ચેમ્બરની દિવાલની વચ્ચે સ્થિત છે. તેમનું કાર્ય પ્લાઝ્માના આકારને જાળવવાનું છે, જે સ્થાનિક રીતે "બલ્ગિંગ" અને વહાણની દિવાલોને સ્પર્શ કરવામાં સક્ષમ છે. તમને પ્લાઝ્મા સાથે ચેમ્બરની દિવાલોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સ્તરને ઘટાડવાની મંજૂરી આપે છે, અને તેથી તેના દૂષણનું સ્તર, અને ચેમ્બરના વસ્ત્રોને પણ ઘટાડે છે.

ITER સંકુલનું માળખું

"ટૂંકમાં" ઉપર વર્ણવેલ ટોકમાક ડિઝાઇન એ ઘણા દેશોના પ્રયત્નો દ્વારા એસેમ્બલ કરવામાં આવેલી અત્યંત જટિલ નવીન પદ્ધતિ છે. જો કે, તેની સંપૂર્ણ કામગીરી માટે, ટોકામકની નજીક સ્થિત ઇમારતોનું સંપૂર્ણ સંકુલ જરૂરી છે. તેમની વચ્ચે:

• નિયંત્રણ, ડેટા એક્સેસ અને કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ - CODAC. ITER સંકુલની સંખ્યાબંધ ઇમારતોમાં સ્થિત છે.
• બળતણ સંગ્રહ અને બળતણ સિસ્ટમ - ટોકામેકને બળતણ પહોંચાડવાનું કામ કરે છે.
• વેક્યુમ સિસ્ટમ - ચારસોથી વધુ વેક્યૂમ પંપ ધરાવે છે, જેનું કાર્ય થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો તેમજ વેક્યૂમ ચેમ્બરમાંથી વિવિધ દૂષકોને બહાર કાઢવાનું છે.
• ક્રાયોજેનિક સિસ્ટમ - નાઇટ્રોજન અને હિલીયમ સર્કિટ દ્વારા રજૂ થાય છે. હિલીયમ સર્કિટ ટોકમાકમાં તાપમાનને સામાન્ય બનાવશે, જેનું કાર્ય (અને તેથી તાપમાન) સતત થતું નથી, પરંતુ કઠોળમાં. નાઇટ્રોજન સર્કિટ ક્રાયોસ્ટેટના હીટ શિલ્ડ અને હિલીયમ સર્કિટને ઠંડુ કરશે. પાણીની ઠંડક પ્રણાલી પણ હશે, જેનો ઉદ્દેશ્ય ધાબળાની દિવાલોનું તાપમાન ઘટાડવાનો છે.
• વીજ પુરવઠો. ટોકામેકને સતત કામ કરવા માટે અંદાજે 110 મેગાવોટ ઊર્જાની જરૂર પડશે. આ હાંસલ કરવા માટે, કિલોમીટર લાંબી પાવર લાઇન સ્થાપિત કરવામાં આવશે અને તેને ફ્રેન્ચ ઔદ્યોગિક નેટવર્ક સાથે જોડવામાં આવશે. તે યાદ કરવા યોગ્ય છે કે ITER પ્રાયોગિક સુવિધા ઉર્જા ઉત્પાદન માટે પ્રદાન કરતી નથી, પરંતુ તે માત્ર વૈજ્ઞાનિક હિતોમાં કાર્ય કરે છે.

ITER ભંડોળ

આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર ITER એ એકદમ ખર્ચાળ ઉપક્રમ છે, જેનો પ્રારંભિક અંદાજ $12 બિલિયન હતો, જેમાં રશિયા, યુએસએ, કોરિયા, ચીન અને ભારતનો હિસ્સો 1/11, જાપાન 2/11 અને EU 4 માટે છે. /11. બાદમાં આ રકમ વધીને $15 બિલિયન થઈ ગઈ. તે નોંધનીય છે કે સંકુલ માટે જરૂરી સાધનોના પુરવઠા દ્વારા ધિરાણ થાય છે, જે દરેક દેશમાં વિકસિત છે. આમ, રશિયા ધાબળા, પ્લાઝ્મા હીટિંગ ડિવાઇસ અને સુપરકન્ડક્ટીંગ મેગ્નેટ સપ્લાય કરે છે.

પ્રોજેક્ટ પરિપ્રેક્ષ્ય

આ ક્ષણે, ITER સંકુલનું બાંધકામ અને ટોકામેક માટે જરૂરી તમામ ઘટકોનું ઉત્પાદન ચાલી રહ્યું છે. 2025 માં ટોકામેકના આયોજિત પ્રક્ષેપણ પછી, પ્રયોગોની શ્રેણી શરૂ થશે, જેના પરિણામોના આધારે સુધારણાની જરૂર હોય તેવા પાસાઓની નોંધ લેવામાં આવશે. આઇટીઇઆરના સફળ કમિશનિંગ પછી, ડેમો (ડેમોનસ્ટ્રેશન પાવર પ્લાન્ટ) નામના થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પર આધારિત પાવર પ્લાન્ટ બનાવવાની યોજના છે. ડેમોનો ધ્યેય ફ્યુઝન પાવરની કહેવાતી "વ્યાપારી અપીલ" દર્શાવવાનો છે. જો ITER માત્ર 500 મેગાવોટ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે, તો ડેમો સતત 2 ગીગાવોટ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપશે.

જો કે, તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે ITER પ્રાયોગિક સુવિધા ઉર્જા ઉત્પન્ન કરશે નહીં, અને તેનો હેતુ સંપૂર્ણપણે વૈજ્ઞાનિક લાભો મેળવવાનો છે. અને જેમ તમે જાણો છો, આ અથવા તે ભૌતિક પ્રયોગ માત્ર અપેક્ષાઓ પૂરી કરી શકે છે, પરંતુ માનવતા માટે નવું જ્ઞાન અને અનુભવ પણ લાવી શકે છે.

અડધી સદી કરતા પણ વધુ સમયથી વિવિધ દેશોમાં સખત મહેનત ચાલી રહી છે. વૈજ્ઞાનિકો બીજા સૌથી મહત્વાકાંક્ષી ઉર્જા ભંડારની ચાવી શોધવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. તેઓ પાણીમાંથી ઉર્જા મેળવવા માંગે છે. ઘણા લોકો યોગ્ય રીતે થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટને માનવતાને હાઇડ્રોકાર્બન જાળમાંથી મુક્ત કરવાના એકમાત્ર માર્ગ તરીકે જુએ છે.

પદાર્થનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હોય છે, તેના કણો ઝડપથી આગળ વધે છે. પરંતુ પ્લાઝ્મામાં પણ, બે મુક્ત અણુ ન્યુક્લીઓ કોઈપણ પરિણામ વિના એકબીજા સાથે અથડાય છે. પરમાણુ મધ્યવર્તી કેન્દ્રના પરસ્પર પ્રતિકૂળ દળો ખૂબ મહાન છે. પરંતુ જો તમે પ્લાઝ્માનું તાપમાન સેંકડો મિલિયન ડિગ્રી સુધી વધારશો, તો ઝડપી કણોની ઉર્જા "વિકર્ષણ અવરોધ" કરતા વધારે બની શકે છે. પછી, બે હળવા અણુ ન્યુક્લિયસમાંથી, અથડામણ એક, ભારે ન્યુક્લિયસમાં પરિણમશે.

