Žvaigždžių branduoliai trumpai kaip natūralus termobranduolinis reaktorius. Kodėl termobranduolinių įrenginių kūrimas užtruko taip ilgai? Iter komplekso sandara

Sintezės jėgainė.

Šiuo metu mokslininkai kuria termobranduolinę elektrinę, kurios privalumas – aprūpinti žmoniją elektra neribotą laiką. Termobranduolinė elektrinė veikia termobranduolinės sintezės pagrindu – sunkiųjų vandenilio izotopų sintezės reakcija su helio susidarymu ir energijos išsiskyrimu. Termobranduolinės sintezės reakcijos metu nesusidaro dujinės ar skystos radioaktyviosios atliekos ir nesusidaro plutonis, kuris naudojamas branduoliniams ginklams gaminti. Jei dar atsižvelgsime į tai, kad termobranduolinių stočių kuras bus sunkusis vandenilio izotopas deuteris, gaunamas iš paprasto vandens – pusėje litro vandens yra sintezės energija, lygiavertė tai, kuri gaunama sudeginant benzino statinę – tai privalumai: išryškėja termobranduolinėmis reakcijomis pagrįstos elektrinės .

Termobranduolinės reakcijos metu energija išsiskiria, kai susijungia lengvieji atomai ir virsta sunkesniais. Norint tai pasiekti, būtina pašildyti dujas iki daugiau nei 100 milijonų laipsnių temperatūros – daug aukštesnės nei Saulės centro temperatūra.

Dujos šioje temperatūroje virsta plazma. Tuo pačiu metu vandenilio izotopų atomai susilieja, virsdami helio atomais ir neutronais ir išskirdami daug energijos. Šiuo principu veikiančioje komercinėje jėgainėje būtų naudojama tankios medžiagos (ličio) sluoksniu moderuojama neutronų energija.

Palyginti su atomine elektrine, branduolių sintezės reaktorius paliks daug mažiau radioaktyvių atliekų.

Tarptautinis termobranduolinis reaktorius ITER

Tarptautinio konsorciumo, kuriančio pirmąjį pasaulyje termobranduolinį reaktorių ITER, dalyviai Briuselyje pasirašė susitarimą, kuriuo pradedamas praktinis projekto įgyvendinimas.

Europos Sąjungos, JAV, Japonijos, Kinijos, Pietų Korėjos ir Rusijos atstovai eksperimentinį reaktorių ketina pradėti statyti 2007 metais ir užbaigti per aštuonerius metus. Jei viskas klostysis pagal planą, iki 2040 metų gali būti pastatyta parodomoji elektrinė, veikianti naujuoju principu.

Norėtųsi tikėti, kad aplinkai pavojingų hidroelektrinių ir atominių elektrinių era greitai baigsis ir ateis laikas naujai elektrinei – termobranduolinei, kurios projektas jau įgyvendinamas. Tačiau nepaisant to, kad ITER (Tarptautinis termobranduolinis reaktorius) projektas yra beveik paruoštas; Nepaisant to, kad jau prie pirmųjų veikiančių eksperimentinių termobranduolinių reaktorių buvo gauta viršija 10 MW galia – pirmųjų atominių elektrinių lygis, pirmoji termobranduolinė elektrinė pradės veikti ne anksčiau kaip po dvidešimties metų, nes jos savikaina labai didelė. Darbų kaina vertinama 10 milijardų eurų – tai brangiausias tarptautinės elektrinės projektas. Pusę reaktoriaus statybos išlaidų padengia Europos Sąjunga. Kiti konsorciumo dalyviai skirs 10% sąmatos.

Dabar brangiausiu visų laikų bendru moksliniu projektu tapsiančio reaktoriaus statybos planą turi patvirtinti konsorciumo šalių parlamentarai.

Reaktorius bus statomas pietinėje Prancūzijos Provanso provincijoje, netoli Kadarašo miesto, kuriame įsikūręs Prancūzijos branduolinių tyrimų centras.

ITER – Tarptautinis termobranduolinis reaktorius (ITER)

Žmogaus energijos suvartojimas kasmet auga, o tai pastūmėja energetikos sektorių aktyvios plėtros link. Taigi, atsiradus atominėms elektrinėms, visame pasaulyje gerokai išaugo pagaminamos energijos kiekis, o tai leido saugiai panaudoti energiją visiems žmonijos poreikiams. Pavyzdžiui, 72,3% Prancūzijoje pagaminamos elektros energijos gaunama iš atominių elektrinių, Ukrainoje - 52,3%, Švedijoje - 40,0%, Didžiojoje Britanijoje - 20,4%, Rusijoje - 17,1%. Tačiau technologijos nestovi vietoje ir, siekdami patenkinti tolimesnius ateities šalių energijos poreikius, mokslininkai vykdo daugybę inovatyvių projektų, vienas iš jų – ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).

Nors šio įrenginio pelningumas vis dar abejotinas, remiantis daugelio tyrinėtojų darbais, valdomos termobranduolinės sintezės technologijos sukūrimas ir tolesnis vystymas gali tapti galingu ir saugiu energijos šaltiniu. Pažvelkime į kai kuriuos teigiamus tokio įrengimo aspektus:

Pagrindinis termobranduolinio reaktoriaus kuras yra vandenilis, o tai reiškia praktiškai neišsenkamas branduolinio kuro atsargas.
Vandenilis gali būti gaminamas perdirbant jūros vandenį, kuris yra prieinamas daugelyje šalių. Iš to išplaukia, kad kuro išteklių monopolis negali atsirasti.
Avarinio sprogimo tikimybė termobranduolinio reaktoriaus veikimo metu yra daug mažesnė nei veikiant branduoliniam reaktoriui. Tyrėjų teigimu, net ir įvykus avarijai radiacijos emisija pavojaus gyventojams nekels, vadinasi, nereikia evakuoti.
Skirtingai nuo branduolinių reaktorių, sintezės reaktoriai gamina radioaktyviąsias atliekas, kurių pusinės eliminacijos laikas yra trumpas, o tai reiškia, kad jos greičiau suyra. Be to, termobranduoliniuose reaktoriuose nėra degimo produktų.
Sintezės reaktoriui nereikia medžiagų, kurios taip pat naudojamos branduoliniams ginklams. Tai pašalina galimybę nuslėpti branduolinio ginklo gamybą apdorojant medžiagas branduolinio reaktoriaus reikmėms.

