“Lockheed Martin kompakt bir termonükleer reaktör geliştirmeye başladı... Şirketin web sitesinde ilk prototipin bir yıl içinde üretileceği belirtiliyor. Eğer bu doğru çıkarsa, bir yıl sonra bambaşka bir dünyada yaşayacağız”, bu “Attic”ten birinin başlangıcı. Yayınlanmasının üzerinden üç yıl geçti ve o günden bu yana dünya pek değişmedi.

Günümüzde nükleer santral reaktörlerinde ağır çekirdeklerin bozunması sonucu enerji üretilmektedir. Termonükleer reaktörlerde, orijinal çekirdeklerin toplamından daha az kütleye sahip çekirdeklerin oluşturulduğu çekirdeklerin füzyonu işlemi sırasında enerji elde edilir ve “tortu” enerji şeklinde kaybolur. Nükleer reaktörlerden çıkan atıklar radyoaktiftir ve bunların güvenli bir şekilde bertaraf edilmesi büyük bir baş ağrısıdır. Füzyon reaktörlerinde bu dezavantaj yoktur ve ayrıca hidrojen gibi yaygın olarak bulunabilen yakıtlar kullanılır.

Tek bir büyük sorunları var; endüstriyel tasarımlar henüz mevcut değil. Görev kolay değil: Termonükleer reaksiyonlar için yakıtın sıkıştırılması ve yüz milyonlarca dereceye kadar ısıtılması gerekir; bu, Güneş'in yüzeyinden daha sıcaktır (termonükleer reaksiyonların doğal olarak meydana geldiği yer). Bu kadar yüksek bir sıcaklığa ulaşmak zordur ama mümkündür ancak böyle bir reaktör ürettiğinden daha fazla enerji tüketir.

Ancak yine de o kadar çok potansiyel avantajları var ki, geliştirme sürecine elbette yalnızca Lockheed Martin dahil değil.

İTER

ITER bu alandaki en büyük projedir. Avrupa Birliği'ni, Hindistan'ı, Çin'i, Kore'yi, Rusya'yı, ABD'yi ve Japonya'yı kapsıyor ve reaktörün kendisi 2007'den bu yana Fransız topraklarında inşa ediliyor, ancak tarihi çok daha derinlere gidiyor: Reagan ve Gorbaçov, reaktörün kurulması konusunda 2007'de anlaştılar. 1985. Reaktör, plazmanın manyetik alanlar tarafından tutulduğu bir "çörek" olan toroidal bir odadır, bu yüzden buna tokamak denir - O yuvarlak ka ile ölçmek anneçürük İle atushki. Reaktör, hidrojen izotopları olan döteryum ve trityumun füzyonu yoluyla enerji üretecek.

ITER'in tükettiğinden 10 kat daha fazla enerji alması planlanıyor ancak bu yakın zamanda gerçekleşmeyecek. Başlangıçta reaktörün 2020 yılında deneysel modda çalışmaya başlaması planlanıyordu ancak daha sonra bu tarih 2025 yılına ertelendi. Aynı zamanda endüstriyel enerji üretimi en erken 2060 yılında başlayacak ve bu teknolojinin ancak 21. yüzyılın sonlarında yaygınlaşmasını bekleyebiliriz.

Wendelstein 7-X

Wendelstein 7-X, en büyük yıldız tipi füzyon reaktörüdür. Yıldızlaştırıcı, tokamakların başına dert olan, plazmanın torusun merkezinden duvarlarına "yayılması" sorununu çözüyor. Tokamak'ın manyetik alanın gücü nedeniyle başa çıkmaya çalıştığı şeyi, yıldızlaştırıcı karmaşık şekli nedeniyle çözüyor: Plazmayı tutan manyetik alan, yüklü parçacıkların ilerlemesini durdurmak için bükülüyor.

Wendelstein 7-X, yaratıcılarının umduğu gibi, 21'te yarım saat çalışabilecek ve bu da benzer bir tasarıma sahip termonükleer istasyonlar fikrine "hayata bir bilet" verecek.

Ulusal Ateşleme Tesisi

Başka bir reaktör türü, yakıtı sıkıştırmak ve ısıtmak için güçlü lazerler kullanır. Ne yazık ki, termonükleer enerji üreten en büyük lazer tesisi olan Amerikan NIF, tükettiğinden daha fazla enerji üretemedi.

Tüm bu projelerden hangisinin gerçekten başarılı olacağını ve hangisinin NIF ile aynı kaderi paylaşacağını tahmin etmek zor. Yapabileceğimiz tek şey beklemek, umut etmek ve haberleri takip etmek: 2020'ler nükleer enerji için ilginç bir dönem olacağa benziyor.

“Nükleer Teknolojiler” okul çocukları için NTI Olimpiyatlarının profillerinden biridir.

Güneşi bir kutuya koyacağız diyoruz. Fikir güzel. Sorun şu ki, kutuyu nasıl yapacağımızı bilmiyoruz.

Pierre-Gilles de Gennes
Fransız Nobel ödüllü

Tüm elektronik cihaz ve makinelerin enerjiye ihtiyacı vardır ve insanlık bunun büyük bir kısmını tüketmektedir. Ancak fosil yakıtlar tükeniyor ve alternatif enerji henüz yeterince etkili değil.
Tüm gereksinimlere ideal olarak uyan bir enerji elde etme yöntemi vardır - Termonükleer füzyon. Termonükleer füzyon reaksiyonu (hidrojenin helyuma dönüşümü ve enerjinin açığa çıkması) güneşte sürekli olarak meydana gelir ve bu süreç gezegene güneş ışınları şeklinde enerji sağlar. Sadece bunu Dünya'da daha küçük ölçekte taklit etmeniz gerekiyor. Yüksek basınç ve çok yüksek sıcaklığın (Güneş'tekinden 10 kat daha yüksek) sağlanması yeterlidir ve füzyon reaksiyonu başlatılacaktır. Bu tür koşullar yaratmak için bir termonükleer reaktör inşa etmeniz gerekir. Dünyadaki daha bol kaynakları kullanacak, konvansiyonel nükleer santrallerden daha güvenli ve daha güçlü olacak. 40 yıldan fazla bir süredir onu inşa etmek için girişimlerde bulunuldu ve deneyler yapıldı. Hatta son yıllarda prototiplerden biri harcandığından daha fazla enerji elde etmeyi bile başardı. Bu alandaki en iddialı projeler aşağıda sunulmaktadır:

Hükümet projeleri

Son zamanlarda halkın en büyük ilgisi başka bir termonükleer reaktör tasarımına verildi - Wendelstein 7-X yıldızlaştırıcı (stellaratörün iç yapısı bir tokamak olan ITER'den daha karmaşıktır). 1 milyar doların biraz üzerinde harcama yapan Alman bilim insanları, 2015 yılına kadar 9 yıl içinde reaktörün küçültülmüş bir gösteri modelini inşa ettiler. İyi sonuçlar verirse daha büyük bir versiyon oluşturulacak.

Fransa'nın MegaJoule Lazeri dünyanın en güçlü lazeri olacak ve bir füzyon reaktörü inşa etmek için lazer tabanlı bir yöntem geliştirmeye çalışacak. Fransız kurulumunun 2018 yılında devreye alınması bekleniyor.

