Kısaca doğal bir termonükleer reaktör olarak yıldız çekirdekleri. Termonükleer tesislerin oluşturulması neden bu kadar uzun sürdü? İter kompleksinin yapısı

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 benzin yakılarak 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 inşaatına 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.

ITER - Uluslararası Termonükleer Reaktör (ITER)

İnsan enerji tüketimi her yıl artıyor ve bu da enerji sektörünü aktif gelişmeye doğru itiyor. Böylece nükleer santrallerin ortaya çıkmasıyla birlikte dünya genelinde üretilen enerji miktarı önemli ölçüde artmış, bu da enerjinin insanlığın tüm ihtiyaçları için güvenli bir şekilde kullanılmasını mümkün kılmıştır. Örneğin, Fransa'da üretilen elektriğin %72,3'ü nükleer santrallerden, Ukrayna'da %52,3'ü, İsveç'te %40,0'ı, İngiltere'de %20,4'ü, Rusya'da %17,1'i elde edilmektedir. Ancak teknoloji durmuyor ve geleceğin ülkelerinin daha fazla enerji ihtiyacını karşılamak için bilim insanları bir dizi yenilikçi proje üzerinde çalışıyor, bunlardan biri ITER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör).

Her ne kadar bu kurulumun karlılığı hala sorgulansa da, birçok araştırmacının çalışmalarına göre, kontrollü termonükleer füzyon teknolojisinin yaratılması ve ardından geliştirilmesi, güçlü ve güvenli bir enerji kaynağıyla sonuçlanabilir. Böyle bir kurulumun bazı olumlu yönlerine bakalım:

Termonükleer reaktörün ana yakıtı hidrojendir, bu da pratik olarak tükenmez nükleer yakıt rezervleri anlamına gelir.
Hidrojen, çoğu ülkede mevcut olan deniz suyunun işlenmesiyle üretilebilir. Buradan yakıt kaynakları üzerinde tekelin ortaya çıkamayacağı sonucu çıkmaktadır.
Bir termonükleer reaktörün çalışması sırasında acil bir patlama olasılığı, bir nükleer reaktörün çalışması sırasında olduğundan çok daha azdır. Araştırmacılara göre kaza durumunda bile radyasyon emisyonları halk için tehlike oluşturmayacak, bu da tahliyeye gerek olmadığı anlamına geliyor.
Nükleer reaktörlerin aksine, füzyon reaktörleri yarılanma ömrü kısa olan, yani daha hızlı bozunan radyoaktif atık üretir. Ayrıca termonükleer reaktörlerde yanma ürünleri yoktur.
Füzyon reaktörü nükleer silahlar için de kullanılan malzemelere ihtiyaç duymaz. Bu, nükleer reaktörün ihtiyaçlarına yönelik malzemeleri işleyerek nükleer silah üretiminin örtbas edilmesi olasılığını ortadan kaldırır.

Termonükleer reaktör - iç görünüm

Ancak araştırmacıların sürekli karşılaştığı bir takım teknik eksiklikler de vardır.

Örneğin yakıtın döteryum ve trityum karışımı şeklinde sunulan mevcut versiyonu, yeni teknolojilerin geliştirilmesini gerektiriyor. Örneğin, JET termonükleer reaktöründe bugüne kadarki en büyüğü olan ilk test serisinin sonunda reaktör o kadar radyoaktif hale geldi ki, deneyi tamamlamak için özel bir robotik bakım sisteminin geliştirilmesine ihtiyaç duyuldu. Termonükleer reaktörün çalışmasında hayal kırıklığı yaratan bir diğer faktör ise verimliliğidir - %20, nükleer santralin verimliliği %33-34, termik santralin verimliliği ise %40'tır.

ITER projesinin oluşturulması ve reaktörün başlatılması

ITER projesi, Sovyetler Birliği'nin, mıknatıslar kullanarak plazmayı tutabilen, böylece termonükleer füzyon reaksiyonunun meydana gelmesi için gerekli koşulları yaratabilen, manyetik bobinlere sahip toroidal bir oda olan tokamak'ın ortaklaşa oluşturulmasını önerdiği 1985 yılına kadar uzanıyor. 1992 yılında, tarafları AB, ABD, Rusya ve Japonya olan ITER'in geliştirilmesine ilişkin dörtlü bir anlaşma imzalandı. Projeye 1994 yılında Kazakistan Cumhuriyeti, 2001 yılında Kanada, 2003 yılında Güney Kore ve Çin, 2005 yılında ise Hindistan katılmıştır. 2005 yılında reaktörün inşa edileceği yer belirlendi - Fransa Cadarache Nükleer Enerji Araştırma Merkezi.