Termobranduolinis reaktorius – vaizdas iš vidaus

Tačiau yra ir nemažai techninių trūkumų, su kuriais mokslininkai nuolat susiduria.

Pavyzdžiui, dabartinė kuro versija, pateikiama deuterio ir tričio mišinio pavidalu, reikalauja naujų technologijų kūrimo. Pavyzdžiui, pasibaigus pirmajai JET termobranduolinio reaktoriaus bandymų serijai, didžiausiai iki šiol, reaktorius tapo toks radioaktyvus, kad eksperimentui užbaigti reikėjo sukurti specialią robotų priežiūros sistemą. Kitas termobranduolinio reaktoriaus darbe nuviliantis veiksnys yra jo naudingumo koeficientas – 20 proc., kai tuo tarpu atominės elektrinės – 33-34 proc., o šiluminės – 40 proc.

ITER projekto sukūrimas ir reaktoriaus paleidimas

ITER projektas datuojamas 1985 m., kai Sovietų Sąjunga pasiūlė bendrai sukurti tokamaką – toroidinę kamerą su magnetinėmis ritėmis, galinčiomis laikyti plazmą naudojant magnetus ir taip sukurti sąlygas, reikalingas termobranduolinės sintezės reakcijai. 1992 m. buvo pasirašytas keturšalis susitarimas dėl ITER plėtros, kurio šalys buvo ES, JAV, Rusija ir Japonija. 1994 metais prie projekto prisijungė Kazachstano Respublika, 2001 metais – Kanada, 2003 metais – Pietų Korėja ir Kinija, 2005 metais – Indija. 2005 metais buvo nustatyta reaktoriaus statybos vieta – Kadarašo branduolinės energijos tyrimų centras, Prancūzija.

Reaktoriaus statyba prasidėjo nuo duobės pamatams paruošimo. Taigi duobės parametrai buvo 130 x 90 x 17 metrų. Visas tokamako kompleksas svers 360 000 tonų, iš kurių 23 000 tonų yra pats tokamakas.

Į statybvietę iš viso pasaulio bus kuriami ir pristatomi įvairūs ITER komplekso elementai. Taigi 2016 metais Rusijoje buvo sukurta dalis poloidinių ritinių laidų, kurie vėliau buvo išsiųsti į Kiniją, kuri pati gamins ritinius.

Akivaizdu, kad tokio didelio masto darbus visai nelengva organizuoti, nemažai šalių ne kartą nesilaikė projekto grafiko, dėl to reaktoriaus paleidimas buvo nuolat atidedamas. Taigi, remiantis praėjusių metų (2016 m.) birželio mėn. pranešimu: „pirmosios plazmos gavimas planuojamas 2025 m. gruodžio mėn.

ITER tokamako veikimo mechanizmas

Terminas „tokamakas“ kilęs iš rusiškos santrumpos, kuri reiškia „toroidinė kamera su magnetinėmis ritėmis“.

Tokamako širdis yra jo toro formos vakuuminė kamera. Viduje esant ekstremalioms temperatūroms ir slėgiui vandenilio kuro dujos tampa plazma – karštomis, elektra įkrautomis dujomis. Kaip žinoma, žvaigždžių medžiagą vaizduoja plazma, o termobranduolinės reakcijos saulės šerdyje vyksta būtent esant aukštai temperatūrai ir slėgiui. Panašios sąlygos plazmos susidarymui, sulaikymui, suspaudimui ir kaitinimui sukuriamos naudojant masyvias magnetines rites, kurios yra aplink vakuuminį indą. Magnetų įtaka apribos karštą plazmą nuo indo sienelių.

Prieš pradedant procesą, iš vakuuminės kameros pašalinamas oras ir priemaišos. Tada įkraunamos magnetinės sistemos, kurios padės valdyti plazmą ir įvedamas dujinis kuras. Kai per indą praeina galinga elektros srovė, dujos elektriškai suskaidomos ir jonizuojasi (ty elektronai palieka atomus) ir sudaro plazmą.

Kai plazmos dalelės suaktyvėja ir susiduria, jos taip pat pradeda kaisti. Pagalbiniai šildymo būdai padeda pakelti plazmą iki lydymosi temperatūros (150–300 mln. °C). Tokiu laipsniu „sužadintos“ dalelės gali įveikti savo natūralų elektromagnetinį atstūmimą susidūrusios, išskirdamos milžiniškus energijos kiekius dėl tokių susidūrimų.

Tokamako dizainą sudaro šie elementai:

Vakuuminis indas

(„spurga“) yra toroidinė kamera, pagaminta iš nerūdijančio plieno. Didysis jo skersmuo – 19 m, o aukštis – 11 m. Kameros tūris – daugiau nei 5000 tonų tarp sienų cirkuliuos aušinimo skystis, kuris bus distiliuotas vanduo. Siekiant išvengti vandens užteršimo, vidinė kameros sienelė nuo radioaktyviosios spinduliuotės apsaugota antklode.

Antklodė

(„Anklodė“) – susideda iš 440 fragmentų, dengiančių vidinį kameros paviršių. Bendras pokylių plotas 700m2. Kiekvienas fragmentas yra savotiška kasetė, kurios korpusas pagamintas iš vario, o priekinė sienelė nuimama ir pagaminta iš berilio. Kasečių parametrai yra 1x1,5 m, o masė ne didesnė kaip 4,6 tonos Tokios berilio kasetės sulėtins reakcijos metu susidarančius didelės energijos neutronus. Neutronų moderavimo metu aušinimo sistema išskirs ir pašalins šilumą. Reikia pažymėti, kad berilio dulkės, susidarančios veikiant reaktoriui, gali sukelti rimtą ligą, vadinamą beriliu, taip pat turi kancerogeninį poveikį. Dėl šios priežasties komplekse kuriamos griežtos saugumo priemonės.

Tokamakas skyriuje. Geltona – solenoidinė, oranžinė – toroidinio lauko (TF) ir poloidinio lauko (PF) magnetai, mėlyna – antklodė, šviesiai mėlyna – VV – vakuuminis indas, violetinė – divertorius

("peleninė") yra poloidinio tipo įrenginys, kurio pagrindinė užduotis yra "išvalyti" plazmą nuo nešvarumų, susidarančių kaitinant antklode dengtų kameros sienelių sąveiką su ja. Tokiems teršalams patekus į plazmą, jie pradeda intensyviai spinduliuoti, todėl atsiranda papildomų radiacijos nuostolių. Jis yra tokomako apačioje ir naudoja magnetus, kad nukreiptų viršutinius plazmos sluoksnius (kurie yra labiausiai užteršti) į aušinimo kamerą. Čia plazma atvėsta ir virsta dujomis, o po to išpumpuojama atgal iš kameros. Berilio dulkės, patekusios į kamerą, praktiškai nebegali grįžti atgal į plazmą. Taigi plazmos užterštumas lieka tik paviršiuje ir giliau neprasiskverbia.