NIF (Ulusal Ateşleme Tesisi) ABD'de 12 yıl içinde ve 2012 yılına kadar 4 milyar dolar karşılığında inşa edildi. Teknolojiyi test etmeyi ve ardından hemen bir reaktör inşa etmeyi umuyorlardı, ancak Wikipedia'nın bildirdiği gibi, nükleer reaktörün nükleer santralden çıkması durumunda ciddi bir çalışma yapılması gerektiği ortaya çıktı. sistem her zaman ateşlemeye ulaşacaktır. Sonuç olarak, görkemli planlar iptal edildi ve bilim adamları lazeri yavaş yavaş geliştirmeye başladı. Son zorluk, enerji aktarım verimliliğini %7'den %15'e çıkarmaktır. Aksi takdirde, senteze ulaşmaya yönelik bu yöntem için kongre finansmanı kesilebilir.

2015 yılı sonunda Sarov'da dünyanın en güçlü lazer kurulumunun inşasına başlandı. Mevcut Amerikan ve gelecekteki Fransızlardan daha güçlü olacak ve reaktörün “lazer” versiyonunun inşası için gerekli deneylerin yapılmasına olanak sağlayacak. İnşaatın 2020'de tamamlanması.

ABD'de bulunan MagLIF füzyon lazeri, termonükleer füzyon elde etme yöntemleri arasında karanlık bir at olarak kabul edilmektedir. Bu yöntem yakın zamanda beklenenden daha iyi sonuçlar vermiştir ancak gücün yine de 1000 kat arttırılması gerekmektedir. Lazer şu anda bir yükseltme sürecinden geçiyor ve bilim insanları 2018 yılına kadar harcadıkları kadar enerji almayı umuyorlar. Başarılı olursa daha büyük bir versiyon oluşturulacak.

Rusya Nükleer Fizik Enstitüsü, ABD'nin 90'lı yıllarda terk ettiği "açık tuzak" yöntemini ısrarla denedi. Sonuç olarak bu yöntem için imkansız kabul edilen göstergeler elde edildi. BINP bilim insanları, kurulumlarının artık Alman Wendelstein 7-X (Q=0,1) seviyesinde ancak daha ucuz olduğuna inanıyor. Şimdi 3 milyar rubleye yeni bir tesis inşa ediyorlar

Kurchatov Enstitüsü başkanı sürekli olarak Rusya'da küçük bir termonükleer reaktör - Ateşleyici inşa etme planlarını hatırlatıyor. Plana göre daha küçük de olsa ITER kadar etkili olması gerekiyor. İnşaatının 3 yıl önce başlaması gerekiyordu ancak bu durum büyük bilimsel projeler için tipiktir.

2016 yılı başında Çin tokamak EAST, 50 milyon derecelik sıcaklığa ulaşıp 102 saniye boyunca bu sıcaklığı korumayı başardı. Devasa reaktörlerin ve lazerlerin inşası başlamadan önce termonükleer füzyonla ilgili bütün haberler böyleydi. Bunun, giderek artan sıcaklığı kimin daha uzun süre tutabileceğini görmek için bilim adamları arasında bir rekabet olduğu düşünülebilir. Plazma sıcaklığı ne kadar yüksek olursa ve ne kadar uzun süre muhafaza edilebilirse, füzyon reaksiyonunun başlangıcına o kadar yaklaşmış oluruz. Dünyada bu tür onlarca kurulum var, birkaç tane daha ()() inşa ediliyor, yani DOĞU rekoru yakında kırılacak. Aslında bu küçük reaktörler, ITER'e gönderilmeden önce sadece ekipmanı test ediyor.

Lockheed Martin, 2015 yılında 10 yıl içinde küçük ve mobil bir füzyon reaktörü inşa etmelerine olanak sağlayacak bir füzyon enerjisi atılımını duyurdu. Çok büyük ve hiç mobil olmayan ticari reaktörlerin bile 2040 yılına kadar beklenmediği göz önüne alındığında, şirketin duyurusu şüpheyle karşılandı. Ancak şirketin çok fazla kaynağı var, kim bilir. 2020'de bir prototip bekleniyor.

Popüler Silikon Vadisi girişimi Helion Energy'nin termonükleer füzyona ulaşmak için kendine özgü bir planı var. Şirket 10 milyon dolardan fazla para topladı ve 2019 yılına kadar bir prototip oluşturmayı planlıyor.

Düşük profilli girişim Tri Alpha Energy, yakın zamanda füzyon yöntemini teşvik etme konusunda etkileyici sonuçlar elde etti (teorisyenler füzyona ulaşmak için 100'den fazla teorik yol geliştirdi; tokamak en basit ve en popüler olanıdır). Şirket ayrıca yatırımcı fonlarından 100 milyon dolardan fazla para topladı.

Kanadalı startup General Fusion'ın reaktör projesi diğerlerinden daha da farklı, ancak geliştiriciler buna güveniyor ve 2020 yılına kadar reaktörü inşa etmek için 10 yılda 100 milyon dolardan fazla para topladı.

İngiltere merkezli startup First light, 2014 yılında oluşturulan en erişilebilir web sitesine sahip ve nükleer füzyonu daha düşük maliyetle üretmek için en son bilimsel verileri kullanma planlarını duyurdu.

MIT'den bilim adamları, kompakt bir füzyon reaktörünü anlatan bir makale yazdılar. Dev tokamakların yapımına başlandıktan sonra ortaya çıkan yeni teknolojilere güveniyorlar ve projeyi 10 yılda tamamlama sözü veriyorlar. İnşaatın başlamasına yeşil ışık yakılıp yakılmayacağı ise henüz bilinmiyor. Onaylansa bile bir dergide yer alan bir makale, bir startup kurmaktan çok daha erken bir aşamadır

Nükleer füzyon belki de kitle fonlaması için en az uygun endüstridir. Ancak Lawrenceville Plazma Fiziği şirketi onun yardımıyla ve aynı zamanda NASA'nın finansmanıyla reaktörünün bir prototipini inşa edecek. Devam eden tüm projeler arasında en çok dolandırıcılığa benzeyen bu, ama kim bilir, belki de bu görkemli çalışmaya faydalı bir şeyler getirebilirler.

ITER, ilk ticari füzyon reaktörü olan tam teşekküllü bir DEMO kurulumunun inşası için yalnızca bir prototip olacak. Lansmanının şu anda 2044 yılında yapılması planlanıyor ve bu hala iyimser bir tahmin.

Ancak bir sonraki aşama için planlar var. Hibrit bir termonükleer reaktör, hem atomik bozunmadan (geleneksel bir nükleer enerji santrali gibi) hem de füzyondan enerji alacaktır. Bu konfigürasyonda enerji 10 kat daha fazla olabilir ancak güvenlik daha düşüktür. Çin, 2030 yılına kadar bir prototip üretmeyi umuyor ancak uzmanlar bunun, içten yanmalı motorun icadından önce hibrit otomobiller üretmeye çalışmak gibi olacağını söylüyor.