Reaktörün inşaatı temel için bir çukurun hazırlanmasıyla başladı. Yani çukurun parametreleri 130 x 90 x 17 metreydi. Tokamak kompleksinin tamamı 360.000 ton ağırlığında olacak ve bunun 23.000 tonu tokamak olacak.

ITER kompleksinin çeşitli unsurları geliştirilecek ve dünyanın her yerinden şantiyeye teslim edilecek. Böylece 2016 yılında Rusya'da poloidal bobinler için iletkenlerin bir kısmı geliştirildi ve bunlar daha sonra bobinleri kendileri üretecek olan Çin'e gönderildi.

Açıkçası, bu kadar büyük ölçekli bir çalışmayı organize etmek hiç de kolay değil; birçok ülke proje takvimine uyma konusunda defalarca başarısız oldu ve bunun sonucunda reaktörün lansmanı sürekli ertelendi. Yani geçen yılın (2016) Haziran mesajına göre: “İlk plazmanın alınması Aralık 2025 için planlanıyor.”

ITER tokamak'ın çalışma mekanizması

"Tokamak" terimi, "manyetik bobinli toroidal oda" anlamına gelen Rusça bir kısaltmadan gelir.

Tokamak'ın kalbi torus şeklindeki vakum odasıdır. İçeride, aşırı sıcaklık ve basınç altında hidrojen yakıt gazı, sıcak, elektrik yüklü bir gaz olan plazmaya dönüşür. Bilindiği gibi yıldız maddesi plazma ile temsil edilir ve güneş çekirdeğindeki termonükleer reaksiyonlar tam olarak yüksek sıcaklık ve basınç koşulları altında meydana gelir. Plazmanın oluşumu, tutulması, sıkıştırılması ve ısıtılması için benzer koşullar, bir vakum kabının etrafına yerleştirilen devasa manyetik bobinler aracılığıyla yaratılır. Mıknatısların etkisi sıcak plazmayı kabın duvarlarından sınırlayacaktır.

İşlem başlamadan önce vakum odasından hava ve yabancı maddeler uzaklaştırılır. Plazmayı kontrol etmeye yardımcı olacak manyetik sistemler daha sonra şarj ediliyor ve gazlı yakıt veriliyor. Kabın içinden güçlü bir elektrik akımı geçtiğinde, gaz elektriksel olarak bölünerek iyonize olur (yani elektronlar atomları terk eder) ve bir plazma oluşturur.

Plazma parçacıkları etkinleştirilip çarpıştıkça ısınmaya da başlarlar. Yardımlı ısıtma teknikleri, plazmanın erime sıcaklıklarına (150 ila 300 milyon °C) getirilmesine yardımcı olur. Bu dereceye kadar "uyarılan" parçacıklar, çarpışma anında doğal elektromanyetik itme kuvvetinin üstesinden gelebilir ve bu tür çarpışmaların sonucunda muazzam miktarda enerji açığa çıkarabilir.

Tokamak tasarımı aşağıdaki unsurlardan oluşur:

Vakum kabı

(“çörek”) paslanmaz çelikten yapılmış toroidal bir haznedir. Büyük çapı 19 m, küçüğü 6 m, yüksekliği 11 m'dir. Haznenin hacmi 1.400 m3, ağırlığı ise 5.000 tonun üzerindedir. damıtılmış su olacak olan soğutucu duvarlar arasında dolaşacaktır. Suyun kirlenmesini önlemek için odanın iç duvarı bir battaniye kullanılarak radyoaktif radyasyondan korunur.

Battaniye

(“battaniye”) – odanın iç yüzeyini kaplayan 440 parçadan oluşur. Toplam ziyafet alanı 700 m2'dir. Her parça, gövdesi bakırdan, ön duvarı çıkarılabilir ve berilyumdan yapılmış bir tür kasettir. Kasetlerin parametreleri 1x1,5 m'dir ve kütle 4,6 tondan fazla değildir. Bu tür berilyum kasetleri, reaksiyon sırasında oluşan yüksek enerjili nötronları yavaşlatacaktır. Nötron moderasyonu sırasında, soğutma sistemi tarafından ısı açığa çıkacak ve uzaklaştırılacaktır. Reaktörün çalışması sonucu oluşan berilyum tozunun berilyum adı verilen ciddi bir hastalığa neden olabileceği ve aynı zamanda kanserojen etkiye de sahip olduğunu unutmamak gerekir. Bu nedenle komplekste sıkı güvenlik önlemleri geliştiriliyor.