અને નવા પદાર્થનો જન્મ ઊર્જાના શક્તિશાળી પ્રકાશન સાથે થશે

હાઇડ્રોજન, પૃથ્વી પરના સૌથી હળવા તત્વ તરીકે, થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લેવા માટે ખાસ કરીને યોગ્ય છે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, ઓક્સિજન સાથે મળીને, સામાન્ય પાણી બનાવે છે તે હાઇડ્રોજન નહીં, પરંતુ તેનું ભારે ભાઈ ડ્યુટેરિયમ, જેનું અણુ વજન બમણું છે. તે ભારે પાણીમાંથી કાઢી શકાય છે, જે ઓક્સિજન સાથે જોડાય ત્યારે તે બને છે. પ્રકૃતિમાં, સામાન્ય પાણીના દર છ હજાર ટીપાં માટે, ભારે પાણીનું એક ટીપું હોય છે. શરૂઆતમાં એવું લાગે છે કે આ બહુ ઓછું છે, પરંતુ ગણતરીઓ બતાવે છે: એકલા આપણા ગ્રહના મહાસાગરોમાં લગભગ 38,000 અબજ ટન ભારે પાણી છે.

જો આપણે તેમાં છુપાયેલી ઊર્જાને અસરકારક રીતે બહાર કાઢવાનું શીખીશું, તો થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ્સને કારણે માનવતાને અબજો વર્ષો સુધી આવા અનામત પ્રદાન કરવામાં આવશે.

થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ (ભારે ન્યુક્લીની રચના અને ઊર્જાના પ્રકાશન સાથે પ્રકાશ અણુ ન્યુક્લીનું કહેવાતા સંયોજન) પૃથ્વી પર કૃત્રિમ રીતે હાથ ધરવામાં આવી છે. પરંતુ અત્યાર સુધી આ ત્વરિત, બેકાબૂ, વિનાશક પ્રતિક્રિયાઓ રહી છે - કુઝકીના માતા જેવા હાઇડ્રોજન (અથવા તેના બદલે, ડ્યુટેરિયમ) બોમ્બના વિસ્ફોટ. અને જો થર્મોન્યુક્લિયર શસ્ત્રો સાથે વસ્તુઓ સારી રીતે ચાલી રહી છે, તો શાંતિપૂર્ણ રિએક્ટર સાથે બધું એટલું સરળ નથી.

ઘણા દેશોના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ઔદ્યોગિક થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર બનાવવા અને તેના આધારે પાવર પ્લાન્ટ બનાવવાના હેતુથી આંતરરાષ્ટ્રીય સંશોધન કરી રહ્યા છે. આવા રિએક્ટર ઊર્જાના ખરેખર અખૂટ ભંડારમાં નિપુણતા પ્રાપ્ત કરવાનું શક્ય બનાવશે અને માનવતાને અસ્તિત્વના મૂળભૂત રીતે નવા સ્તરે લઈ જશે. આજે, હાલના રિએક્ટર (ટોકામક) ટૂંકા સમય માટે કામ કરે છે. સંશોધનના સમગ્ર સમયગાળા દરમિયાન, લગભગ 300 થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર બનાવવામાં આવ્યા હતા. માત્ર 2007માં પ્રથમ બ્રેક-ઇવન એનર્જી રિએક્શનનું ઉત્પાદન થયું હતું, જ્યારે ટોકમાકે વપરાશ કરતા એક ક્વાર્ટર (1:1.25) વધુ ઊર્જાનું ઉત્પાદન કર્યું હતું.

નજીકના ભવિષ્યમાં આ રેશિયો વધારીને 1:50 કરવાનું આયોજન છે. આ સંદર્ભમાં, ટોકમાક્સને માત્ર પ્રાયોગિક તરીકે જ ગણી શકાય, પરંતુ ઔદ્યોગિક સ્થાપનો તરીકે નહીં. આધુનિક વિજ્ઞાનના તમામ તકનીકી પડકારોમાં, ઔદ્યોગિક થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનના મુદ્દાને, અતિશયોક્તિ વિના, સૌથી મહત્વાકાંક્ષી ઉપક્રમ કહી શકાય, જે ઉત્પાદન, ઇકોલોજી, બાંધકામ, કૃષિ અને પરિવહન વિશેના વિચારોમાં ક્રાંતિ લાવવા સક્ષમ છે.

થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન વિશ્વના રાજકીય અને આર્થિક નકશાને ધરમૂળથી ફરીથી દોરવામાં સક્ષમ છે. જો કોઈપણ દેશ પાસે સ્વચ્છ ઉર્જાનો અમર્યાદિત સ્ત્રોત હોય, તો રણ ટૂંક સમયમાં ખીલશે, અને ગેસોલિન અને ગેસનો ત્યાગ કરવો પડશે. ઉર્જા-સઘન પ્રક્રિયાઓ, જેમ કે ધાતુની ગંધ અથવા એલ્યુમિનિયમ ઉત્પાદન, ગમે ત્યાં કરી શકાય છે. ધાતુઓ અને પદાર્થોની અગાઉની બિનલાભકારી થાપણો કાઢવા અને વિકસાવવાનું શક્ય બનશે.

પરિવહનના નવા ઝડપી અને વિચિત્ર મોડ્સ દેખાશે

ખરેખર, એક પણ શોધ બદલાઈ નથી અને આપણા વિશ્વને થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર, આપણા નાના પૃથ્વીના સૂર્યની જેમ બદલશે. તે સ્પષ્ટ છે કે ઔદ્યોગિક થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનના વિકાસ પર બ્રેક માત્ર વિજ્ઞાન જ નથી. મૂળભૂત સંશોધન ચાલી રહ્યું છે, પરંતુ તે અસફળ છે એમ કહી શકાય નહીં. જો કે, શ્રેણીમાં કાર્યકારી એકમને રજૂ કરવાનો મુદ્દો કાચા માલ અને પ્રોસેસિંગ કોર્પોરેશનોની સૌથી શક્તિશાળી લોબીનો સામનો કરે છે. તે ધ્યાનમાં લેવા યોગ્ય છે કે ઘણા તેલ ઉત્પાદક સંઘોના બજેટ ઘણા દેશોના બજેટ કરતાં વધી જાય છે. અને આ રાક્ષસો તેમની ખગોળીય આવક અને શક્તિ ગુમાવવાના નથી.

તેથી, ભલે તે ગમે તેટલું દુઃખદાયક લાગે, આપણે ઓપરેટિંગ થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર જોશું, અને તેનાથી પણ વધુ એક પાવર પ્લાન્ટ, કાં તો તેલ અને ગેસના થાક દ્વારા અથવા સમાજના મૂડીવાદી મોડેલના થાક દ્વારા. તદુપરાંત, તેલ અને ગેસના અંત પછી પણ, ઊર્જા લોબી દરેકને અમર્યાદિત ઊર્જાની ઍક્સેસ મેળવવાની મંજૂરી આપે તેવી શક્યતા નથી. અને જો એમ હોય, તો પછી એક ઉદાસી નિષ્કર્ષ પોતે સૂચવે છે - મૂડીવાદીઓ દ્વારા થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ બનાવી અને ઉત્પાદનમાં મૂકી શકાતું નથી. તે માત્ર સમાજવાદી સમાજમાં જ સાકાર થઈ શકે છે. કોર્પોરેટરો માટે, આવા રિએક્ટર જીવલેણ જોખમી છે અને તેના પર કામ ક્યારેય પૂર્ણ થશે નહીં.