Sonuç olarak

Dünyaya yeni bir enerji kaynağı getirmek isteyen insan sıkıntısı yok. ITER projesi, ölçeği ve finansmanı göz önüne alındığında en büyük şansa sahiptir, ancak diğer yöntemlerin yanı sıra özel projeler de göz ardı edilmemelidir. Bilim adamları, füzyon reaksiyonunu pek başarılı olamayan bir şekilde ilerletmek için onlarca yıldır çalışıyorlar. Ancak artık termonükleer reaksiyonu gerçekleştirmek için her zamankinden daha fazla proje var. Her biri başarısız olsa bile yeni girişimlerde bulunulacaktır. Burada, Dünya'da Güneş'in minyatür bir versiyonunu aydınlatıncaya kadar dinlenmemiz pek olası değil.

Etiketler: Etiket ekleyin

Füzyon enerji santrali.

Şu anda bilim adamları, avantajı insanlığa sınırsız bir süre için elektrik sağlamak olan bir termonükleer enerji santralinin oluşturulması üzerinde çalışıyorlar. Bir termonükleer enerji santrali, termonükleer füzyon temelinde çalışır - ağır hidrojen izotoplarının sentezinin helyum oluşumu ve enerji salınımı ile reaksiyonu. Termonükleer füzyon reaksiyonu, gaz veya sıvı radyoaktif atık üretmez ve nükleer silah üretmek için kullanılan plütonyum üretmez. Termonükleer istasyonlar için yakıtın, basit sudan elde edilen ağır hidrojen izotop döteryum olacağını da hesaba katarsak - yarım litre su, bir varil benzinin yakılmasıyla elde edilene eşdeğer füzyon enerjisi içerir - o zaman avantajları Termonükleer reaksiyonlara dayalı enerji santralleri belirginleşiyor.

Termonükleer reaksiyon sırasında, hafif atomlar birleşip daha ağır atomlara dönüştüğünde enerji açığa çıkar. Bunu başarmak için gazı 100 milyon derecenin üzerinde bir sıcaklığa, yani Güneş'in merkezindeki sıcaklıktan çok daha yüksek bir sıcaklığa ısıtmak gerekiyor.

Bu sıcaklıkta gaz plazmaya dönüşür. Aynı zamanda hidrojen izotop atomları birleşerek helyum atomlarına ve nötronlara dönüşerek büyük miktarda enerji açığa çıkarır. Bu prensibe göre çalışan ticari bir enerji santrali, yoğun bir malzeme tabakası (lityum) tarafından yönetilen nötronların enerjisini kullanacaktır.

Nükleer enerji santraliyle karşılaştırıldığında, füzyon reaktörü geride çok daha az radyoaktif atık bırakacaktır.

Uluslararası termonükleer reaktör ITER

Dünyanın ilk termonükleer reaktörü ITER'i oluşturacak uluslararası konsorsiyumun katılımcıları, projenin pratik uygulamasını başlatan bir anlaşmayı Brüksel'de imzaladı.

Avrupa Birliği, ABD, Japonya, Çin, Güney Kore ve Rusya'dan temsilciler deneysel reaktörün inşasına 2007 yılında başlamayı ve sekiz yıl içinde tamamlamayı planlıyor. Her şey planlandığı gibi giderse, 2040 yılına kadar yeni prensiple çalışan bir gösteri elektrik santrali inşa edilebilir.

Çevreye zararlı hidroelektrik ve nükleer santraller döneminin yakında sona ereceğine ve projesi halihazırda uygulanmakta olan termonükleer bir santral olan yeni bir enerji santralinin zamanının geleceğine inanmak isterim. Ancak ITER (Uluslararası Termonükleer Reaktör) projesi neredeyse hazır olmasına rağmen; İlk çalışan deneysel termonükleer reaktörlerde 10 MW'ı aşan bir güç elde edilmiş olmasına rağmen - ilk nükleer santrallerin seviyesi, ilk termonükleer santral yirmi yıldan daha erken çalışmaya başlamayacak çünkü maliyeti çok yüksek . İşin maliyetinin 10 milyar avro olduğu tahmin ediliyor - bu, en pahalı uluslararası enerji santrali projesi. Reaktörün inşaat maliyetinin yarısı Avrupa Birliği tarafından karşılanıyor. Diğer konsorsiyum katılımcıları tahminin %10'unu tahsis edecek.

Şimdiye kadarki en pahalı ortak bilimsel proje haline gelecek olan reaktörün inşasına ilişkin planın artık konsorsiyum üyesi ülkelerin parlamenterleri tarafından onaylanması gerekiyor.

Reaktör, Fransa'nın güneyindeki Provence eyaletinde, Fransız nükleer araştırma merkezinin bulunduğu Cadarache kenti yakınlarında inşa edilecek.

Her şey nasıl başladı? “Enerji sorunu” aşağıdaki üç faktörün birleşimi sonucu ortaya çıktı:

1. İnsanlık artık çok büyük miktarda enerji tüketiyor.

Şu anda dünyanın enerji tüketimi yaklaşık 15,7 terawatt (TW) civarındadır. Bu değeri dünya nüfusuna böldüğümüzde kişi başına yaklaşık 2400 watt elde ediyoruz ki bu da kolaylıkla tahmin edilebilecek ve görselleştirilebilecek bir değerdir. Dünyanın her sakininin (çocuklar dahil) tükettiği enerji, 24 yüz watt'lık elektrik lambalarının 24 saat çalışmasına karşılık gelir. Bununla birlikte, bu enerjinin gezegendeki tüketimi oldukça dengesizdir, çünkü bazı ülkelerde çok fazla, bazılarında ise ihmal edilebilir düzeydedir. Tüketim (bir kişi açısından) ABD'de 10,3 kW'a (rekor değerlerden biri), Rusya Federasyonu'nda 6,3 kW'a, İngiltere'de 5,1 kW'a vb. Eşittir, ancak diğer yandan eşittir Bangladeş'te yalnızca 0,21 kW (ABD enerji tüketiminin yalnızca %2'si!).

2. Dünya enerji tüketimi çarpıcı biçimde artıyor.

Uluslararası Enerji Ajansı'na (2006) göre küresel enerji tüketiminin 2030 yılına kadar %50 artması bekleniyor. Gelişmiş ülkeler elbette ek enerji olmadan da idare edebilirler, ancak bu büyüme, 1,5 milyar insanın ciddi elektrik kesintisi yaşadığı gelişmekte olan ülkelerdeki insanları yoksulluktan kurtarmak için gereklidir.

3. Şu anda dünya enerjisinin %80'i fosil yakıtların yakılmasından sağlanıyor (petrol, kömür ve gaz), kullanımı:
a) potansiyel olarak yıkıcı çevresel değişiklikler riski oluşturur;
b) kaçınılmaz olarak bir gün sona ermelidir.

Söylenenlerden, artık fosil yakıt kullanma çağının sonuna hazırlanmamız gerektiği açıktır.