Kriostatas

- didžiausias tokomako komponentas, kuris yra 16 000 m 2 (29,3 x 28,6 m) tūrio ir 3 850 tonų masės nerūdijančio plieno korpusas. Kiti sistemos elementai bus kriostato viduje ir tarnauja kaip barjeras tarp tokamako ir išorinės aplinkos. Ant jo vidinių sienų bus šiluminiai ekranai, aušinami cirkuliuojančiu 80 K (-193,15 °C) temperatūros azotu.

Magnetinė sistema

– elementų rinkinys, skirtas laikyti ir valdyti plazmą vakuuminiame inde. Tai 48 elementų rinkinys:

Toroidinės lauko ritės yra vakuuminės kameros išorėje ir kriostato viduje. Jie pateikiami 18 vienetų, kurių kiekvienas yra 15 x 9 m dydžio ir sveria apie 300 tonų. Kartu šios ritės sukuria 11,8 teslos magnetinį lauką aplink plazmos torą ir kaupia 41 GJ energiją.
Poloidinio lauko ritės – yra ant toroidinio lauko ritės ir kriostato viduje. Šios ritės yra atsakingos už magnetinio lauko generavimą, kuris atskiria plazmos masę nuo kameros sienelių ir suspaudžia plazmą adiabatiniam šildymui. Tokių ritinių skaičius yra 6. Dviejų iš jų skersmuo yra 24 m, o masė - 400 tonų. Likusios keturios yra šiek tiek mažesnės.
Centrinis solenoidas yra vidinėje toroidinės kameros dalyje, tiksliau, „spurgos skylėje“. Jo veikimo principas panašus į transformatoriaus, o pagrindinė užduotis – sužadinti indukcinę srovę plazmoje.
Korekcinės ritės yra vakuuminio indo viduje, tarp antklodės ir kameros sienelės. Jų užduotis yra išlaikyti plazmos formą, galinčią lokaliai „išsipūsti“ ir net liesti indo sieneles. Leidžia sumažinti kameros sienelių sąveikos su plazma lygį, taigi ir jos užterštumo lygį, taip pat sumažina pačios kameros susidėvėjimą.

ITER komplekso struktūra

Aukščiau „glaustai“ aprašytas tokamako dizainas yra labai sudėtingas naujoviškas mechanizmas, surinktas kelių šalių pastangomis. Tačiau norint visapusiškai veikti, reikalingas visas pastatų kompleksas, esantis šalia tokamako. Tarp jų:

Valdymo, duomenų prieigos ir ryšio sistema – CODAC. Įsikūręs daugelyje ITER komplekso pastatų.
Kuro saugykla ir degalų sistema – skirta kuro tiekimui į tokamaką.
Vakuuminė sistema - susideda iš daugiau nei keturių šimtų vakuuminių siurblių, kurių užduotis yra išsiurbti termobranduolinės reakcijos produktus, taip pat įvairius teršalus iš vakuuminės kameros.
Kriogeninė sistema – atstovaujama azoto ir helio grandinės. Helio grandinė normalizuos temperatūrą tokamake, kurio darbas (taigi ir temperatūra) vyksta ne nuolat, o impulsais. Azoto grandinė atvėsins kriostato šilumos skydus ir pačią helio grandinę. Taip pat bus įrengta vandens aušinimo sistema, kuria siekiama sumažinti antklodžių sienelių temperatūrą.
Maitinimas. Tokamakui nuolat veikti prireiks maždaug 110 MW energijos. Tam bus įrengtos kilometrų ilgio elektros linijos, kurios bus prijungtos prie Prancūzijos pramonės tinklo. Verta priminti, kad ITER eksperimentinis objektas nenumato energijos gamybos, o dirba tik moksliniais interesais.

ITER finansavimas

Tarptautinis termobranduolinis reaktorius ITER yra gana brangi įmonė, kuri iš pradžių buvo įvertinta 12 mlrd. /11 . Vėliau ši suma išaugo iki 15 mlrd. Pastebėtina, kad finansavimas vyksta tiekiant kompleksui reikalingą įrangą, kuri yra kuriama kiekvienoje šalyje. Taigi Rusija tiekia antklodes, plazminius šildymo prietaisus ir superlaidžius magnetus.

Projekto perspektyva

Šiuo metu vyksta ITER komplekso statybos ir visų tokamakui reikalingų komponentų gamyba. Po planuojamo tokamako paleidimo 2025 m. prasidės eksperimentų serija, kurios rezultatais bus pažymėti aspektai, kuriuos reikia tobulinti. Sėkmingai pradėjus eksploatuoti ITER, planuojama pastatyti termobranduolinės sintezės pagrindu veikiančią elektrinę, pavadintą DEMO (DEMOnstration Power Plant). DEMo tikslas – pademonstruoti sintezės energijos vadinamąjį „komercinį patrauklumą“. Jei ITER gali pagaminti tik 500 MW energijos, tai DEMO leis nuolat generuoti 2 GW energijos.

Tačiau reikia turėti omenyje, kad ITER eksperimentinis įrenginys negamins energijos, o jo tikslas yra gauti grynai mokslinės naudos. Ir kaip žinia, tas ar kitas fizinis eksperimentas gali ne tik pateisinti lūkesčius, bet ir atnešti žmonijai naujų žinių bei patirties.

Jau daugiau nei pusę amžiaus įvairiose šalyse vyksta sunkus darbas. Mokslininkai bando rasti raktą į dar vieną, ambicingiausią energijos saugyklą. Jie nori išgauti energiją iš vandens. Daugelis žmonių pagrįstai mato termobranduolinę elektrinę kaip vienintelį būdą išvaduoti žmoniją iš angliavandenilių spąstų.

Kuo aukštesnė medžiagos temperatūra, tuo greičiau juda jos dalelės. Tačiau net ir plazmoje du laisvi atomo branduoliai susiduria vienas su kitu be jokių pasekmių. Atomų branduolių tarpusavio atstūmimo jėgos yra per didelės. Bet jei padidinsite plazmos temperatūrą iki šimtų milijonų laipsnių, greitų dalelių energija gali tapti didesnė už „atstūmimo barjerą“. Tada iš dviejų lengvųjų atomų branduolių susidūrimo rezultatas bus vienas sunkesnis branduolys.