ફક્ત સંકુલ વિશે - વીજળી ઉત્પાદન માટે ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ

• છબીઓ, ચિત્રો, ફોટોગ્રાફ્સની ગેલેરી.
• થર્મોન્યુક્લિયર પાવર પ્લાન્ટ્સ - ફંડામેન્ટલ્સ, તકો, સંભાવનાઓ, વિકાસ.
• રસપ્રદ તથ્યો, ઉપયોગી માહિતી.
• લીલા સમાચાર - ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ.
• સામગ્રી અને સ્ત્રોતોની લિંક્સ - વીજળી ઉત્પાદન માટે ફ્યુઝન પાવર પ્લાન્ટ.

ફ્યુઝન રિએક્ટર

ફ્યુઝન રિએક્ટર

હાલમાં વિકસાવવામાં આવી રહી છે. (80s) પર પ્રકાશના સંશ્લેષણની પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ઊર્જા મેળવવા માટેનું ઉપકરણ. ખૂબ ઊંચા તાપમાને (=108 K) બનતું ન્યુક્લી. મૂળભૂત થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓએ જે જરૂરિયાત સંતોષવી જોઈએ તે એ છે કે થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે ઉર્જાનું પ્રકાશન બાહ્ય સ્ત્રોતોમાંથી ઉર્જા ખર્ચની ભરપાઈ કરતાં વધુ છે. પ્રતિક્રિયા જાળવવા માટેના સ્ત્રોતો.

T. r ના બે પ્રકાર છે. પ્રથમ પ્રકારમાં ટીઆરનો સમાવેશ થાય છે, બાહ્યથી ક્રિમીઆ જરૂરી છે. માત્ર થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝનના ઇગ્નીશન માટેના સ્ત્રોતો. પ્રતિક્રિયાઓ વધુ પ્રતિક્રિયાઓને ફ્યુઝન દરમિયાન પ્લાઝમામાં છોડવામાં આવતી ઊર્જા દ્વારા સમર્થન આપવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયાઓ; ઉદાહરણ તરીકે, ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ મિશ્રણમાં, પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન રચાયેલી a-કણોની ઊર્જા ઉચ્ચ પ્લાઝ્મા તાપમાન જાળવવા માટે વપરાય છે. સ્થિર ઓપરેટિંગ મોડમાં T.r. એ-કણો દ્વારા વહન કરવામાં આવતી ઊર્જા ઊર્જા માટે વળતર આપે છે. પ્લાઝ્માનું નુકસાન, મુખ્યત્વે પ્લાઝ્મા અને રેડિયેશનની થર્મલ વાહકતાને કારણે. આ પ્રકારના ટી. આર. લાગુ પડે છે, ઉદાહરણ તરીકે,.

અન્ય પ્રકારના ટી. આર. રિએક્ટર્સમાં રિએક્ટરનો સમાવેશ થાય છે જેમાં એ-પાર્ટિકલ્સના સ્વરૂપમાં છોડવામાં આવતી ઊર્જા પ્રતિક્રિયાઓના દહનને જાળવવા માટે પૂરતી નથી, પરંતુ બાહ્ય સ્ત્રોતોમાંથી ઊર્જા જરૂરી છે. સ્ત્રોતો. આ તે રિએક્ટરમાં થાય છે જેમાં ઉર્જાનું સ્તર ઊંચું હોય છે. નુકસાન, દા.ત. ચુંબકીય જાળ ખોલો.

ટી.આર. ચુંબકીય સાથે સિસ્ટમના આધારે બનાવી શકાય છે. પ્લાઝ્મા કેદ, જેમ કે ટોકમાક, ઓપન મેગ્નેટિક. ટ્રેપ, વગેરે, અથવા ઇનર્શિયલ પ્લાઝ્મા કેદવાળી સિસ્ટમો, જ્યારે પ્લાઝ્મામાં ટૂંકા સમયમાં ઊર્જા દાખલ કરવામાં આવે છે (10-8-10-7 સે) પ્રતિક્રિયાઓની ઘટના અને જાળવણી માટે. ટી.આર. ચુંબકીય સાથે પ્લાઝ્મા કેદ અર્ધ-સ્થિર અથવા સ્થિર સ્થિતિમાં કામ કરી શકે છે. ઇનર્શિયલ પ્લાઝ્મા કેદના કિસ્સામાં ટી. આર. ટૂંકા પલ્સ મોડમાં કામ કરવું જોઈએ.

ટી.આર. ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પાવર એમ્પ્લીફિકેશન (ગુણવત્તા પરિબળ) Q, રિએક્ટરમાં પ્રાપ્ત થર્મલ પાવર અને તેના ઉત્પાદનના પાવર ખર્ચના ગુણોત્તર સમાન. થર્મલ ટી.આર. ફ્યુઝન દરમિયાન પ્રકાશિત શક્તિનો સમાવેશ થાય છે. પ્લાઝ્મામાં પ્રતિક્રિયાઓ, અને કહેવાતી શક્તિ પ્રકાશિત થાય છે. ટીઆર ધાબળો - પ્લાઝ્માની આસપાસનો એક ખાસ શેલ, જે થર્મોન્યુક્લિયર ન્યુક્લી અને ન્યુટ્રોનની ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. અન્ય ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓ કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયા દરને કારણે ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ મિશ્રણ પર કામ કરતી સૌથી વધુ આશાસ્પદ તકનીક દેખાય છે.

ટી.આર. ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ બળતણ પર, ધાબળાની રચનાના આધારે, તે "શુદ્ધ" અથવા સંકર હોઈ શકે છે. "શુદ્ધ" ટી. આર. નું બ્લેન્કેટ. લિ સમાવે છે; તેમાં, ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ, તે ઉત્પન્ન થાય છે જે ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ પ્લાઝ્મામાં "બળે છે", અને થર્મોન્યુક્લિયર્સની ઊર્જા વધે છે. 17.6 થી 22.4 MeV સુધીની પ્રતિક્રિયાઓ. વર્ણસંકર ટી. આર.ના ધાબળામાં. માત્ર ટ્રીટિયમ જ ઉત્પન્ન થતું નથી, પણ એવા ઝોન પણ છે જેમાં જ્યારે 238U મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે 239Pu મેળવી શકાય છે (જુઓ ન્યુક્લિયર રિએક્ટર). તે જ સમયે, લગભગ સમાન ધાબળામાં ઊર્જા છોડવામાં આવે છે. એક થર્મોન્યુક્લિયર દીઠ 140 MeV. . આમ, વર્ણસંકર ટી. આર. "શુદ્ધ" પરમાણુ રિએક્ટર કરતાં લગભગ છ ગણી વધુ ઊર્જા મેળવવી શક્ય છે, પરંતુ પહેલાના ભાગમાં ફિસિલ રેડિયોએક્ટ્સની હાજરી છે. ઇન-ઇન એક વાતાવરણ બનાવે છે જેમાં ઝેર હોય છે. ફિશન રિએક્ટર.

ભૌતિક જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. એડિટર-ઇન-ચીફ એ.એમ. પ્રોખોરોવ. 1983 .