Günümüzde nükleer santraller, atom çekirdeğinin fisyon reaksiyonları sırasında açığa çıkan enerjiyi büyük ölçekte üretmektedir. Bu tür istasyonların oluşturulması ve geliştirilmesi mümkün olan her şekilde teşvik edilmeli, ancak bunların işletilmesi için en önemli malzemelerden birinin (ucuz uranyum) rezervlerinin de önümüzdeki 50 yıl içinde tamamen tükenebileceği dikkate alınmalıdır. . Nükleer fisyona dayalı enerjinin olanakları, daha verimli enerji döngülerinin kullanılması yoluyla önemli ölçüde genişletilebilir (ve genişletilmelidir), bu da üretilen enerji miktarının neredeyse iki katına çıkmasına olanak tanır. Bu yönde enerji geliştirmek için, reaksiyonun orijinal uranyumdan daha fazla toryum ürettiği ve bunun sonucunda toplam enerji miktarının üretildiği toryum reaktörleri (toryum üretici reaktörler veya üretici reaktörler olarak adlandırılan) oluşturmak gerekir. Belirli bir madde miktarı için 40 kat artar. Ayrıca, uranyum reaktörlerinden çok daha verimli olan ve 60 kat daha fazla enerji üretebilen hızlı nötronları kullanan plütonyum yetiştiricilerinin yaratılması da umut verici görünüyor. Bu alanları geliştirmek için, uranyum elde etmek için yeni, standart dışı yöntemler geliştirmek gerekebilir (örneğin, en erişilebilir gibi görünen deniz suyundan).

Füzyon enerji santralleri

Şekilde cihazın şematik diyagramı (ölçeksiz) ve bir termonükleer enerji santralinin çalışma prensibi gösterilmektedir. Orta kısımda, hacmi ~2000 m3 olan, 100 M°C'nin üzerinde bir sıcaklığa ısıtılan trityum-döteryum (T-D) plazması ile doldurulmuş toroidal (halka şeklinde) bir oda bulunmaktadır. Füzyon reaksiyonu (1) sırasında üretilen nötronlar “manyetik şişeyi” terk ederek yaklaşık 1 m kalınlığında şekilde görülen kabuğa girerler.

Kabuğun içinde nötronlar lityum atomlarıyla çarpışarak trityum üreten bir reaksiyona neden olur:

nötron + lityum → helyum + trityum

Ek olarak, sistemde (trityum oluşmadan) rakip reaksiyonlar meydana gelir ve ayrıca ek nötronların salınmasıyla birçok reaksiyon meydana gelir ve bu da daha sonra trityum oluşumuna yol açar (bu durumda ek nötronların salınması mümkündür) örneğin kabuğa ve kurşuna berilyum atomlarının eklenmesiyle önemli ölçüde arttırılmıştır). Genel sonuç, bu tesisin (en azından teorik olarak) trityum üretecek bir nükleer füzyon reaksiyonuna girebileceği yönündedir. Bu durumda, üretilen trityum miktarının sadece tesisin kendi ihtiyaçlarını karşılaması değil, aynı zamanda biraz daha fazla olması da gerekir, bu da yeni tesislerin trityumla beslenmesini mümkün kılacaktır. Aşağıda açıklanan ITER reaktöründe test edilmesi ve uygulanması gereken bu çalışma konseptidir.

Ek olarak, nötronların pilot tesisler olarak adlandırılan (nispeten "sıradan" inşaat malzemelerinin kullanılacağı) kabuktaki kabuğu yaklaşık 400°C'ye kadar ısıtması gerekir. Gelecekte, en yeni yüksek mukavemetli malzemelerin (silisyum karbür kompozitler gibi) kullanılmasıyla elde edilebilecek, 1000°C'nin üzerinde kabuk ısıtma sıcaklığına sahip gelişmiş tesislerin oluşturulması planlanmaktadır. Kabukta üretilen ısı, geleneksel istasyonlarda olduğu gibi, bir soğutucu (örneğin su veya helyum içeren) içeren birincil soğutma devresi tarafından alınır ve su buharının üretilip türbinlere beslendiği ikincil devreye aktarılır.

1985 - Sovyetler Birliği, önde gelen dört ülkenin füzyon reaktörleri oluşturma konusundaki deneyimlerini kullanarak yeni nesil Tokamak tesisini önerdi. Amerika Birleşik Devletleri, Japonya ve Avrupa Topluluğu ile birlikte projenin uygulanmasına yönelik bir teklif sundu.

Şu anda Fransa'da, plazmayı "ateşleyebilen" ilk tokamak olacak olan, aşağıda açıklanan uluslararası deneysel termonükleer reaktör ITER'nin (Uluslararası Tokamak Deneysel Reaktörü) inşaatı devam etmektedir.

Mevcut en gelişmiş tokamak tesisleri, bir füzyon istasyonunun çalışması için gereken değerlere yakın olan, yaklaşık 150 M°C'lik sıcaklıklara uzun süredir ulaşmaktadır, ancak ITER reaktörü, uzun süre tasarlanmış ilk büyük ölçekli enerji santrali olmalıdır. vadeli operasyon. Gelecekte, belirli bir sıcaklıkta nükleer füzyon hızı basıncın karesiyle orantılı olduğundan, her şeyden önce plazmadaki basıncın arttırılmasını gerektirecek çalışma parametrelerini önemli ölçüde iyileştirmek gerekecektir. Bu durumda temel bilimsel sorun, plazmadaki basınç arttığında çok karmaşık ve tehlikeli dengesizliklerin, yani dengesiz çalışma modlarının ortaya çıkmasıyla ilgilidir.

Buna neden ihtiyacımız var?

Nükleer füzyonun temel avantajı, doğada yakıt olarak çok yaygın olan maddelerin yalnızca çok küçük miktarlarını gerektirmesidir. Açıklanan tesislerdeki nükleer füzyon reaksiyonu, geleneksel kimyasal reaksiyonlar (fosil yakıtların yanması gibi) sırasında açığa çıkan standart ısıdan on milyon kat daha fazla, muazzam miktarda enerjinin açığa çıkmasına yol açabilir. Karşılaştırma için, 1 gigawatt (GW) kapasiteli bir termik santrale güç sağlamak için gereken kömür miktarının günde 10.000 ton (on demiryolu vagonu) olduğunu ve aynı güçteki bir füzyon tesisinin yalnızca yaklaşık olarak yakl. Günde 1 kilogram D+T karışımı.

Döteryum, hidrojenin kararlı bir izotopudur; Yaklaşık her 3.350 sıradan su molekülünden birinde, hidrojen atomlarından birinin yerini döteryum alır (Büyük Patlama'dan kalma bir miras). Bu gerçek, sudan gerekli miktarda döteryumun oldukça ucuz bir şekilde üretilmesini organize etmeyi kolaylaştırır. Kararsız olan trityumun elde edilmesi daha zordur (yarı ömrü yaklaşık 12 yıldır, bunun sonucunda doğadaki içeriği ihmal edilebilir düzeydedir), ancak yukarıda gösterildiği gibi trityum, çalışma sırasında doğrudan termonükleer tesisin içinde görünecektir, Nötronların lityum ile reaksiyonu nedeniyle.

Dolayısıyla bir füzyon reaktörünün başlangıç yakıtı lityum ve sudur. Lityum, ev aletlerinde (cep telefonu pilleri vb.) yaygın olarak kullanılan yaygın bir metaldir. Yukarıda anlatılan tesis, ideal olmayan verim dikkate alındığında dahi, 70 ton kömürün içerdiği enerjiye eşdeğer olan 200.000 kWh elektrik enerjisi üretebilecektir. Bunun için gerekli olan lityum miktarı bir bilgisayar pilinde, döteryum miktarı ise 45 litre suda bulunmaktadır. Yukarıdaki değer, AB ülkelerinde 30 yıllık mevcut elektrik tüketimine (kişi başına hesaplanan) karşılık gelmektedir. Bu kadar önemsiz miktardaki lityumun, bu kadar miktarda elektrik üretimini (CO2 emisyonu olmadan ve en ufak bir hava kirliliği olmadan) sağlayabilmesi, (tüm gelişmelere rağmen) termonükleer enerjinin en hızlı ve en güçlü gelişimi için oldukça ciddi bir argümandır. zorluklar ve problemler) ve hatta bu tür bir araştırmanın başarısına yüzde yüz güven olmadan.