Tokamak bölümünde. Sarı - solenoid, turuncu - toroidal alan (TF) ve poloidal alan (PF) mıknatısları, mavi - battaniye, açık mavi - VV - vakum kabı, mor - saptırıcı

Poloidal tipte ("küllük"), ana görevi battaniyeyle kaplı oda duvarlarının ısınması ve onunla etkileşiminden kaynaklanan kir plazmasını "temizlemek" olan bir cihazdır. Bu tür kirletici maddeler plazmaya girdiğinde yoğun bir şekilde yayılmaya başlar ve ek radyasyon kayıplarına neden olur. Tokomak'ın alt kısmında bulunur ve plazmanın üst katmanlarını (en çok kirlenmiş olanlar) soğutma odasına yönlendirmek için mıknatıslar kullanır. Burada plazma soğur ve gaza dönüşür, ardından odadan dışarı pompalanır. Berilyum tozu odaya girdikten sonra neredeyse plazmaya geri dönemez. Böylece plazma kirliliği yalnızca yüzeyde kalır ve daha derinlere nüfuz etmez.

Kriyostat

- 16.000 m 2 (29,3 x 28,6 m) hacme ve 3.850 ton kütleye sahip paslanmaz çelik bir kabuk olan tokomak'ın en büyük bileşeni, sistemin diğer elemanları kriyostat içinde yer alacak ve kendisi hizmet verecek. tokamak ile dış çevre arasında bir bariyer görevi görür. İç duvarlarında 80 K (-193,15 °C) sıcaklıkta nitrojenin sirkülasyonu ile soğutulan termal ekranlar bulunacaktır.

Manyetik sistem

– plazmayı bir vakum kabı içinde tutmaya ve kontrol etmeye yarayan bir dizi öğe. 48 elementten oluşan bir settir:

Toroidal alan bobinleri vakum odasının dışında ve kriyostatın içinde bulunur. Her biri 15 x 9 m boyutlarında ve yaklaşık 300 ton ağırlığında 18 parça halinde sunulan bu bobinler, birlikte plazma torusunun etrafında 11,8 Tesla'lık bir manyetik alan oluşturuyor ve 41 GJ enerji depoluyor.
Poloidal alan bobinleri - toroidal alan bobinlerinin üstünde ve kriyostatın içinde bulunur. Bu bobinler, plazma kütlesini oda duvarlarından ayıran ve plazmayı adyabatik ısıtma için sıkıştıran bir manyetik alan oluşturmaktan sorumludur. Bu tür kangalların sayısı 6'dır. Kangallardan ikisinin çapı 24 m, kütlesi ise 400 tondur. Geriye kalan dördü ise biraz daha küçüktür.
Merkezi solenoid, toroidal haznenin iç kısmında veya daha doğrusu "halka deliğinde" bulunur. Çalışma prensibi bir transformatöre benzer ve asıl görevi plazmadaki endüktif akımı uyarmaktır.
Düzeltme bobinleri vakum kabının içinde, battaniye ile oda duvarı arasında bulunur. Görevleri, yerel olarak "şişme" yapabilen ve hatta damarın duvarlarına dokunabilen plazmanın şeklini korumaktır. Oda duvarlarının plazma ile etkileşim seviyesini ve dolayısıyla kirlenme seviyesini azaltmanıza ve ayrıca odanın aşınmasını da azaltmanıza olanak tanır.

ITER kompleksinin yapısı

Yukarıda kısaca açıklanan tokamak tasarımı, birçok ülkenin çabalarıyla bir araya getirilen oldukça karmaşık, yenilikçi bir mekanizmadır. Bununla birlikte, tam anlamıyla çalışması için tokamak yakınında bulunan bütün bir bina kompleksi gereklidir. Aralarında:

Kontrol, Veri Erişimi ve İletişim Sistemi – CODAC. ITER kompleksinin bazı binalarında yer almaktadır.
Yakıt depolama ve yakıt sistemi - tokamak'a yakıt dağıtmaya yarar.
Vakum sistemi - görevi termonükleer reaksiyon ürünlerini ve ayrıca vakum odasındaki çeşitli kirletici maddeleri dışarı pompalamak olan dört yüzün üzerinde vakum pompasından oluşur.
Kriyojenik sistem – nitrojen ve helyum devresi ile temsil edilir. Helyum devresi, işi (ve dolayısıyla sıcaklığı) sürekli olarak değil darbeler halinde meydana gelen tokamaktaki sıcaklığı normalleştirecektir. Nitrojen devresi, kriyostatın ısı kalkanlarını ve helyum devresinin kendisini soğutacaktır. Battaniye duvarlarının sıcaklığını düşürmeyi amaçlayan su soğutma sistemi de bulunacaktır.
Güç kaynağı. Tokamak'ın sürekli çalışması için yaklaşık 110 MW enerjiye ihtiyaç duyulacak. Bunu başarmak için kilometrelerce uzunlukta enerji hatları kurulacak ve Fransız endüstriyel ağına bağlanacak. ITER deney tesisinin enerji üretimi sağlamadığını, yalnızca bilimsel çıkarlar doğrultusunda çalıştığını hatırlamakta fayda var.

ITER finansmanı

Uluslararası termonükleer reaktör ITER, başlangıçta 12 milyar dolar olarak tahmin edilen oldukça pahalı bir girişimdir; bu miktarın 1/11'i Rusya, ABD, Kore, Çin ve Hindistan'dan, 2/11'i Japonya'dan ve 4'ü AB'den kaynaklanmaktadır. /11 . Bu miktar daha sonra 15 milyar dolara çıktı. Finansmanın, her ülkede geliştirilen kompleks için gerekli ekipmanların temini yoluyla gerçekleşmesi dikkat çekiyor. Böylece Rusya battaniye, plazma ısıtma cihazları ve süper iletken mıknatıslar tedarik ediyor.

Proje perspektifi

Şu anda ITER kompleksinin inşaatı ve tokamak için gerekli tüm bileşenlerin üretimi devam ediyor. Tokamak'ın 2025 yılında planlanan lansmanının ardından, sonuçlara göre iyileştirilmesi gereken yönlerin not edileceği bir dizi deney başlayacak. ITER'in başarıyla devreye alınmasının ardından DEMO (DEMOnstration Power Plant) adı verilen termonükleer füzyona dayalı bir enerji santralinin kurulması planlanıyor. DEMo'nun amacı, füzyon gücünün sözde "ticari çekiciliğini" göstermektir. ITER yalnızca 500 MW enerji üretme kapasitesine sahipse, DEMO sürekli 2 GW enerji üretimine izin verecektir.

Ancak ITER deney tesisinin enerji üretmeyeceği, amacının tamamen bilimsel fayda elde etmek olduğu unutulmamalıdır. Ve bildiğiniz gibi şu veya bu fiziksel deney sadece beklentileri karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda insanlığa yeni bilgi ve deneyimler de kazandırabiliyor.

Yarım asırdan fazla bir süredir farklı ülkelerde yoğun çalışmalar sürüyor. Bilim insanları bir başka, en iddialı enerji deposunun anahtarını bulmaya çalışıyor. Sudan enerji elde etmek istiyorlar. Birçok kişi haklı olarak termonükleer enerji santralini insanlığı hidrokarbon tuzağından kurtarmanın tek yolu olarak görüyor.

Bir maddenin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa parçacıkları da o kadar hızlı hareket eder. Ancak plazmada bile iki serbest atom çekirdeği herhangi bir sonuç olmadan birbiriyle çarpışır. Atom çekirdeklerinin karşılıklı itme kuvvetleri çok büyüktür. Ancak plazma sıcaklığını yüz milyonlarca dereceye çıkarırsanız hızlı parçacıkların enerjisi "itme bariyerinden" daha yüksek olabilir. Daha sonra iki hafif atom çekirdeğinin çarpışması sonucu daha ağır bir çekirdek oluşacaktır.

Ve güçlü bir enerji salınımıyla yeni bir maddenin doğuşu gerçekleşecek

Hidrojen, dünyadaki en hafif element olarak termonükleer reaksiyonlara katılmak için özellikle uygundur. Daha doğrusu, oksijenle birlikte sıradan suyu oluşturan hidrojen değil, atom ağırlığı iki kat daha büyük olan ağır kardeşi döteryum. Oksijenle birleştiğinde oluşturduğu ağır sudan elde edilebilir. Doğada her altı bin damla sıradan suya karşılık bir damla ağır su vardır. İlk başta bu çok az gibi görünüyor, ancak hesaplamalar şunu gösteriyor: Yalnızca gezegenimizin okyanusları yaklaşık 38.000 milyar ton ağır su içeriyor.