ફ્યુઝન રિએક્ટર

1990 ના દાયકામાં વિકસિત. ખૂબ ઊંચા તાપમાને (10 8 K) પ્લાઝમામાં થતી પ્રકાશ અણુ ન્યુક્લીની ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓને કારણે ઊર્જા મેળવવા માટેનું ઉપકરણ. મૂળભૂત ટી.આર.એ જે જરૂરિયાત સંતોષવી જોઈએ તે એ છે કે પરિણામે ઉર્જા છૂટે છે થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓ(TP) બાહ્ય સ્ત્રોતોમાંથી ઊર્જા ખર્ચ માટે વળતર કરતાં વધુ. પ્રતિક્રિયા જાળવવા માટેના સ્ત્રોતો.

T. r ના બે પ્રકાર છે. પ્રથમમાં રિએક્ટરનો સમાવેશ થાય છે, જે બાહ્ય સ્ત્રોતોમાંથી ઊર્જા ઉત્પન્ન કરે છે. સ્ત્રોતો માત્ર TP ના ઇગ્નીશન માટે જરૂરી છે. આગળની પ્રતિક્રિયાઓને TP ખાતે પ્લાઝ્મામાં છોડવામાં આવતી ઉર્જા દ્વારા સમર્થન મળે છે, ઉદાહરણ તરીકે. ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ મિશ્રણમાં, પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન રચાયેલી a-કણોની ઊર્જા ઉચ્ચ તાપમાન જાળવવા માટે વપરાય છે. 3 He સાથે ડ્યુટેરિયમના મિશ્રણમાં, તમામ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની ઉર્જા, એટલે કે એ-પાર્ટિકલ્સ અને પ્રોટોન, જરૂરી પ્લાઝ્મા તાપમાન જાળવવા માટે ખર્ચવામાં આવે છે. સ્થિર ઓપરેટિંગ મોડમાં T.r. ઊર્જા જે ચાર્જ વહન કરે છે. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો, ઊર્જા માટે વળતર આપે છે. પ્લાઝ્માનું નુકસાન મુખ્યત્વે આના કારણે થાય છે પ્લાઝ્મા થર્મલ વાહકતા અને રેડિયેશન. આવા રિએક્ટર કહેવામાં આવે છે સ્વ-ટકાઉ થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાના ઇગ્નીશન સાથે રિએક્ટર (જુઓ. ઇગ્નીશન માપદંડ).આવા T.r.નું ઉદાહરણ: tokamak, તારાઓની.

અન્ય પ્રકારના ટી. આર. રિએક્ટર્સમાં રિએક્ટરનો સમાવેશ થાય છે જેમાં ચાર્જના રૂપમાં પ્લાઝમામાં છોડવામાં આવતી ઊર્જા પ્રતિક્રિયાઓના કમ્બશનને જાળવવા માટે અપૂરતી હોય છે. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો, પરંતુ ઊર્જા બાહ્ય સ્ત્રોતોમાંથી જરૂરી છે. સ્ત્રોતો. આવા રિએક્ટરને સામાન્ય રીતે થર્મોન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાઓના કમ્બશનને ટેકો આપતા રિએક્ટર કહેવામાં આવે છે. આ તે T. નદીઓમાં થાય છે જ્યાં ઊર્જા વધુ હોય છે. નુકસાન, દા.ત. ઓપન મેગ. ટ્રેપ, ટોકામેક, પ્લાઝ્મા ઘનતા અને ઇગ્નીશન કર્વ ટીપીની નીચે તાપમાન સાથેના મોડમાં કાર્ય કરે છે. આ બે પ્રકારના રિએક્ટરમાં તમામ સંભવિત પ્રકારના T. r.નો સમાવેશ થાય છે, જે ચુંબકીય સાથેની સિસ્ટમના આધારે બનાવી શકાય છે. પ્લાઝ્મા કેદ (ટોકામક, સ્ટેલેરેટર, ઓપન મેગ્નેટિક ટ્રેપ, વગેરે) અથવા સિસ્ટમો સાથે જડતી પકડપ્લાઝમા

આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર પ્રાયોગિક રિએક્ટર ITER: 1 - કેન્દ્રિય; 2 - ધાબળો - ; 3 - પ્લાઝમા 4 - વેક્યુમ દિવાલ; 5 - પમ્પિંગ પાઇપલાઇન; 6- ક્રિઓસ્ટેટ; 7- સક્રિય નિયંત્રણ કોઇલ; 8 - toroidal ચુંબકીય ક્ષેત્ર કોઇલ; 9 - પ્રથમ દિવાલ; 10 - ડાયવર્ટર પ્લેટો; 11 - પોલોઇડલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર કોઇલ.

જડતા પ્લાઝ્મા કેદ સાથેનું રિએક્ટર એ હકીકત દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે કે ટૂંકા સમયમાં (10 -8 -10 -7 સે) ઊર્જા તેમાં ક્યાં તો લેસર રેડિયેશન અથવા સાપેક્ષ ઇલેક્ટ્રોન અથવા આયનોના બીમનો ઉપયોગ કરીને દાખલ કરવામાં આવે છે, જે તેની ઘટના અને જાળવણી માટે પૂરતી છે. ટી.પી. આવા રિએક્ટર ચુંબકવાળા રિએક્ટરથી વિપરીત માત્ર ટૂંકા પલ્સ મોડમાં જ કામ કરશે. પ્લાઝ્મા કેદ, જે અર્ધ-સ્થિર અથવા સ્થિર સ્થિતિમાં પણ કાર્ય કરી શકે છે.

ટી.આર. ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પાવર ગેઇન (ગુણવત્તા પરિબળ) પ્ર,રિએક્ટરની થર્મલ પાવર અને તેના ઉત્પાદનના પાવર ખર્ચના ગુણોત્તર સમાન. રિએક્ટરની થર્મલ પાવરમાં પ્લાઝ્મામાં ટીપી દરમિયાન છોડવામાં આવતી શક્તિ, કમ્બશન તાપમાન ટીપીને જાળવવા અથવા ટોકમાકના કિસ્સામાં પ્લાઝ્મામાં સ્થિર પ્રવાહ જાળવવા માટે પ્લાઝ્મામાં દાખલ કરવામાં આવતી શક્તિ અને પ્લાઝ્મામાં છોડવામાં આવતી શક્તિનો સમાવેશ થાય છે. પ્લાઝમા