Ir naujos medžiagos gimimas įvyks stipriai išleidžiant energiją

Vandenilis, kaip lengviausias elementas Žemėje, ypač tinka dalyvauti termobranduolinėse reakcijose. Tiksliau, ne vandenilis, kuris kartu su deguonimi sudaro paprastą vandenį, o jo sunkusis brolis deuteris, kurio atominė masė yra dvigubai didesnė. Jis gali būti išgaunamas iš sunkaus vandens, kuris susidaro susijungus su deguonimi. Gamtoje kiekvienam šešiems tūkstančiams paprasto vandens lašų tenka vienas lašas sunkaus vandens. Iš pradžių atrodo, kad tai labai mažai, tačiau skaičiavimai rodo: vien mūsų planetos vandenynuose yra apie 38 000 milijardų tonų sunkiojo vandens.

Jei išmoksime efektyviai išgauti jame slypinčią energiją, žmonija tokia atsarga bus aprūpinta milijardams metų termobranduolinių elektrinių dėka.

Termobranduolinės reakcijos (vadinamieji lengvųjų atomų branduolių deriniai su sunkesnių branduolių susidarymu ir energijos išsiskyrimu) Žemėje jau buvo atliekami dirbtinai. Tačiau iki šiol tai buvo momentinės, nekontroliuojamos, destruktyvios reakcijos – vandenilio (tiksliau, deuterio) bombų, tokių kaip Kuzkinos motina, sprogimai. O jei su termobranduoliniais ginklais sekasi gerai, tai su taikiu reaktoriumi viskas nėra taip paprasta.

Daugelio šalių fizikai atlieka tarptautinius tyrimus, kurių tikslas – sukurti pramoninį termobranduolinį reaktorių ir jo pagrindu pastatyti elektrinę. Toks reaktorius leis įvaldyti tikrai neišsenkamas energijos atsargas ir pakelti žmoniją į iš esmės naują egzistencijos lygį. Šiandien esami reaktoriai (tokamakas) veikia trumpai. Per visą tyrimų laikotarpį buvo pastatyta apie 300 termobranduolinių reaktorių. Tik 2007 m. įvyko pirmoji lūžio energijos reakcija, kai tokamakas pagamino ketvirtadaliu (1:1,25) daugiau energijos nei sunaudojo.

Artimiausiu metu šį santykį planuojama padidinti iki 1:50. Šiuo atžvilgiu tokamakai gali būti laikomi tik eksperimentiniais, bet ne pramoniniais įrenginiais. Iš visų šiuolaikinio mokslo techninių iššūkių pramoninės termobranduolinės sintezės problema be perdėto gali būti vadinama ambicingiausia veikla, galinčia pakeisti gamybos, ekologijos, statybos, žemės ūkio ir transporto idėjas.

Termobranduolinė sintezė gali radikaliai perbraižyti tiek politinį, tiek ekonominį pasaulio žemėlapį. Jei kuri nors šalis gali disponuoti neribotu švarios energijos šaltiniu, dykumos greitai pražys, o benzino ir dujų teks atsisakyti. Energijai imlūs procesai, tokie kaip metalo lydymas ar aliuminio gamyba, gali būti atliekami bet kur. Atsiras galimybė išgauti ir plėtoti iki tol nepelningus metalų ir medžiagų telkinius.

Atsiras naujų greitų fantastinių transporto rūšių

Tikrai, ne vienas išradimas taip pasikeitė ir nepakeis mūsų pasaulio, kaip termobranduolinis reaktorius, mūsų mažoji žemiškoji saulė. Akivaizdu, kad pramoninės termobranduolinės sintezės vystymąsi stabdo ne tik pats mokslas. Atliekami fundamentiniai tyrimai, tačiau negalima sakyti, kad jie nesėkmingi. Tačiau darbo vieneto įtraukimo į seriją klausimas susiduria su galingiausiu žaliavų ir perdirbimo korporacijų lobiu. Verta manyti, kad daugelio naftą gaminančių konsorciumų biudžetai viršija daugelio šalių biudžetus. Ir šie monstrai nepraras savo astronominių pajamų ir galios.

Todėl, kad ir kaip liūdnai tai skambėtų, veikiantį termobranduolinį reaktorių, o juo labiau elektrinę išvysime arba naftos ir dujų išeikvojimu, arba kapitalistinio visuomenės modelio išsekimu. Be to, net pasibaigus naftos ir dujų tiekimui energetikos lobistas vargu ar leis kiekvienam gauti prieigą prie neribotos energijos. O jei taip, tada peršasi liūdna išvada – termobranduolinės elektrinės negali pastatyti ir pradėti gaminti kapitalistai. Tai galima realizuoti tik socialistinėje visuomenėje. Korporatokratams toks reaktorius yra mirtinai pavojingas ir darbas prie jo niekada nebus baigtas.

Tiesiog apie kompleksą – Sintezės jėgainės elektros gamybai

Vaizdų, nuotraukų, nuotraukų galerija.
Šiluminės elektrinės – pagrindai, galimybės, perspektyvos, plėtra.
Įdomūs faktai, naudinga informacija.
Žalioji naujiena – Sintezės jėgainės.
Nuorodos į medžiagas ir šaltinius – Sintezės jėgainės elektros gamybai.

sintezės reaktorius

Šiuo metu kuriama. (80s) prietaisas energijai gauti per šviesos sintezės reakcijas. branduoliai, atsirandantys labai aukštoje temperatūroje (=108 K). Pagrindinis Reikalavimas, kurį turi tenkinti termobranduolinės reakcijos, yra tas, kad termobranduolinių reakcijų metu išsiskirianti energija daugiau nei kompensuotų energijos sąnaudas iš išorės šaltinių. šaltiniai reakcijai palaikyti.

Yra dviejų tipų T. r. Pirmasis tipas apima TR, į Krymą būtina iš išorės. šaltiniai tik termobranduolinės sintezės uždegimui. reakcijos. Tolesnes reakcijas palaiko sintezės metu plazmoje išsiskirianti energija. reakcijos; pavyzdžiui, deuterio-tričio mišinyje reakcijų metu susidariusių a-dalelių energija sunaudojama aukštai plazmos temperatūrai palaikyti. Stacionariu darbo režimu T.r. a-dalelių nešama energija kompensuoja energiją. plazmos nuostoliai, daugiausia dėl plazmos šilumos laidumo ir spinduliuotės. Šio tipo T. r. taikoma, pavyzdžiui, .