Döteryumun milyonlarca yıl dayanması gerekir ve kolaylıkla çıkarılabilen lityum rezervleri, yüzlerce yıllık ihtiyaçları karşılamaya yeterlidir. Kayalardaki lityum tükense bile, madenciliği ekonomik olarak uygulanabilir hale getirecek kadar yüksek konsantrasyonlarda (uranyumdan 100 kat daha yüksek) bulunduğu sudan onu çıkarabiliriz.

Fransa'nın Cadarache kenti yakınlarında deneysel bir termonükleer reaktör (Uluslararası termonükleer deneysel reaktör) inşa ediliyor. ITER projesinin temel amacı endüstriyel ölçekte kontrollü bir termonükleer füzyon reaksiyonu uygulamaktır.

Termonükleer yakıtın birim ağırlığı başına, aynı miktarda organik yakıt yakıldığından yaklaşık 10 milyon kat daha fazla enerji elde edilir ve şu anda faaliyette olan nükleer santrallerin reaktörlerinde uranyum çekirdeklerinin bölünmesinden yaklaşık yüz kat daha fazla enerji elde edilir. Bilim adamlarının ve tasarımcıların hesaplamaları gerçekleşirse bu, insanlığa tükenmez bir enerji kaynağı sağlayacaktır.

Bu nedenle, bir dizi ülke (Rusya, Hindistan, Çin, Kore, Kazakistan, ABD, Kanada, Japonya, Avrupa Birliği ülkeleri), yeni enerji santrallerinin prototipi olan Uluslararası Termonükleer Araştırma Reaktörünü oluşturmak için güçlerini birleştirdi.

ITER, hidrojen ve trityum atomlarının (hidrojenin bir izotopu) sentezi için koşullar yaratan ve bunun sonucunda yeni bir atomun (helyum atomu) oluşmasını sağlayan bir tesistir. Bu sürece büyük bir enerji patlaması eşlik ediyor: termonükleer reaksiyonun meydana geldiği plazmanın sıcaklığı yaklaşık 150 milyon santigrat derecedir (karşılaştırma için Güneş'in çekirdeğinin sıcaklığı 40 milyon derecedir). Bu durumda izotoplar yanarak neredeyse hiç radyoaktif atık bırakmaz.
Uluslararası projeye katılım planı, reaktör bileşenlerinin tedarikini ve inşaatının finansmanını öngörüyor. Bunun karşılığında, katılımcı ülkelerin her biri, bir termonükleer reaktör oluşturmaya yönelik tüm teknolojilere ve seri güçte termonükleer reaktörlerin tasarımına temel oluşturacak olan bu reaktör üzerindeki tüm deneysel çalışmaların sonuçlarına tam erişim hakkına sahip olacak.

Termonükleer füzyon prensibine dayanan reaktör, radyoaktif radyasyon içermiyor ve çevre için tamamen güvenli. Dünyanın hemen hemen her yerinde bulunabilir ve yakıtı sıradan sudur. ITER'in inşasının yaklaşık on yıl sürmesi bekleniyor, bunun ardından reaktörün 20 yıl süreyle kullanımda kalması bekleniyor.

Rusya'nın önümüzdeki yıllarda ITER Termonükleer Reaktör İnşaatı Uluslararası Organizasyonu Konseyi'ndeki çıkarları, Rusya Bilimler Akademisi Sorumlu Üyesi Mikhail Kovalchuk, Rusya Bilimler Akademisi Kristalografi Enstitüsü Kurchatov Enstitüsü Direktörü tarafından temsil edilecek. Bilim, Teknoloji ve Eğitim Başkanlık Konseyi Bilim ve Bilimsel Sekreteri. Kovalchuk, önümüzdeki iki yıl için ITER Uluslararası Konseyi başkanlığına seçilen ve bu pozisyonu katılımcı bir ülkenin resmi temsilcisinin görevleriyle birleştirme hakkına sahip olmayan bu görevde geçici olarak akademisyen Evgeniy Velikhov'un yerini alacak.

Toplam inşaat maliyetinin 5 milyar avro olduğu tahmin ediliyor ve aynı miktar reaktörün deneme işletmesi için de gerekli olacak. Hindistan, Çin, Kore, Rusya, ABD ve Japonya'nın payı toplam değerin yaklaşık yüzde 10'unu oluştururken, yüzde 45'i Avrupa Birliği ülkelerinden geliyor. Ancak Avrupa devletleri, maliyetlerin aralarında tam olarak nasıl dağıtılacağı konusunda henüz anlaşmaya varmadı. Bu nedenle inşaatın başlaması Nisan 2010'a ertelendi. Son gecikmeye rağmen ITER'de yer alan bilim insanları ve yetkililer projeyi 2018 yılına kadar tamamlayabileceklerini söylüyor.

ITER'in tahmini termonükleer gücü 500 megavattır. Bireysel mıknatıs parçaları 200 ila 450 ton ağırlığa ulaşır. ITER'i soğutmak için günde 33 bin metreküp suya ihtiyaç duyulacak.

1998 yılında ABD projeye katılımını finanse etmeyi bıraktı. Cumhuriyetçilerin iktidara gelmesinin ve Kaliforniya'da kesintilerin başlamasının ardından Bush yönetimi enerji yatırımlarını artıracağını duyurdu. Amerika Birleşik Devletleri uluslararası projeye katılma niyetinde değildi ve kendi termonükleer projesiyle meşguldü. 2002'nin başlarında Başkan Bush'un teknoloji danışmanı John Marburger III, ABD'nin fikrini değiştirdiğini ve projeye geri dönme niyetinde olduğunu söyledi.

Katılımcı sayısı açısından proje, bir başka büyük uluslararası bilimsel proje olan Uluslararası Uzay İstasyonu ile karşılaştırılabilir. Daha önce 8 milyar dolara ulaşan ITER'in maliyeti daha sonra 4 milyarın altına düştü. ABD'nin katılımdan çekilmesi sonucunda reaktör gücünün 1,5 GW'tan 500 MW'a düşürülmesine karar verildi. Buna göre projenin fiyatı da düştü.

Haziran 2002'de Rusya'nın başkentinde “Moskova'da ITER Günleri” sempozyumu düzenlendi. Başarısı insanlığın kaderini değiştirebilecek ve ona verimlilik ve ekonomi açısından yalnızca Güneş enerjisiyle karşılaştırılabilecek yeni bir enerji türü verebilecek bir projenin yeniden canlandırılmasının teorik, pratik ve organizasyonel sorunlarını tartıştı.

Temmuz 2010'da, ITER uluslararası termonükleer reaktör projesine katılan ülkelerin temsilcileri, Fransa'nın Cadarache kentinde düzenlenen olağanüstü bir toplantıda bütçesini ve inşaat programını onayladı. .