T.r નો વિકાસ. ચુંબકીય સાથે રીટેન્શન ઇનર્શિયલ રીટેન્શન સિસ્ટમ્સ કરતાં વધુ અદ્યતન છે. આંતરરાષ્ટ્રીય થર્મોન્યુક્લિયર પ્રયોગની યોજના. ITER ટોકામેક રિએક્ટર, એક પ્રોજેક્ટ જે 1988 થી ચાર પક્ષો દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યો છે - યુએસએસઆર (1992 થી રશિયા), યુએસએ, યુરાટોમ દેશો અને જાપાન, આકૃતિમાં પ્રસ્તુત છે. ટી.આર. ધરાવે છે. પરિમાણો: મોટા પ્લાઝ્મા ત્રિજ્યા 8.1 મીટર; સરેરાશમાં નાના પ્લાઝ્મા ત્રિજ્યા. પ્લેન 3 મીટર; પ્લાઝ્મા ક્રોસ-સેક્શનનું વિસ્તરણ 1.6; ટોરોઇડલ મેગ. ધરી 5.7 ટેસ્લા પર; રેટેડ પ્લાઝ્મા 21 MA; ડીટી ઇંધણ 1500 મેગાવોટ સાથે રેટ કરેલ થર્મોન્યુક્લિયર પાવર. રિએક્ટરમાં ટ્રેસ હોય છે. મૂળભૂત ગાંઠો: કેન્દ્ર. સોલેનોઇડ આઈ, ઇલેક્ટ્રિક જેનું ક્ષેત્ર વહન કરે છે, વર્તમાનમાં વધારાને નિયંત્રિત કરે છે અને તેને વિશેષ સાથે જાળવે છે. સિસ્ટમની પૂર્તિ કરવામાં આવશે પ્લાઝ્મા હીટિંગ; પ્રથમ દિવાલ 9, કિનારીઓ પ્લાઝ્માનો સીધો સામનો કરે છે અને કિરણોત્સર્ગ અને તટસ્થ કણોના સ્વરૂપમાં ગરમીના પ્રવાહને જુએ છે; ધાબળો - રક્ષણ 2, કઈ ઘટના T. r નો અભિન્ન ભાગ. ડ્યુટેરિયમ-ટ્રાઇ-ટિયમ (ડીટી) ઇંધણ પર, કારણ કે પ્લાઝ્મામાં બળી ગયેલું ટ્રીટિયમ ધાબળામાં પુનઃઉત્પાદિત થાય છે. ટી.આર. ડીટી ઇંધણ પર, ધાબળાની સામગ્રીના આધારે, તે "શુદ્ધ" અથવા સંકર હોઈ શકે છે. "સ્વચ્છ" ટી. આર. લિ સમાવે છે; તેમાં, થર્મોન્યુક્લિયર ન્યુટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ, ટ્રીટિયમ ઉત્પન્ન થાય છે: 6 Li +nT+ 4 He+ 4.8 MeV, અને TP ઊર્જા 17.6 MeV થી 22.4 MeV સુધી વધે છે. ખાલી માં હાઇબ્રિડ ફ્યુઝન રિએક્ટરમાત્ર ટ્રીટિયમનું જ ઉત્પાદન થતું નથી, પરંતુ એવા ઝોન પણ છે કે જેમાં 239 પુ ઉત્પન્ન કરવા માટે કચરો 238 U મૂકવામાં આવે છે. તે જ સમયે, થર્મોન્યુક્લિયર ન્યુટ્રોન દીઠ 140 MeV જેટલી ઉર્જા ધાબળામાં મુક્ત થાય છે. T. o., સંકર T. r માં. "શુદ્ધ" T.R. કરતાં પ્રારંભિક ફ્યુઝન ઇવેન્ટ દીઠ આશરે છ ગણી વધુ ઉર્જા પ્રાપ્ત કરવી શક્ય છે, પરંતુ ફિસિલ રેડિયોએક્ટ્સના પ્રથમ કિસ્સામાં હાજરી. પદાર્થો રેડિયેશન બનાવે છે. સ્વર્ગ જેવું વાતાવરણ જે અસ્તિત્વમાં છે પરમાણુ રિએક્ટરવિભાગ

T.r માં. 3 He સાથે D ના મિશ્રણ પર બળતણ સાથે, ત્યાં કોઈ ધાબળો નથી, કારણ કે ટ્રીટિયમનું પુનઃઉત્પાદન કરવાની જરૂર નથી: D + 3 He 4 He (3.6 MeV) + p (14.7 MeV), અને બધી ઊર્જા ચાર્જનું સ્વરૂપ. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો. રેડિયેશન સંરક્ષણ ન્યુટ્રોન અને કિરણોત્સર્ગી કૃત્યોની ઊર્જાને શોષવા માટે રચાયેલ છે. કિરણોત્સર્ગ અને ગરમીમાં ઘટાડો અને કિરણોત્સર્ગ સુપરકન્ડક્ટિંગ ચુંબકમાં વહે છે. સ્થિર કામગીરી માટે સ્વીકાર્ય સ્તર સુધી સિસ્ટમ. ટોરોઇડલ મેગ્નેટ કોઇલ ક્ષેત્રો 8 ટોરોઇડલ મેગ્નેટ બનાવવા માટે સેવા આપો. ક્ષેત્રો અને Nb 3 Sn સુપરકન્ડક્ટર અને પ્રવાહી હિલીયમ (4.2 K) ના તાપમાને કાર્યરત કોપર મેટ્રિક્સનો ઉપયોગ કરીને સુપરકન્ડક્ટિંગ બનાવવામાં આવે છે. ઉચ્ચ-તાપમાનની સુપરકન્ડક્ટિવિટી મેળવવા માટેની ટેક્નોલોજીનો વિકાસ પ્રવાહી હિલીયમ સાથે કોઇલના ઠંડકને દૂર કરવાનું અને સસ્તી ઠંડક પદ્ધતિ પર સ્વિચ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે. પ્રવાહી નાઇટ્રોજન. રિએક્ટરની ડિઝાઇનમાં ખાસ ફેરફાર થશે નહીં. પોલોઇડલ ફીલ્ડ કોઇલ 11 મેગ્નેશિયમ સાથે સુપરકન્ડક્ટિંગ પણ છે. પ્લાઝ્મા વર્તમાન ક્ષેત્ર પોલોઇડલ ચુંબકીય ક્ષેત્રનું સંતુલન રૂપરેખાંકન બનાવે છે. એક અથવા બે-શૂન્ય પોલોઇડલ d i v e r t o r સાથેના ક્ષેત્રો 10, ચાર્જના પ્રવાહના સ્વરૂપમાં પ્લાઝ્મામાંથી ગરમી દૂર કરવા માટે સેવા આપે છે. કણો અને ડાયવર્ટર પ્લેટો પર તટસ્થ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો પમ્પિંગ માટે: હિલીયમ અને પ્રોટિયમ. T.r માં. ડી 3 હી ફ્યુઅલ સાથે, ડાયવર્ટર પ્લેટો ડાયરેક્ટ ચાર્જ એનર્જી કન્વર્ઝન માટે સિસ્ટમના ઘટકોમાંના એક તરીકે સેવા આપી શકે છે. વીજળીમાં પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો. ક્રાયોસ્ટેટ 6 વધુ અદ્યતન ઉચ્ચ-તાપમાન સુપરકન્ડક્ટરનો ઉપયોગ કરતી વખતે પ્રવાહી હિલીયમ અથવા ઉચ્ચ તાપમાનના તાપમાને સુપરકન્ડક્ટીંગ કોઇલને ઠંડુ કરવા માટે સેવા આપે છે. વેક્યુમ ચેમ્બર 4 અને પમ્પિંગનો અર્થ 5 રિએક્ટરના કાર્યકારી ચેમ્બરમાં ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશ મેળવવા માટે રચાયેલ છે, જેમાં પ્લાઝ્મા બનાવવામાં આવે છે. 3, અને ક્રાયોસ્ટેટ સહિત તમામ સહાયક વોલ્યુમોમાં.