İçinde saklı olan enerjiyi verimli bir şekilde çıkarmayı öğrenirsek, termonükleer santraller sayesinde insanlığa milyarlarca yıl boyunca böyle bir rezerv sağlanacaktır.

Termonükleer reaksiyonlar (hafif atom çekirdeklerinin daha ağır çekirdeklerin oluşumu ve enerjinin salınması ile sözde kombinasyonu) Dünya'da zaten yapay olarak gerçekleştirilmiştir. Ancak şu ana kadar bunlar anlık, kontrol edilemeyen, yıkıcı reaksiyonlar oldu; Kuzkina'nın Annesi gibi hidrojen (veya daha doğrusu döteryum) bombalarının patlaması. Ve eğer termonükleer silahlarla işler iyi gidiyorsa, barışçıl bir reaktörle her şey o kadar basit değil.

Birçok ülkeden fizikçiler, endüstriyel bir termonükleer reaktör oluşturma ve buna dayalı bir enerji santrali inşa etme amaçlı uluslararası araştırmalar yürütüyor. Böyle bir reaktör, gerçekten tükenmez enerji rezervlerine hakim olmayı mümkün kılacak ve insanlığı temelde yeni bir varoluş düzeyine taşıyacaktır. Günümüzde mevcut reaktörler (tokamak) kısa süreliğine çalışmaktadır. Araştırmanın tamamı boyunca yaklaşık 300 termonükleer reaktör inşa edildi. Tokamak tüketilenden dörtte bir (1:1.25) daha fazla enerji ürettiğinde, ilk başa baş enerji reaksiyonu ancak 2007'de üretildi.

Yakın gelecekte bu oranın 1:50'ye çıkarılması planlanıyor. Bu bakımdan tokamaklar yalnızca deneysel olarak değerlendirilebilir, endüstriyel tesisler olarak değerlendirilemez. Modern bilimin tüm teknik zorlukları arasında, endüstriyel termonükleer füzyon konusu, abartmadan, üretim, ekoloji, inşaat, tarım ve ulaşım hakkındaki fikirlerde devrim yaratabilecek en iddialı girişim olarak adlandırılabilir.

Termonükleer füzyon, dünyanın hem siyasi hem de ekonomik haritasını radikal bir şekilde yeniden çizme kapasitesine sahiptir. Herhangi bir ülke sınırsız bir temiz enerji kaynağına sahip olabilirse, çöller yakında yeşerecek ve benzin ve gazın terk edilmesi gerekecek. Metal eritme veya alüminyum üretimi gibi enerji yoğun işlemler her yerde gerçekleştirilebilir. Daha önce kârsız olan metal ve madde yataklarının çıkarılması ve geliştirilmesi mümkün hale gelecektir.

Yeni hızlı ve fantastik ulaşım modları ortaya çıkacak

Aslında hiçbir icat dünyamızı küçük dünya güneşimiz olan termonükleer reaktör kadar değiştirmedi ve değiştirmeyecek. Endüstriyel termonükleer füzyonun gelişimini engelleyen tek şeyin bilim olmadığı açıktır. Temel araştırmalar yapılıyor ama başarısız olduğu söylenemez. Ancak seriye bir çalışma ünitesi ekleme konusu, hammadde ve işleme şirketlerinin en güçlü lobisiyle karşı karşıya. Petrol üreten birçok konsorsiyumun bütçelerinin birçok ülkenin bütçesini aştığını dikkate almakta fayda var. Ve bu canavarlar astronomik gelirlerini ve güçlerini kaybetmeyecekler.

Bu nedenle, kulağa ne kadar üzücü gelse de, ya petrol ve gazın tükenmesiyle, ya da kapitalist toplum modelinin tükenmesiyle çalışan bir termonükleer reaktör ve daha da önemlisi bir enerji santrali göreceğiz. Dahası, petrol ve doğalgaz sona erdikten sonra bile enerji lobisinin herkesin sınırsız enerjiye erişmesine izin vermesi pek olası değil. Ve eğer öyleyse, o zaman üzücü bir sonuç ortaya çıkıyor: termonükleer bir enerji santrali kapitalistler tarafından inşa edilip üretime alınamaz. Bu ancak sosyalist bir toplumda gerçekleştirilebilir. Şirketkratlar için böyle bir reaktör ölümcül derecede tehlikelidir ve üzerindeki çalışmalar hiçbir zaman tamamlanamayacaktır.