Son olağanüstü toplantıda proje katılımcıları, plazmayla ilgili ilk deneylerin başlangıç tarihini - 2019 - onayladılar. Tam deneylerin Mart 2027 için planlanması planlanıyor, ancak proje yönetimi teknik uzmanlardan süreci optimize etmeye çalışmalarını ve deneylere 2026'da başlamalarını istedi. Toplantı katılımcıları ayrıca reaktörün inşasının maliyetine de karar verdi, ancak tesisin inşası için harcanması planlanan miktarlar açıklanmadı. ScienceNOW portalı editörünün isimsiz bir kaynaktan aldığı bilgiye göre, deneyler başladığında ITER projesinin maliyeti 16 milyar avroyu bulabilir.

Cadarache'deki toplantı aynı zamanda yeni proje yöneticisi Japon fizikçi Osamu Motojima'nın da ilk resmi çalışma günü oldu. Ondan önce projeyi, bütçe ve inşaat son tarihleri onaylandıktan hemen sonra görevinden ayrılmak isteyen Japon Kaname Ikeda 2005'ten beri yürütüyordu.

ITER füzyon reaktörü Avrupa Birliği, İsviçre, Japonya, ABD, Rusya, Güney Kore, Çin ve Hindistan'ın ortak projesidir. ITER oluşturma fikri geçen yüzyılın 80'li yıllarından beri düşünülüyor, ancak mali ve teknik zorluklar nedeniyle projenin maliyeti sürekli artıyor ve inşaatın başlama tarihi sürekli erteleniyor. 2009 yılında uzmanlar, reaktörün oluşturulmasına yönelik çalışmaların 2010 yılında başlamasını bekliyordu. Daha sonra bu tarih kaydırılarak reaktörün fırlatılma tarihi olarak önce 2018, ardından 2019 yılı seçildi.

Termonükleer füzyon reaksiyonları, hafif izotop çekirdeklerinin daha ağır bir çekirdek oluşturmak üzere füzyonunun reaksiyonları olup, buna büyük bir enerji salınımı eşlik eder. Teorik olarak füzyon reaktörleri düşük maliyetle çok fazla enerji üretebiliyor ancak şu anda bilim insanları füzyon reaksiyonunu başlatmak ve sürdürmek için çok daha fazla enerji ve para harcıyor.

Termonükleer füzyon, enerji üretmenin ucuz ve çevre dostu bir yoludur. Güneş'te milyarlarca yıldır kontrolsüz termonükleer füzyon meydana geliyor - helyum, ağır hidrojen izotop döteryumdan oluşuyor. Bu muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Ancak Dünya'daki insanlar bu tür reaksiyonları kontrol etmeyi henüz öğrenemediler.

ITER reaktörü yakıt olarak hidrojen izotoplarını kullanacak. Termonükleer reaksiyon sırasında, hafif atomlar daha ağır atomlarla birleştiğinde enerji açığa çıkar. Bunu başarmak için gazın 100 milyon derecenin üzerinde bir sıcaklığa, yani Güneş'in merkezindeki sıcaklıktan çok daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılması gerekiyor. Bu sıcaklıkta gaz plazmaya dönüşür. Aynı zamanda hidrojen izotop atomları birleşerek çok sayıda nötronun salınmasıyla helyum atomlarına dönüşür. Bu prensiple çalışan bir enerji santrali, yoğun bir malzeme tabakası (lityum) tarafından yavaşlatılan nötronların enerjisini kullanacaktır.

Termonükleer tesislerin oluşturulması neden bu kadar uzun sürdü?

Yarım asra yakın süredir faydaları tartışılan bu kadar önemli ve değerli tesisler neden hala oluşturulmadı? Birincisi dış veya sosyal olarak adlandırılabilecek ve diğer ikisi iç, yani termonükleer enerjinin kendisinin gelişiminin yasaları ve koşulları tarafından belirlenen üç ana neden vardır (aşağıda tartışılmıştır).

1. Uzun bir süre, termonükleer füzyon enerjisinin pratik kullanımı sorununun acil kararlar ve eylemler gerektirmediğine inanılıyordu, çünkü geçen yüzyılın 80'li yıllarında fosil yakıt kaynakları tükenmez görünüyordu ve çevre sorunları ve iklim değişikliği kamuoyunu ilgilendirmiyor. 1976'da ABD Enerji Bakanlığı'nın Füzyon Enerjisi Danışma Komitesi, çeşitli araştırma finansmanı seçenekleri kapsamında Ar-Ge ve bir gösteri füzyon enerji santrali için zaman çerçevesini tahmin etmeye çalıştı. Aynı zamanda, bu yöndeki araştırmalar için yıllık fon hacminin tamamen yetersiz olduğu ve mevcut ödenek seviyesi korunursa, tahsis edilen fonlar uyuşmadığı için termonükleer tesislerin oluşturulmasının asla başarılı olmayacağı keşfedildi. minimum, kritik seviyeye kadar.

2. Bu alandaki araştırmaların gelişmesinin önündeki daha ciddi bir engel, tartışılan türden bir termonükleer tesisin küçük ölçekte oluşturulamaması ve gösterilememesidir. Aşağıda sunulan açıklamalardan, termonükleer füzyonun yalnızca plazmanın manyetik olarak hapsedilmesini değil, aynı zamanda yeterli derecede ısıtılmasını da gerektirdiği açıkça ortaya çıkacaktır. Harcanan ve alınan enerjinin oranı, en azından tesisin doğrusal boyutlarının karesiyle orantılı olarak artar, bunun sonucunda termonükleer tesislerin bilimsel ve teknik yetenekleri ve avantajları yalnızca oldukça büyük istasyonlarda test edilebilir ve gösterilebilir. bahsedilen ITER reaktörü gibi. Başarı konusunda yeterli güven sağlanana kadar toplum bu kadar büyük projeleri finanse etmeye hazır değildi.

3. Termonükleer enerjinin gelişimi oldukça karmaşıktır, ancak (yetersiz finansmana ve JET ve ITER tesislerinin oluşturulması için merkezlerin seçilmesindeki zorluklara rağmen), henüz bir işletim istasyonu oluşturulmamış olmasına rağmen son yıllarda net bir ilerleme gözlemlenmiştir.

Modern dünya, daha doğru bir ifadeyle “belirsiz enerji krizi” olarak adlandırılabilecek çok ciddi bir enerji sorunuyla karşı karşıyadır. Sorun, fosil yakıt rezervlerinin bu yüzyılın ikinci yarısında tükenebilecek olmasından kaynaklanıyor. Dahası, fosil yakıtların yakılması, gezegenin iklimindeki büyük değişiklikleri önlemek için atmosfere salınan karbondioksitin (yukarıda bahsedilen CCS programı) bir şekilde tecrit edilmesi ve "depolanması" ihtiyacına yol açabilir.

Şu anda insanlığın tükettiği enerjinin neredeyse tamamı fosil yakıtların yakılmasıyla üretiliyor ve sorunun çözümü güneş enerjisi veya nükleer enerjinin kullanılmasıyla (hızlı üretimli reaktörlerin oluşturulması vb.) ilişkilendirilebilir. Gelişmekte olan ülkelerin artan nüfusunun ve yaşam standartlarını iyileştirme ve üretilen enerji miktarını artırma ihtiyaçlarının neden olduğu küresel sorun, tek başına bu yaklaşımlar temelinde çözülemez, ancak elbette alternatif enerji üretim yöntemleri geliştirmeye yönelik herhangi bir girişimde bulunulamaz. teşvik edilmelidir.