થર્મોન્યુક્લિયર એનર્જીના નિર્માણ તરફના પ્રથમ પગલા તરીકે, થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે જે અન્ય ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓ કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયા દરને કારણે ડીટી મિશ્રણ પર કાર્ય કરે છે. ભવિષ્યમાં, ઓછી કિરણોત્સર્ગી ટી. આર બનાવવાની શક્યતા પર વિચાર કરવામાં આવી રહ્યો છે. D ના મિશ્રણ પર 3 He, જેમાં bas. ઊર્જા ચાર્જ વહન કરે છે. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો, અને ન્યુટ્રોન માત્ર DD અને DT પ્રતિક્રિયાઓમાં જ દેખાય છે જ્યારે DD પ્રતિક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થયેલા ટ્રીટિયમના બર્નઆઉટ દરમિયાન. પરિણામે, બાયોલ. ભય T. આર. દેખીતી રીતે, ન્યુક્લિયર ફિશન રિએક્ટરની તુલનામાં તીવ્રતાના ચારથી પાંચ ઓર્ડરથી ઘટાડી શકાય છે, ઔદ્યોગિક માટે કોઈ જરૂર નથી કિરણોત્સર્ગી પ્રક્રિયા સામગ્રી અને તેમના પરિવહન, કિરણોત્સર્ગી સામગ્રીનો નિકાલ ગુણાત્મક રીતે સરળ છે. કચરો જો કે, ભવિષ્યમાં પર્યાવરણને અનુકૂળ TR બનાવવાની સંભાવનાઓ. 3 સાથે D ના મિશ્રણ પર કાચા માલની સમસ્યાથી જટિલ નથી: કુદરતી. પૃથ્વી પર 3 હી આઇસોટોપની સાંદ્રતા 4 હી આઇસોટોપના મિલિયન દીઠ ભાગો છે. તેથી, કાચો માલ મેળવવાનો મુશ્કેલ પ્રશ્ન ઊભો થાય છે, દા.ત. તેને ચંદ્ર પરથી પહોંચાડીને.

આજે, ઘણા દેશો થર્મોન્યુક્લિયર સંશોધનમાં ભાગ લઈ રહ્યા છે. નેતાઓ યુરોપિયન યુનિયન, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, રશિયા અને જાપાન છે, જ્યારે ચીન, બ્રાઝિલ, કેનેડા અને કોરિયામાં કાર્યક્રમો ઝડપથી વિસ્તરી રહ્યા છે. શરૂઆતમાં, યુએસએ અને યુએસએસઆરમાં ફ્યુઝન રિએક્ટર પરમાણુ શસ્ત્રોના વિકાસ સાથે સંકળાયેલા હતા અને 1958માં જીનીવામાં યોજાયેલી એટોમ ફોર પીસ કોન્ફરન્સ સુધી વર્ગીકૃત રહ્યા હતા. સોવિયેત ટોકામકની રચના પછી, 1970 ના દાયકામાં પરમાણુ ફ્યુઝન સંશોધન "મોટું વિજ્ઞાન" બની ગયું. પરંતુ ઉપકરણોની કિંમત અને જટિલતા એ બિંદુ સુધી વધી કે જ્યાં આંતરરાષ્ટ્રીય સહકાર જ આગળ વધવાનો એકમાત્ર રસ્તો બની ગયો.

વિશ્વમાં થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટર

1970 ના દાયકાથી, ફ્યુઝન ઊર્જાનો વ્યવસાયિક ઉપયોગ સતત 40 વર્ષ જેટલો વિલંબિત થયો છે. જો કે, તાજેતરના વર્ષોમાં ઘણું બન્યું છે જેના પરિણામે આ સમયગાળો ટૂંકો થઈ શકે છે.

પ્રિન્સટન, યુએસએ ખાતે યુરોપિયન જેઈટી, બ્રિટીશ MAST અને TFTR પ્રાયોગિક ફ્યુઝન રિએક્ટર સહિત અનેક ટોકમાક્સ બનાવવામાં આવ્યા છે. આંતરરાષ્ટ્રીય ITER પ્રોજેક્ટ હાલમાં કેડારાચે, ફ્રાન્સમાં નિર્માણાધીન છે. જ્યારે તે 2020 માં કાર્યરત થશે ત્યારે તે સૌથી મોટો ટોકમાક હશે. 2030માં, ચીન CFETRનું નિર્માણ કરશે, જે ITERને વટાવી જશે. દરમિયાન, ચાઇના પ્રાયોગિક સુપરકન્ડક્ટિંગ ટોકમાક ઇસ્ટ પર સંશોધન કરી રહ્યું છે.

અન્ય પ્રકારનું ફ્યુઝન રિએક્ટર, સ્ટેલેટર પણ સંશોધકોમાં લોકપ્રિય છે. સૌથી મોટામાંની એક, LHD, 1998 માં જાપાનીઝ નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટમાં કામ શરૂ કર્યું. તેનો ઉપયોગ પ્લાઝ્મા કેદ માટે શ્રેષ્ઠ ચુંબકીય રૂપરેખાંકન શોધવા માટે થાય છે. જર્મન મેક્સ પ્લાન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટે 1988 અને 2002 ની વચ્ચે ગાર્ચિંગમાં વેન્ડેલસ્ટીન 7-એએસ રિએક્ટરમાં અને હાલમાં વેન્ડેલસ્ટીન 7-એક્સ રિએક્ટરમાં સંશોધન કર્યું હતું, જેના નિર્માણમાં 19 વર્ષથી વધુ સમય લાગ્યો હતો. અન્ય TJII સ્ટેલેરેટર મેડ્રિડ, સ્પેનમાં કાર્યરત છે. યુ.એસ.માં, પ્રિન્સટન લેબોરેટરી (PPPL), જેણે 1951માં આ પ્રકારનું પ્રથમ ફ્યુઝન રિએક્ટર બનાવ્યું હતું, તેણે 2008માં ખર્ચમાં વધારો અને ભંડોળના અભાવને કારણે NCSXનું બાંધકામ બંધ કરી દીધું હતું.

વધુમાં, ઇનર્શિયલ ફ્યુઝન સંશોધનમાં નોંધપાત્ર પ્રગતિ કરવામાં આવી છે. નેશનલ ન્યુક્લિયર સિક્યુરિટી એડમિનિસ્ટ્રેશન દ્વારા ભંડોળ પૂરું પાડવામાં આવેલ લિવરમોર નેશનલ લેબોરેટરી (LLNL) ખાતે $7 બિલિયનની નેશનલ ઇગ્નીશન ફેસિલિટી (NIF) નું બાંધકામ માર્ચ 2009 માં પૂર્ણ થયું હતું. ફ્રેન્ચ લેસર મેગાજૌલ (LMJ) એ ઓક્ટોબર 2014 માં કામગીરી શરૂ કરી હતી. ફ્યુઝન રિએક્ટર પરમાણુ ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાને ટ્રિગર કરવા માટે એક સેકન્ડના થોડા અબજમાં ભાગની અંદર થોડા મિલીમીટરના લક્ષ્ય સુધી લગભગ 2 મિલિયન જ્યૂલ પ્રકાશ ઊર્જા પહોંચાડતા લેસરોનો ઉપયોગ કરે છે. NIF અને LMJનું પ્રાથમિક મિશન રાષ્ટ્રીય લશ્કરી પરમાણુ કાર્યક્રમોના સમર્થનમાં સંશોધન છે.