Į kito tipo T. r. Reaktoriams priskiriami reaktoriai, kuriuose a-dalelių pavidalu išsiskiriančios energijos nepakanka reakcijų degimui palaikyti, tačiau reikalinga energija iš išorinių šaltinių. šaltinių. Tai atsitinka tuose reaktoriuose, kuriuose energijos lygis yra aukštas. nuostoliai, pvz. atviras magnetinis gaudyklė.

T.r. gali būti pastatytas remiantis sistemomis su magnetinėmis. plazmos uždarymas, pvz., tokamakas, atviras magnetinis. spąstai ir pan., arba sistemos su inerciniu plazmos uždarymu, kai energija į plazmą patenka per trumpą laiką (10-8-10-7 s) (arba naudojant lazerio spinduliuotę, arba naudojant santykinių elektronų ar jonų pluoštus), reakcijoms atsirasti ir palaikyti. T.r. su magnetiniu plazmos uždarymas gali veikti beveik stacionariu arba stacionariu režimu. Inercinio plazmos uždarymo atveju T. r. turi veikti trumpo impulso režimu.

T.r. būdingas koeficientas. galios stiprinimas (kokybės koeficientas) Q, lygus reaktoriuje gautos šiluminės galios ir jo pagaminimo galios sąnaudų santykiui. Terminis T.r. susideda iš galios, išsiskiriančios sintezės metu. reakcijos plazmoje, o galia išsiskiria vadinamojoje. TR antklodė – specialus plazmą supantis apvalkalas, kuriame naudojama termobranduolinių branduolių ir neutronų energija. Atrodo, kad perspektyviausia technologija yra ta, kuri veikia deuterio ir tričio mišiniu dėl didesnio reakcijos greičio nei kitos sintezės reakcijos.

T.r. ant deuterio-tričio kuro, priklausomai nuo antklodės sudėties, jis gali būti „grynas“ arba hibridinis. Antklodė „gryno“ T. r. yra Li; joje, veikiant neutronams, gaminasi, kuris „dega“ deuterio-tričio plazmoje ir didėja termobranduolų energija. reakcijos nuo 17,6 iki 22,4 MeV. Hibridinio T. r. Gaminamas ne tik tritis, bet yra zonų, kuriose į jas įdėjus 238U galima gauti 239Pu (žr. BRANDUOLINIS REAKTORIAUS). Tuo pačiu metu antklode išleidžiama energija, lygi maždaug. 140 MeV vienam termobranduoliui. . Taigi hibridiniame T. r. galima gauti maždaug šešis kartus daugiau energijos nei „grynajame“ branduoliniame reaktoriuje, tačiau pirmajame yra skiliųjų radioaktų. in-in sukuria aplinką, artimą tai, kurioje yra nuodų. dalijimosi reaktoriai.

Fizinis enciklopedinis žodynas. - M.: Tarybinė enciklopedija. Vyriausiasis redaktorius A. M. Prokhorovas. 1983 .

sintezės reaktorius

Sukurta 1990 m. prietaisas energijai gauti dėl lengvųjų atomų branduolių sintezės reakcijų, vykstančių plazmoje labai aukštoje temperatūroje (10 8 K). Pagrindinis Reikalavimas, kurį turi tenkinti T.R., yra tas, kad dėl to išsiskiria energija termobranduolinės reakcijos(TP) daugiau nei kompensavo energijos sąnaudas iš išorės šaltinių. šaltiniai reakcijai palaikyti.

Yra dviejų tipų T. r. Pirmasis apima reaktorius, kurie energiją gamina iš išorinių šaltinių. šaltiniai yra būtini tik TP užsidegimui. Tolesnes reakcijas palaiko, pavyzdžiui, TP plazmoje išsiskirianti energija. deuterio-tričio mišinyje reakcijų metu susidariusių a-dalelių energija sunaudojama aukštai temperatūrai palaikyti. Deuterio ir 3 He mišinyje visų reakcijos produktų, ty a-dalelių ir protonų, energija išleidžiama reikiamai plazmos temperatūrai palaikyti. Stacionariu darbo režimu T.r. energijos, kuri atlieka krūvį. reakcijos produktais, kompensuoja energiją. plazmos nuostoliai, kuriuos daugiausia sukelia plazmos šilumos laidumas ir spinduliuotė. Tokie reaktoriai vadinami reaktoriai, kuriuose užsidega savaime išsilaikanti termobranduolinė reakcija (žr. Uždegimo kriterijus). Tokio T.r. pavyzdys: tokamakas, stelaratorius.

Kitų rūšių T. r. Reaktoriams priskiriami reaktoriai, kuriuose plazmoje krūvių pavidalu išsiskiriančios energijos nepakanka reakcijų degimui palaikyti. reakcijos produktų, tačiau energija reikalinga iš išorinių šaltinių. šaltinių. Tokie reaktoriai paprastai vadinami reaktoriais, palaikančiais termobranduolinių reakcijų degimą. Taip atsitinka tose T. upėse, kur energija didelė. nuostoliai, pvz. atidaryti mag. gaudyklė, tokamakas, veikiantis režimu, kai plazmos tankis ir temperatūra yra žemiau uždegimo kreivės TP. Šie dviejų tipų reaktoriai apima visus įmanomus T. r. tipus, kurie gali būti pastatyti remiantis sistemomis su magnetinėmis. plazmos uždarymas (tokamakas, stellaratorius, atviras magnetinis gaudyklė ir kt.) arba sistemos su inercinis laikymas plazma.

Tarptautinis termobranduolinis eksperimentinis reaktorius ITER: 1 - centrinis ; 2 - antklodė - ; 3 - plazma; 4 - vakuuminė siena; 5 - siurbimo vamzdynas; 6- kriostatas; 7- aktyvios valdymo ritės; 8 - toroidinės magnetinio lauko ritės; 9 - pirmoji siena; 10 - Divertorinės plokštės; 11 - poloidinio magnetinio lauko ritės.