Açıkça söylemek gerekirse, davranış stratejileri konusunda çok az seçeneğimiz var ve başarı garantisi olmamasına rağmen termonükleer enerjinin geliştirilmesi son derece önemli. Financial Times gazetesi (25 Ocak 2004 tarihli) bu konuda şunları yazdı:

Termonükleer enerjinin gelişimine giden yolda büyük ve beklenmedik sürprizlerin yaşanmayacağını umalım. Bu durumda, yaklaşık 30 yıl sonra ilk kez enerji ağlarına buradan elektrik akımı sağlayabileceğiz ve 10 yıl sonra da ilk ticari termonükleer enerji santrali faaliyete geçecek. Nükleer füzyon enerjisinin bu yüzyılın ikinci yarısında fosil yakıtların yerini almaya başlaması ve giderek küresel ölçekte insanlığa enerji sağlamada giderek daha önemli bir rol oynamaya başlaması muhtemeldir.

Termonükleer enerji yaratma görevinin (tüm insanlık için etkili ve büyük ölçekli bir enerji kaynağı olarak) başarıyla tamamlanacağının kesin bir garantisi yoktur, ancak bu yönde başarı olasılığı oldukça yüksektir. Termonükleer istasyonların muazzam potansiyeli göz önüne alındığında, hızlı (ve hatta hızlandırılmış) gelişimlerine yönelik projelerin tüm maliyetlerinin haklı olduğu düşünülebilir, özellikle de devasa küresel enerji piyasasının arka planında bu yatırımlar çok mütevazı göründüğü için (yılda 4 trilyon dolar8). İnsanlığın enerji ihtiyacının karşılanması çok ciddi bir sorundur. Fosil yakıtlar gittikçe daha az bulunur hale geldikçe (ve bunların kullanımı istenmez hale geldikçe), durum değişiyor ve füzyon enerjisini geliştirmemeyi göze alamayız.

“Termonükleer enerji ne zaman ortaya çıkacak?” Sorusuna Lev Artsimovich (bu alanda tanınmış bir öncü ve araştırma lideri) bir keresinde şöyle yanıt vermişti: "İnsanlık için gerçekten gerekli olduğunda yaratılacak"

ITER, tükettiğinden daha fazla enerji üreten ilk füzyon reaktörü olacak. Bilim insanları bu özelliği "Q" adını verdikleri basit bir katsayı kullanarak ölçüyorlar. ITER tüm bilimsel hedeflerine ulaşırsa tükettiğinden 10 kat daha fazla enerji üretecek. İnşa edilen son cihaz, İngiltere'deki Ortak Avrupa Torus'u, bilimsel araştırmanın son aşamalarında neredeyse 1'lik bir Q değerine ulaşan daha küçük bir prototip füzyon reaktörüdür. Bu, tükettiği enerjiyle tamamen aynı miktarda enerji ürettiği anlamına gelir. . ITER, füzyondan enerji üretimini göstererek ve 10 Q değerine ulaşarak bunun ötesine geçecek. Buradaki fikir, yaklaşık 50 MW'lık enerji tüketiminden 500 MW üretmektir. Bu nedenle ITER'in bilimsel hedeflerinden biri, 10'luk bir Q değerine ulaşılabileceğini kanıtlamaktır.

Bir diğer bilimsel hedef ise ITER'in çok uzun bir "yanma" süresine (bir saate kadar uzatılmış bir darbe) sahip olmasıdır. ITER sürekli enerji üretemeyen bir araştırma deneysel reaktörüdür. ITER çalışmaya başladığında bir saat süreyle açık kalacak, ardından kapatılması gerekecektir. Bu önemlidir, çünkü şimdiye kadar yarattığımız tipik cihazlar birkaç saniye, hatta saniyenin onda biri kadar bir yanma süresine sahip olabiliyordu; bu maksimumdur. "Ortak Avrupa Torus", 20 saniyelik darbe uzunluğuyla yaklaşık iki saniyelik yanma süresiyle 1 Q değerine ulaştı. Ancak birkaç saniye süren bir süreç gerçekten kalıcı değildir. Bir arabanın motorunu çalıştırmaya benzetmek gerekirse: motoru kısa süreliğine açıp sonra kapatmak, henüz arabanın gerçek çalışması değildir. Arabanızı ancak yarım saat kullandığınızda sabit çalışma moduna ulaşacak ve böyle bir arabanın gerçekten sürülebileceğini gösterecek.

Yani, teknik ve bilimsel açıdan ITER, 10'luk bir Q değeri ve artan yanma süresi sağlayacaktır.

Termonükleer füzyon programı gerçekten uluslararası ve doğası gereği geniştir. İnsanlar zaten ITER'in başarısına güveniyorlar ve bir sonraki adımı düşünüyorlar - DEMO adı verilen endüstriyel bir termonükleer reaktörün prototipini oluşturmak. Bunu oluşturmak için ITER'in çalışması gerekiyor. Bilimsel hedeflerimize ulaşmalıyız çünkü bu, ortaya koyduğumuz fikirlerin tamamen uygulanabilir olduğu anlamına gelecektir. Ancak her zaman bundan sonra ne olacağını düşünmeniz gerektiğine katılıyorum. Ayrıca ITER 25-30 yıldır faaliyet gösterdiği için bilgimiz giderek derinleşip genişleyecek ve bir sonraki adımımızı daha doğru bir şekilde çizebileceğiz.

Aslında ITER'in tokamak olup olmadığı konusunda hiçbir tartışma yok. Bazı bilim insanları soruyu oldukça farklı bir şekilde ortaya koyuyor: ITER var olmalı mı? Farklı ülkelerdeki uzmanlar, çok büyük ölçekli olmayan termonükleer projeler geliştirerek, bu kadar büyük bir reaktöre hiç ihtiyaç duyulmadığını savunuyorlar.

Ancak onların görüşlerinin otoriter olduğu düşünülmemelidir. Onlarca yıldır toroidal tuzaklarla çalışan fizikçiler ITER'in oluşturulmasında yer aldı. Karadaş'taki deneysel termonükleer reaktörün tasarımı, düzinelerce önceki tokamak üzerinde yapılan deneyler sırasında elde edilen tüm bilgilere dayanıyordu. Ve bu sonuçlar reaktörün bir tokamak, hem de büyük bir reaktör olması gerektiğini gösteriyor.

JET Şu anda en başarılı tokamak, AB tarafından Britanya'nın Abingdon kasabasında inşa edilen JET olarak kabul edilebilir. Bu bugüne kadar oluşturulan en büyük tokamak tipi reaktördür, plazma torusunun büyük yarıçapı 2,96 metredir. Termonükleer reaksiyonun gücü, 10 saniyeye kadar tutma süresiyle şimdiden 20 megavatın üzerine çıktı. Reaktör plazmaya aktarılan enerjinin yaklaşık %40'ını geri verir.