ITER

1985માં, સોવિયેત સંઘે યુરોપ, જાપાન અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ સાથે સંયુક્ત રીતે નેક્સ્ટ જનરેશન ટોકમાક બનાવવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો. આ કામ IAEA ના આશ્રય હેઠળ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. 1988 અને 1990 ની વચ્ચે, ઇન્ટરનેશનલ થર્મોન્યુક્લિયર એક્સપેરિમેન્ટલ રિએક્ટર ITER માટે પ્રથમ ડિઝાઇન, જેનો લેટિનમાં અર્થ "પાથ" અથવા "સફર" પણ થાય છે, તે સાબિત કરવા માટે બનાવવામાં આવી હતી કે ફ્યુઝન તેના શોષણ કરતાં વધુ ઊર્જા ઉત્પન્ન કરી શકે છે. કેનેડા અને કઝાકિસ્તાને પણ ભાગ લીધો હતો, અનુક્રમે યુરાટોમ અને રશિયા દ્વારા મધ્યસ્થી.

છ વર્ષ પછી, ITER બોર્ડે સ્થાપિત ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ટેકનોલોજી પર આધારિત પ્રથમ વ્યાપક રિએક્ટર ડિઝાઇનને મંજૂરી આપી, જેની કિંમત $6 બિલિયન છે. પછી યુનાઈટેડ સ્ટેટ્સે કન્સોર્ટિયમમાંથી પીછેહઠ કરી, જેના કારણે તેમને ખર્ચ અડધો કરવા અને પ્રોજેક્ટ બદલવાની ફરજ પડી. પરિણામ ITER-FEAT છે, જેની કિંમત $3 બિલિયન છે પરંતુ તે સ્વ-ટકાઉ પ્રતિભાવ અને હકારાત્મક શક્તિ સંતુલન પ્રાપ્ત કરે છે.

2003 માં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ કન્સોર્ટિયમમાં ફરી જોડાયું, અને ચીને ભાગ લેવાની તેની ઇચ્છા જાહેર કરી. પરિણામે, 2005ના મધ્યમાં ભાગીદારો ફ્રાન્સના દક્ષિણમાં કેડારાચેમાં ITER બનાવવા માટે સંમત થયા. EU અને ફ્રાન્સે €12.8 બિલિયનનો અડધો હિસ્સો આપ્યો, જ્યારે જાપાન, ચીન, દક્ષિણ કોરિયા, યુએસ અને રશિયાએ 10% યોગદાન આપ્યું. જાપાને ઉચ્ચ તકનીકી ઘટકો પૂરા પાડ્યા, સામગ્રીનું પરીક્ષણ કરવા માટે રચાયેલ €1 બિલિયન IFMIF સુવિધા જાળવી રાખી, અને આગામી પરીક્ષણ રિએક્ટર બનાવવાનો અધિકાર ધરાવે છે. ITER ના કુલ ખર્ચમાં 10 વર્ષના બાંધકામ માટેના અડધા ખર્ચ અને 20 વર્ષના ઓપરેશન માટેના અડધા ખર્ચનો સમાવેશ થાય છે. 2005ના અંતમાં ભારત ITERનું સાતમું સભ્ય બન્યું.

ચુંબક સક્રિય ન થાય તે માટે હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગો 2018 માં શરૂ થવાના છે. ડી-ટી પ્લાઝ્માનો ઉપયોગ 2026 પહેલા અપેક્ષિત નથી.

ITERનું ધ્યેય વીજળી ઉત્પન્ન કર્યા વિના 50 મેગાવોટ કરતાં ઓછી ઇનપુટ પાવરનો ઉપયોગ કરીને 500 મેગાવોટ (ઓછામાં ઓછા 400 સે માટે) પેદા કરવાનું છે.

ડેમોનો બે ગીગાવોટ ડેમોસ્ટ્રેશન પાવર પ્લાન્ટ ચાલુ ધોરણે મોટા પાયે ઉત્પાદન કરશે. ડેમોની કલ્પનાત્મક ડિઝાઇન 2017 સુધીમાં પૂર્ણ થશે, બાંધકામ 2024 માં શરૂ થશે. લોન્ચ 2033 માં થશે.

જેઈટી

1978માં EU (Euratom, Sweden and Switzerland) એ સંયુક્ત યુરોપીયન પ્રોજેક્ટ JET યુકેમાં શરૂ કર્યો. જેઈટી આજે વિશ્વની સૌથી મોટી ઓપરેટિંગ ટોકમાક છે. જાપાનની નેશનલ ફ્યુઝન ઇન્સ્ટિટ્યૂટમાં સમાન JT-60 રિએક્ટર કાર્યરત છે, પરંતુ માત્ર JET જ ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ ઇંધણનો ઉપયોગ કરી શકે છે.

રિએક્ટર 1983 માં શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું, અને તે પહેલો પ્રયોગ બન્યો, જેના પરિણામે એક સેકન્ડ માટે 16 મેગાવોટ સુધીની શક્તિ સાથે નિયંત્રિત થર્મોન્યુક્લિયર ફ્યુઝન અને નવેમ્બર 1991માં ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ પ્લાઝમા પર 5 મેગાવોટની સ્થિર શક્તિ મળી. વિવિધ હીટિંગ સ્કીમ્સ અને અન્ય તકનીકોનો અભ્યાસ કરવા માટે ઘણા પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા છે.

જેઈટીમાં વધુ સુધારામાં તેની શક્તિ વધારવાનો સમાવેશ થાય છે. MAST કોમ્પેક્ટ રિએક્ટર JET સાથે મળીને વિકસાવવામાં આવી રહ્યું છે અને તે ITER પ્રોજેક્ટનો એક ભાગ છે.

કે-સ્ટાર

K-STAR એ ડેજેઓનમાં નેશનલ ફ્યુઝન રિસર્ચ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (NFRI) નું કોરિયન સુપરકન્ડક્ટિંગ ટોકમાક છે, જેણે 2008ના મધ્યમાં તેનું પ્રથમ પ્લાઝ્મા બનાવ્યું હતું. ITER, જે આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગનું પરિણામ છે. 1.8 મીટર ત્રિજ્યાનું ટોકમાક એ Nb3Sn સુપરકન્ડક્ટિંગ ચુંબકનો ઉપયોગ કરનાર પ્રથમ રિએક્ટર છે, જે ITER માટે આયોજિત છે. 2012 સુધીમાં પૂર્ણ થયેલા પ્રથમ તબક્કા દરમિયાન, K-STAR એ અંતર્ગત તકનીકીઓની કાર્યક્ષમતા સાબિત કરવાની હતી અને 20 સેકન્ડ સુધી ચાલતી પ્લાઝ્મા પલ્સ હાંસલ કરવાની હતી. બીજા તબક્કામાં (2013-2017), H મોડમાં 300 s સુધીની લાંબી કઠોળનો અભ્યાસ કરવા અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એટી મોડમાં સંક્રમણ કરવા માટે તેનું આધુનિકીકરણ કરવામાં આવી રહ્યું છે. ત્રીજા તબક્કાનું લક્ષ્ય (2018-2023) લાંબા-પલ્સ મોડમાં ઉચ્ચ ઉત્પાદકતા અને કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવાનું છે. સ્ટેજ 4 (2023-2025), ડેમો ટેક્નોલોજીઓનું પરીક્ષણ કરવામાં આવશે. ઉપકરણ ટ્રીટિયમ સાથે કામ કરવામાં સક્ષમ નથી અને ડી-ટી ઇંધણનો ઉપયોગ કરતું નથી.