Reaktorius su inerciniu plazmos uždarymu pasižymi tuo, kad per trumpą laiką (10 -8 -10 -7 s) į jį įvedama energija, naudojant lazerio spinduliuotę arba reliatyvistinių elektronų ar jonų pluoštus, kurių pakaktų atsirasti ir palaikyti TP. Toks reaktorius veiks tik trumpo impulso režimu, skirtingai nei reaktorius su magnetu. plazmos uždarymas, kuris gali veikti beveik stacionariu ar net stacionariu režimu.

T.r. būdingas koeficientas. galios padidėjimas (kokybės koeficientas) Q, lygus reaktoriaus šiluminės galios ir jo gamybos energijos sąnaudų santykiui. Reaktoriaus šiluminę galią sudaro galia, išsiskirianti TP metu plazmoje, galia, įvedama į plazmą, kad būtų palaikoma degimo temperatūra TP arba palaikoma stacionari srovė plazmoje, jei yra tokamakas, ir galia, išsiskirianti plazmoje. plazma.

T.r. su magnetiniu sulaikymas yra labiau pažengęs nei inercinės sulaikymo sistemos. Tarptautinio termobranduolinio eksperimento schema. Paveiksle pateiktas ITER tokamako reaktorius – projektas, kurį nuo 1988 m. vysto keturios šalys – SSRS (nuo 1992 m. Rusija), JAV, Euratomo šalys ir Japonija. T.r. turi . parametrai: didelis plazmos spindulys 8,1 m; mažas plazmos spindulys vid. plokštuma 3 m; plazmos skerspjūvio pailgėjimas 1,6; toroidinis mag. ant ašies 5.7 Tesla; vardinė plazma 21 MA; vardinė termobranduolinė galia su DT kuru 1500 MW. Reaktoriuje yra pėdsakų. pagrindinis mazgai: centras. solenoidas aš, elektrinis kurios laukas atlieka, reguliuoja srovės didėjimą ir palaiko ją kartu su specialiomis. sistema bus papildyta plazminis šildymas; pirmoji siena 9, kraštai yra tiesiai į plazmą ir suvokia šilumos srautus spinduliuotės ir neutralių dalelių pavidalu; antklodė – apsauga 2, kurie reiškiniai neatskiriama T. r. deuterio-tričio (DT) degaluose, nes plazmoje sudegęs tritis yra atkuriamas antklode. T.r. ant DT kuro, priklausomai nuo antklodės medžiagos, jis gali būti „grynas“ arba hibridinis. Antklodė "švarus" T. r. yra Li; jame, veikiant termobranduoliniams neutronams, susidaro tritis: 6 Li +nT+ 4 He+ 4,8 MeV, o TP energija padidėja nuo 17,6 MeV iki 22,4 MeV. Tuščioje vietoje hibridinis sintezės reaktorius Gaminamas ne tik tritis, bet yra zonų, kuriose dedamos 238 U atliekos, kad susidarytų 239 Pu. Tuo pačiu metu antklode išsiskiria energija, lygi 140 MeV vienam termobranduoliniam neutronui. T. o., hibride T. r. per pradinį sintezės įvykį galima gauti maždaug šešis kartus daugiau energijos nei „grynas“ T.R., tačiau pirmuoju atveju yra skiliųjų radioaktų. medžiagos sukuria spinduliuotę. aplinką, panašią į egzistuojančią dangų branduoliniai reaktoriai padalinys.

T.r. naudojant kurą ant D ir 3 He mišinio, antklodės nėra, nes nereikia dauginti tričio: D + 3 He 4 He (3,6 MeV) + p (14,7 MeV), o visa energija išsiskiria apmokestinimo forma. reakcijos produktai. Radiacija Apsauga skirta sugerti neutronų ir radioaktyviųjų aktų energiją. spinduliavimas ir šilumos bei spinduliuotės srautų sumažinimas į superlaidųjį magnetą. sistemą iki tokio lygio, kuris yra priimtinas stacionariam darbui. Toroidinės magnetinės ritės laukus 8 padeda sukurti toroidinį magnetą. laukus ir daromi superlaidūs naudojant Nb 3 Sn superlaidininką ir vario matricą, veikiančią skysto helio (4,2 K) temperatūroje. Technologijų, skirtų aukštos temperatūros superlaidumui gauti, plėtra gali leisti pašalinti ritinių aušinimą skystu heliu ir, pavyzdžiui, pereiti prie pigesnio aušinimo metodo. skysto azoto. Reaktoriaus konstrukcija iš esmės nepasikeis. Poloidinio lauko ritės 11 taip pat yra superlaidūs ir kartu su magniu. plazmos srovės laukas sukuria pusiausvyrinę poloidinio magnetinio lauko konfigūraciją. laukai su vieno ar dviejų nulių poloidiniu d i v e r t o r 10, padedanti pašalinti šilumą iš plazmos krūvių srauto pavidalu. dalelės ir išsiurbti ant divertoriaus plokštelių neutralizuojamus reakcijos produktus: helis ir protis. T.r. naudojant D 3 He kurą, divertoriaus plokštės gali tarnauti kaip vienas iš tiesioginio įkrovimo energijos konvertavimo sistemos elementų. reakcijos produktai į elektros energiją. Kriostatas 6 padeda atvėsinti superlaidžius ritinius iki skysto helio temperatūros arba aukštesnės temperatūros, kai naudojami pažangesni aukštos temperatūros superlaidininkai. Vakuuminė kamera 4 ir siurbimo priemonės 5 yra suprojektuotos taip, kad reaktoriaus darbo kameroje, kurioje sukuriama plazma, susidarytų didelis vakuumas. 3, ir visuose pagalbiniuose tūriuose, įskaitant kriostatą.

Kaip pirmasis žingsnis kuriant termobranduolinę energiją, siūlomas termobranduolinis reaktorius, veikiantis DT mišiniu dėl didesnio reakcijos greičio nei kitos sintezės reakcijos. Ateityje svarstoma galimybė sukurti mažai radioaktyvią T. r. ant D mišinio su 3 He, kuriame bas. energija atlieka krūvį. reakcijos produktai, o neutronai atsiranda tik DD ir DT reakcijose perdegus DD reakcijose susidariusiam tričiui. Dėl to biol. pavojus T. r. matyt, gali būti sumažintas keturiomis-penkiomis eilėmis, palyginti su branduolio dalijimosi reaktoriais, nereikia pramoninių radioaktyvus apdorojimas medžiagų ir jų transportavimo, kokybiškai supaprastinamas radioaktyviųjų medžiagų laidojimas. atliekų. Tačiau perspektyvos sukurti aplinkai nekenksmingą TR ateityje. ant mišinio D su 3 Nesudėtinga žaliavų problema: natūralus. izotopo 3 He koncentracijos Žemėje yra 4 He izotopo milijoninės dalys. Todėl iškyla nelengvas žaliavų gavimo klausimas, pvz. pristatydamas jį iš Mėnulio.