Enerji dengesini belirleyen şey plazmanın fiziğidir” dedi Igor Semenov Infox.ru'ya. MIPT doçenti enerji dengesinin ne olduğunu basit bir örnekle anlattı: “Hepimiz bir ateşin yandığını gördük. Aslında orada yanan odun değil gazdır. Oradaki enerji zinciri şu şekildedir: Gaz yanar, odun ısınır, odun buharlaşır, gaz tekrar yanar. Dolayısıyla ateşe su atarsak sıvı suyun buhar haline faz geçişi için sistemden aniden enerji çekmiş oluruz. Bakiye negatif olacak ve yangın sönecek. Başka bir yol daha var; ateş yakıcıları alıp uzaya yayabiliriz. Ateş de sönecek. İnşa ettiğimiz termonükleer reaktörde de durum aynı. Boyutlar, bu reaktör için uygun bir pozitif enerji dengesi oluşturacak şekilde seçilmiştir. Gelecekte gerçek bir nükleer enerji santrali inşa etmek için yeterli, bu deneysel aşamada şu anda çözülmemiş tüm sorunları çözüyor.

Reaktörün boyutları bir kez değiştirildi. Bu, Amerika Birleşik Devletleri'nin projeden çekildiği ve geri kalan üyelerin ITER bütçesinin (o zamana kadar 10 milyar ABD doları olarak tahmin ediliyordu) çok büyük olduğunu fark ettiği 20.-21. yüzyılın başında gerçekleşti. Kurulum maliyetini azaltmak için fizikçilere ve mühendislere ihtiyaç duyuldu. Ve bu ancak büyüklük nedeniyle yapılabilirdi. ITER'in "yeniden tasarlanması", daha önce Karadaş'ta Fransız Tore Supra tokamak üzerinde çalışmış olan Fransız fizikçi Robert Aymar tarafından yönetildi. Plazma torusunun dış yarıçapı 8,2 metreden 6,3 metreye düşürüldü. Bununla birlikte, boyutun küçültülmesiyle ilişkili riskler, o zamanlar açık olan ve üzerinde çalışılan plazma sınırlama modunun uygulanmasını mümkün kılan birkaç ek süper iletken mıknatısla kısmen telafi edildi.

Her şey nasıl başladı? “Enerji sorunu” aşağıdaki üç faktörün birleşimi sonucu ortaya çıktı:

1. İnsanlık artık çok büyük miktarda enerji tüketiyor.

2. Dünya enerji tüketimi çarpıcı biçimde artıyor.

3. Şu anda dünya enerjisinin %80'i fosil yakıtların yakılmasından sağlanıyor(petrol, kömür ve gaz), kullanımı:

a) potansiyel olarak yıkıcı çevresel değişiklikler riski oluşturur;

b) kaçınılmaz olarak bir gün sona ermelidir.

Söylenenlerden, artık fosil yakıt kullanma çağının sonuna hazırlanmamız gerektiği açıktır.

Füzyon enerji santralleri

Şekilde cihazın şematik diyagramı (ölçeksiz) ve bir termonükleer enerji santralinin çalışma prensibi gösterilmektedir. Orta kısımda, hacmi ~2000 m3 olan, 100 M°C'nin üzerinde bir sıcaklığa ısıtılan trityum-döteryum (T-D) plazmasıyla doldurulmuş toroidal (halka şeklinde) bir oda bulunmaktadır. Füzyon reaksiyonu (1) sırasında üretilen nötronlar “manyetik şişeyi” terk ederek yaklaşık 1 m kalınlığında şekilde görülen kabuğa girerler.

Kabuğun içinde nötronlar lityum atomlarıyla çarpışarak trityum üreten bir reaksiyona neden olur:

nötron + lityum → helyum + trityum

Buna neden ihtiyacımız var?

Uluslararası projeye katılım planı, reaktör bileşenlerinin tedarikini ve inşaatının finansmanını öngörüyor. Bunun karşılığında, katılımcı ülkelerin her biri, bir termonükleer reaktör oluşturmaya yönelik tüm teknolojilere ve seri güçte termonükleer reaktörlerin tasarımına temel oluşturacak olan bu reaktör üzerindeki tüm deneysel çalışmaların sonuçlarına tam erişim hakkına sahip olacak.

Rusya'nın önümüzdeki yıllarda ITER Termonükleer Reaktör İnşaatı Uluslararası Organizasyonu Konseyi'ndeki çıkarları, Rusya Bilimler Akademisi Sorumlu Üyesi Mikhail Kovalchuk - Rusya Akademisi Kristalografi Enstitüsü, Kurchatov Enstitüsü Direktörü tarafından temsil edilecek. Bilim, Teknoloji ve Eğitim Başkanlık Konseyi Bilim ve Bilimsel Sekreteri. Kovalchuk, önümüzdeki iki yıl için ITER Uluslararası Konseyi başkanlığına seçilen ve bu pozisyonu katılımcı bir ülkenin resmi temsilcisinin görevleriyle birleştirme hakkına sahip olmayan bu görevde geçici olarak akademisyen Evgeniy Velikhov'un yerini alacak.

ITER'in tahmini termonükleer gücü 500 megavattır. Bireysel mıknatıs parçaları 200 ila 450 ton ağırlığa ulaşır. ITER'i soğutmak için günde 33 bin metreküp suya ihtiyaç duyulacak.

Termonükleer tesislerin oluşturulması neden bu kadar uzun sürdü?

“ITER projesinin maliyetleri orijinal tahmini önemli ölçüde aşsa bile yıllık 1 milyar dolar seviyesine ulaşması pek olası değil. Özellikle bu yüzyılda kaçınılmaz olarak israf alışkanlığından vazgeçmek zorunda kalacağımız gerçeği göz önüne alındığında, bu seviyedeki bir harcama, tüm insanlık için yeni bir enerji kaynağı yaratmaya yönelik çok makul bir fırsat için ödenmesi gereken çok mütevazı bir bedel olarak görülmelidir. ve fosil yakıtların dikkatsizce yakılması.”

Bir diğer bilimsel hedef ise ITER'in çok uzun bir "yanma" süresine (bir saate kadar uzatılmış bir darbe) sahip olmasıdır. ITER sürekli enerji üretemeyen bir araştırma deneysel reaktörüdür. ITER çalışmaya başladığında bir saat süreyle açık kalacak, ardından kapatılması gerekecektir. Bu önemlidir, çünkü şimdiye kadar yarattığımız standart cihazlar birkaç saniye, hatta saniyenin onda biri kadar bir yanma süresine sahip olabiliyordu; bu maksimumdur. "Ortak Avrupa Torus", 20 saniyelik darbe uzunluğuyla yaklaşık iki saniyelik yanma süresiyle 1 Q değerine ulaştı. Ancak birkaç saniye süren bir süreç gerçekten kalıcı değildir. Bir arabanın motorunu çalıştırmaya benzetmek gerekirse: motoru kısa süreliğine açıp sonra kapatmak, henüz arabanın gerçek çalışması değildir. Arabanızı ancak yarım saat kullandığınızda sabit çalışma moduna ulaşacak ve böyle bir arabanın gerçekten sürülebileceğini gösterecek.

Yani, teknik ve bilimsel açıdan ITER, 10'luk bir Q değeri ve artan yanma süresi sağlayacaktır.