કે-ડેમો

યુ.એસ.ના ઊર્જા વિભાગની પ્રિન્સટન પ્લાઝ્મા ફિઝિક્સ લેબોરેટરી (PPPL) અને દક્ષિણ કોરિયાની NFRI સાથે મળીને વિકસાવવામાં આવેલ, K-DEMOનો હેતુ ITER પછી કોમર્શિયલ રિએક્ટરના વિકાસમાં આગળનું પગલું છે, અને તે પ્રથમ પાવર પ્લાન્ટ હશે જે આ વિસ્તારમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ હશે. ઇલેક્ટ્રિકલ ગ્રીડ, એટલે કે થોડા અઠવાડિયામાં 1 મિલિયન kW. તેનો વ્યાસ 6.65 મીટર હશે અને ડેમો પ્રોજેક્ટના ભાગ રૂપે બનાવવામાં આવેલ પ્રજનન ઝોન મોડ્યુલ હશે. કોરિયન શિક્ષણ, વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજી મંત્રાલય તેમાં લગભગ એક ટ્રિલિયન કોરિયન વોન ($941 મિલિયન)નું રોકાણ કરવાની યોજના ધરાવે છે.

પૂર્વ

હેફેઈમાં ઈન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ફિઝિક્સ ઑફ ચાઈના ખાતેના ચાઈના એક્સપેરિમેન્ટલ એડવાન્સ્ડ સુપરકન્ડક્ટિંગ ટોકમાક (EAST) એ 50 મિલિયન °C તાપમાને હાઈડ્રોજન પ્લાઝ્મા બનાવ્યું અને તેને 102 સેકન્ડ સુધી જાળવી રાખ્યું.

TFTR

અમેરિકન લેબોરેટરી PPPL ખાતે, પ્રાયોગિક ફ્યુઝન રિએક્ટર TFTR 1982 થી 1997 સુધી કાર્યરત હતું. ડિસેમ્બર 1993માં, TFTR વ્યાપક ડ્યુટેરિયમ-ટ્રિટિયમ પ્લાઝ્મા પ્રયોગો કરવા માટેનું પ્રથમ ચુંબકીય ટોકમાક બન્યું. પછીના વર્ષે, રિએક્ટરે તત્કાલીન રેકોર્ડ 10.7 મેગાવોટ નિયંત્રણક્ષમ શક્તિનું ઉત્પાદન કર્યું, અને 1995માં 510 મિલિયન °C તાપમાનનો રેકોર્ડ પહોંચ્યો. જો કે, સુવિધા ફ્યુઝન એનર્જીના બ્રેક-ઇવન ધ્યેયને હાંસલ કરી શકી નથી, પરંતુ ITER ના વિકાસમાં નોંધપાત્ર યોગદાન આપીને હાર્ડવેર ડિઝાઇનના લક્ષ્યોને સફળતાપૂર્વક પૂર્ણ કર્યા છે.

એલએચડી

ટોકી, ગીફુ પ્રીફેક્ચરમાં જાપાનની નેશનલ ફ્યુઝન ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ખાતેનું એલએચડી વિશ્વનું સૌથી મોટું તારાકાર હતું. ફ્યુઝન રિએક્ટર 1998 માં શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું અને અન્ય મોટી સુવિધાઓ સાથે તુલનાત્મક પ્લાઝ્મા બંધન ગુણધર્મો દર્શાવ્યું હતું. 13.5 keV (આશરે 160 મિલિયન °C) નું આયન તાપમાન અને 1.44 MJ ની ઉર્જા પ્રાપ્ત કરવામાં આવી હતી.

વેન્ડેલસ્ટીન 7-X

2015 ના અંતમાં શરૂ થયેલા પરીક્ષણના એક વર્ષ પછી, હિલીયમ તાપમાન થોડા સમય માટે 1 મિલિયન °C સુધી પહોંચી ગયું. 2016 માં, 2 મેગાવોટ પાવરનો ઉપયોગ કરતું હાઇડ્રોજન પ્લાઝ્મા ફ્યુઝન રિએક્ટર એક સેકન્ડના એક ક્વાર્ટરની અંદર 80 મિલિયન °C તાપમાને પહોંચી ગયું હતું. W7-X એ વિશ્વનું સૌથી મોટું સ્ટેલેરેટર છે અને તેને 30 મિનિટ સુધી સતત ચલાવવાનું આયોજન છે. રિએક્ટરની કિંમત 1 બિલિયન યુરો હતી.

એનઆઈએફ

લિવરમોર નેશનલ લેબોરેટરી (LLNL) ખાતે નેશનલ ઇગ્નીશન ફેસિલિટી (NIF) માર્ચ 2009માં પૂર્ણ થઈ હતી. તેના 192 લેસર બીમનો ઉપયોગ કરીને, NIF અગાઉની કોઈપણ લેસર સિસ્ટમ કરતાં 60 ગણી વધુ ઉર્જા કેન્દ્રિત કરવામાં સક્ષમ છે.

કોલ્ડ ફ્યુઝન

માર્ચ 1989 માં, બે સંશોધકો, અમેરિકન સ્ટેનલી પોન્સ અને બ્રિટીશ માર્ટિન ફ્લેશમેન, જાહેરાત કરી કે તેઓએ ઓરડાના તાપમાને કાર્યરત એક સરળ ટેબલટોપ કોલ્ડ ફ્યુઝન રિએક્ટર લોન્ચ કર્યું છે. આ પ્રક્રિયામાં પેલેડિયમ ઇલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ કરીને ભારે પાણીનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ સામેલ હતું જેના પર ડ્યુટેરિયમ ન્યુક્લી ઉચ્ચ ઘનતા પર કેન્દ્રિત હતા. સંશોધકો કહે છે કે તે ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે જે ફક્ત પરમાણુ પ્રક્રિયાઓના સંદર્ભમાં જ સમજાવી શકાય છે, અને હિલીયમ, ટ્રીટિયમ અને ન્યુટ્રોન સહિત ફ્યુઝન આડપેદાશો હતા. જો કે, અન્ય પ્રયોગકર્તાઓ આ પ્રયોગનું પુનરાવર્તન કરવામાં અસમર્થ હતા. મોટાભાગના વૈજ્ઞાનિક સમુદાય માનતા નથી કે કોલ્ડ ફ્યુઝન રિએક્ટર વાસ્તવિક છે.

ઓછી ઉર્જા પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ

"કોલ્ડ ફ્યુઝન" ના દાવાઓ દ્વારા શરૂ કરાયેલ, સંશોધન કેટલાક પ્રયોગમૂલક આધાર સાથે ઓછી-ઊર્જા ક્ષેત્રે ચાલુ છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત વૈજ્ઞાનિક સમજૂતી નથી. દેખીતી રીતે, નબળા પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો ઉપયોગ ન્યુટ્રોન બનાવવા અને તેને પકડવા માટે થાય છે (અને તેમના ફ્યુઝનની જેમ શક્તિશાળી બળ નથી). પ્રયોગોમાં હાઇડ્રોજન અથવા ડ્યુટેરિયમ ઉત્પ્રેરક સ્તરમાંથી પસાર થાય છે અને ધાતુ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. સંશોધકો ઊર્જાના અવલોકન પ્રકાશનની જાણ કરે છે. મુખ્ય વ્યવહારુ ઉદાહરણ નિકલ પાવડર સાથે હાઇડ્રોજનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, જે કોઈપણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા પેદા કરી શકે છે તેના કરતાં વધુ માત્રામાં ગરમી મુક્ત કરે છે.