Šiandien termobranduoliniuose tyrimuose dalyvauja daugelis šalių. Lyderiai yra Europos Sąjunga, JAV, Rusija ir Japonija, o programos Kinijoje, Brazilijoje, Kanadoje ir Korėjoje sparčiai plečiasi. Iš pradžių sintezės reaktoriai JAV ir SSRS buvo siejami su branduolinių ginklų kūrimu ir liko įslaptinti iki konferencijos „Atoms for Peace“, kuri įvyko Ženevoje 1958 m. Sukūrus sovietinį tokamaką, aštuntajame dešimtmetyje branduolinės sintezės tyrimai tapo „didžiuliu mokslu“. Tačiau įrenginių kaina ir sudėtingumas išaugo tiek, kad tarptautinis bendradarbiavimas tapo vieninteliu keliu į priekį.

Termobranduoliniai reaktoriai pasaulyje

Nuo aštuntojo dešimtmečio komercinis sintezės energijos naudojimas buvo nuolat atidėtas 40 metų. Tačiau pastaraisiais metais įvyko daug, kas gali leisti šį laikotarpį sutrumpinti.

Buvo pastatyti keli tokamakai, įskaitant Europos JET, britų MAST ir TFTR eksperimentinį branduolių sintezės reaktorių Prinstone, JAV. Šiuo metu Kadaraše, Prancūzijoje, statomas tarptautinis ITER projektas. Tai bus didžiausias tokamakas, kai pradės veikti 2020 m. 2030 m. Kinija pastatys CFETR, kuris pralenks ITER. Tuo tarpu Kinija atlieka eksperimentinio superlaidaus tokamako EAST tyrimus.

Kitas sintezės reaktorių tipas – stelatoriai – taip pat populiarus tarp tyrėjų. Vienas didžiausių – LHD – Japonijos nacionaliniame institute pradėjo dirbti 1998 m. Jis naudojamas norint rasti geriausią magnetinę konfigūraciją plazmos izoliavimui. Vokietijos Maxo Plancko institutas 1988–2002 m. atliko tyrimus Wendelstein 7-AS reaktoriuje Garchinge, o šiuo metu – Wendelstein 7-X reaktoriuje, kurio statyba truko daugiau nei 19 metų. Kitas TJII stelaratorius veikia Madride, Ispanijoje. JAV Prinstono laboratorija (PPPL), kuri 1951 m. pastatė pirmąjį tokio tipo sintezės reaktorių, 2008 m. sustabdė NCSX statybą dėl išlaidų viršijimo ir finansavimo trūkumo.

Be to, inercinės sintezės tyrimuose padaryta didelė pažanga. 7 mlrd. USD vertės Nacionalinės uždegimo sistemos (NIF) statyba Livermoro nacionalinėje laboratorijoje (LLNL), finansuojama Nacionalinės branduolinio saugumo administracijos, buvo baigta 2009 m. kovą. Prancūziškas lazeris Mégadžaulis (LMJ) pradėjo veikti 2014 m. spalį. Sintezės reaktoriai naudoja lazerius, kurie per kelias milijardines sekundės dalis tiekia apie 2 milijonus džaulių šviesos energijos į kelių milimetrų dydžio taikinį, kad sukeltų branduolių sintezės reakciją. Pagrindinė NIF ir LMJ misija yra moksliniai tyrimai, remiantys nacionalines karines branduolines programas.

ITER

1985 m. Sovietų Sąjunga pasiūlė kartu su Europa, Japonija ir JAV pastatyti naujos kartos tokamaką. Darbai buvo atlikti globojant TATENA. 1988–1990 m. buvo sukurti pirmieji Tarptautinio termobranduolinio eksperimentinio reaktoriaus ITER projektai, kurie lotyniškai reiškia „kelias“ arba „kelionė“, siekiant įrodyti, kad sintezė gali pagaminti daugiau energijos, nei ji sugeria. Taip pat dalyvavo Kanada ir Kazachstanas, tarpininkaujant atitinkamai Euratomui ir Rusijai.

Po šešerių metų ITER valdyba patvirtino pirmąjį išsamų reaktoriaus projektą, pagrįstą nusistovėjusia fizika ir technologija, kainavusią 6 mlrd. Tada Jungtinės Valstijos pasitraukė iš konsorciumo, todėl jos buvo priverstos perpus sumažinti išlaidas ir pakeisti projektą. Rezultatas yra ITER-FEAT, kuris kainuoja 3 milijardus dolerių, bet pasiekia savarankišką atsaką ir teigiamą galios balansą.

2003 m. prie konsorciumo vėl prisijungė JAV, o Kinija paskelbė apie savo norą dalyvauti. Todėl 2005 m. viduryje partneriai susitarė statyti ITER Kadaraše, pietų Prancūzijoje. ES ir Prancūzija skyrė pusę 12,8 mlrd. eurų, o Japonija, Kinija, Pietų Korėja, JAV ir Rusija – po 10 proc. Japonija tiekė aukštųjų technologijų komponentus, išlaikė 1 milijardo eurų vertės IFMIF įrenginį, skirtą medžiagoms išbandyti, ir turėjo teisę statyti kitą bandomąjį reaktorių. Į bendrą ITER kainą įeina pusė 10 statybos metų ir pusė 20 eksploatavimo metų išlaidų. 2005 m. pabaigoje Indija tapo septintąja ITER nare.

Eksperimentai turi prasidėti 2018 m., naudojant vandenilį, kad būtų išvengta magnetų aktyvavimo. D-T plazmos naudojimas nenumatomas anksčiau nei 2026 m.

ITER tikslas – generuoti 500 MW (bent 400 s) naudojant mažiau nei 50 MW įvesties galios negeneruojant elektros.

Demonstracinė dviejų gigavatų jėgainė nuolat gamins didelio masto. „Demo“ koncepcinis projektas bus baigtas iki 2017 m., o statybos prasidės 2024 m. Paleidimas įvyks 2033 m.

JET

1978 m. ES (Euratomas, Švedija ir Šveicarija) Jungtinėje Karalystėje pradėjo bendrą Europos projektą JET. JET šiandien yra didžiausias veikiantis tokamakas pasaulyje. Panašus JT-60 reaktorius veikia Japonijos nacionaliniame branduolių sintezės institute, tačiau tik JET gali naudoti deuterio-tričio kurą.

Reaktorius buvo paleistas 1983 m. ir tapo pirmuoju eksperimentu, kurio metu 1991 m. lapkričio mėn. deuterio ir tričio plazmoje buvo valdoma termobranduolinė sintezė, kurios galia siekė iki 16 MW per vieną sekundę ir 5 MW stabilios galios. Buvo atlikta daug eksperimentų, tiriančių įvairias šildymo schemas ir kitus metodus.

Tolesni JET patobulinimai apima jo galios didinimą. MAST kompaktiškas reaktorius kuriamas kartu su JET ir yra ITER projekto dalis.

K-STAR

K-STAR yra korėjietiškas superlaidus tokamakas iš Nacionalinio sintezės tyrimų instituto (NFRI) Tedžone, kuris 2008 m. viduryje pagamino pirmąją plazmą. ITER, kuris yra tarptautinio bendradarbiavimo rezultatas. 1,8 m spindulio Tokamak yra pirmasis reaktorius, kuriame naudojami Nb3Sn superlaidūs magnetai, tokie patys, kaip planuojama ITER. Per pirmąjį etapą, baigtą iki 2012 m., K-STAR turėjo įrodyti pagrindinių technologijų gyvybingumą ir pasiekti plazmos impulsus, trunkančius iki 20 sekundžių. Antrajame etape (2013–2017 m.) modernizuojama tirti ilgus impulsus iki 300 s H režimu ir pereiti prie didelio našumo AT režimo. Trečiojo etapo (2018-2023 m.) tikslas – pasiekti aukštą našumą ir efektyvumą ilgo impulso režimu. 4 etape (2023–2025 m.) bus išbandytos DEMO technologijos. Prietaisas negali dirbti su tričiu ir nenaudoja D-T kuro.

K-DEMO

K-DEMO, sukurta bendradarbiaujant su JAV Energetikos departamento Prinstono plazmos fizikos laboratorija (PPPL) ir Pietų Korėjos NFRI. elektros tinklą, ty 1 mln. kW per kelias savaites. Jo skersmuo bus 6,65 m, joje bus reprodukcinės zonos modulis, sukurtas įgyvendinant projektą DEMO. Korėjos švietimo, mokslo ir technologijų ministerija planuoja į jį investuoti apie trilijoną Korėjos vonų (941 mln. USD).

RYTAI

Kinijos fizikos institute Hefėjuje esantis Kinijos eksperimentinis pažangus superlaidus tokamakas (EAST) sukūrė vandenilio plazmą 50 milijonų °C temperatūroje ir palaikė ją 102 s.

TFTR

Amerikiečių laboratorijoje PPPL eksperimentinis branduolių sintezės reaktorius TFTR veikė 1982–1997 m. 1993 m. gruodžio mėn. TFTR tapo pirmuoju magnetiniu tokamaku, atlikusiu išsamius deuterio ir tričio plazmos eksperimentus. Kitais metais reaktorius pagamino tuo metu rekordinę 10,7 MW valdomą galią, o 1995 metais buvo pasiektas 510 milijonų °C temperatūros rekordas. Tačiau objektas nepasiekė branduolių sintezės energijos lūžio tikslo, tačiau sėkmingai įvykdė techninės įrangos projektavimo tikslus ir reikšmingai prisidėjo prie ITER plėtros.

LHD

Japonijos nacionalinio sintezės instituto Tokije, Gifu prefektūroje, LHD buvo didžiausias pasaulyje stelaratorius. Branduolinės sintezės reaktorius buvo paleistas 1998 m. ir parodė plazmos izoliavimo savybes, panašias į kitų didelių įrenginių. Pasiekta 13,5 keV (apie 160 mln. °C) jonų temperatūra ir 1,44 MJ energija.

Wendelstein 7-X

Po metus trukusių bandymų, prasidėjusių 2015 m. pabaigoje, helio temperatūra trumpam pasiekė 1 milijoną °C. 2016 m. vandenilio plazmos sintezės reaktorius, naudojantys 2 MW galią, per ketvirtį sekundės pasiekė 80 milijonų °C temperatūrą. W7-X yra didžiausias pasaulyje stelaratorius ir planuojama nepertraukiamai veikti 30 minučių. Reaktoriaus kaina siekė 1 milijardą eurų.

NIF

Nacionalinė uždegimo priemonė (NIF) Livermore nacionalinėje laboratorijoje (LLNL) buvo baigta 2009 m. kovo mėn. Naudodamas savo 192 lazerio spindulius, NIF gali sutelkti 60 kartų daugiau energijos nei bet kuri ankstesnė lazerinė sistema.

Šalta sintezė

1989 m. kovą du tyrėjai – amerikietis Stanley Ponsas ir britas Martinas Fleischmanas paskelbė paleidę paprastą stalinį šaltosios sintezės reaktorių, veikiantį kambario temperatūroje. Procesas apėmė sunkiojo vandens elektrolizę naudojant paladžio elektrodus, ant kurių deuterio branduoliai buvo sukoncentruoti iki didelio tankio. Tyrėjai teigia, kad jis gamino šilumą, kurią galima paaiškinti tik branduoliniais procesais, ir buvo sintezės šalutinių produktų, įskaitant helią, tritį ir neutronus. Tačiau kiti eksperimentuotojai negalėjo pakartoti šio eksperimento. Dauguma mokslo bendruomenės netiki, kad šaltosios sintezės reaktoriai yra tikri.

Mažos energijos branduolinės reakcijos

Pradėti teiginių apie „šaltąją sintezę“, tyrimai buvo tęsiami mažai energijos suvartojančioje srityje su tam tikra empirine parama, tačiau nėra visuotinai priimto mokslinio paaiškinimo. Matyt, silpna branduolinė sąveika naudojama neutronams sukurti ir užfiksuoti (o ne galinga jėga, kaip jų sintezėje). Eksperimentai susiję su vandeniliu arba deuteriu, kuris praeina per katalizinį sluoksnį ir reaguoja su metalu. Tyrėjai praneša apie pastebėtą energijos išsiskyrimą. Pagrindinis praktinis pavyzdys yra vandenilio sąveika su nikelio milteliais, išskiriant daugiau šilumos, nei gali sukurti bet kokia cheminė reakcija.