Basitçe kompleks hakkında – Elektrik üretimi için füzyon enerji santralleri

Resim, resim, fotoğraf galerisi.
Termonükleer enerji santralleri - temeller, fırsatlar, beklentiler, gelişme.
İlginç gerçekler, faydalı bilgiler.
Yeşil haber - Füzyon enerji santralleri.
Malzemelere ve kaynaklara bağlantılar – Elektrik üretimi için füzyon enerji santralleri.

Füzyon reaktörü

Şu anda geliştirilmektedir. (80'ler) ışığın sentezi reaksiyonları yoluyla enerji elde etmek için bir cihaz. çekirdekler çok yüksek sıcaklıklarda (=108 K) meydana gelir. Temel Termonükleer reaksiyonların karşılaması gereken gereklilik, termonükleer reaksiyonların bir sonucu olarak ortaya çıkan enerjinin, dış kaynaklardan gelen enerji maliyetlerini telafi etmekten daha fazla olmasıdır. Reaksiyonu sürdürmek için kaynaklar.

İki tür T. r vardır. İlk tip TR'yi içerir, Kırım'a dışarıdan gereklidir. kaynaklar yalnızca termonükleer füzyonların ateşlenmesi için kullanılır. reaksiyonlar. Daha sonraki reaksiyonlar, füzyon sırasında plazmada salınan enerji ile desteklenir. reaksiyonlar; örneğin bir döteryum-trityum karışımında, reaksiyonlar sırasında oluşan a-partiküllerinin enerjisi, yüksek plazma sıcaklığını korumak için tüketilir. Sabit çalışma modunda T.r. a parçacıkları tarafından taşınan enerji, enerjiyi telafi eder. Plazmadan kaynaklanan kayıplar, esas olarak plazmanın ve radyasyonun termal iletkenliğine bağlıdır. Bu tür T. r. örneğin geçerlidir.

Diğer T. r türüne. Reaktörler, a-partikülleri formunda salınan enerjinin, reaksiyonların yanmasını sürdürmek için yeterli olmadığı, ancak dış kaynaklardan enerjinin gerekli olduğu reaktörleri içerir. kaynaklar. Bu, enerji seviyelerinin yüksek olduğu reaktörlerde meydana gelir. kayıplar, ör. Manyetik tuzağı açın.

T.r. manyetik sistemler esas alınarak inşa edilebilir. tokamak gibi plazma hapsi, açık manyetik. tuzak vb. veya eylemsiz plazma hapsi olan sistemler, plazmaya kısa bir sürede (10-8-10-7 s) enerji verildiğinde (lazer radyasyonu kullanarak veya göreceli elektron veya iyon ışınlarını kullanarak), yeterli reaksiyonların oluşması ve sürdürülmesi için. T.r. manyetik ile Plazma hapsi yarı sabit veya sabit modlarda çalışabilir. Eylemsiz plazma hapsi durumunda T. r. kısa darbe modunda çalışmalıdır.

T.r. katsayısı ile karakterize edilir. güç amplifikasyonu (kalite faktörü) Q, reaktörde elde edilen termal gücün üretiminin güç maliyetine oranına eşittir. Termal T.r. Füzyon sırasında açığa çıkan güçten oluşur. Plazmadaki reaksiyonlar ve sözde açığa çıkan güç. TR battaniyesi, termonükleer çekirdeklerin ve nötronların enerjisini kullanan, plazmayı çevreleyen özel bir kabuktur. En umut verici teknoloji, diğer füzyon reaksiyonlarından daha yüksek reaksiyon hızı nedeniyle döteryum-trityum karışımı üzerinde çalışan teknoloji gibi görünmektedir.

T.r. döteryum-trityum yakıtında battaniyenin bileşimine bağlı olarak "saf" veya hibrit olabilir. “Saf” T. r. Li içerir; içinde nötronların etkisi altında döteryum-trityum plazmasında "yanan" üretilir ve termonükleerlerin enerjisi artar. 17,6'dan 22,4 MeV'ye kadar reaksiyonlar. Melez bir T. r. Sadece trityum üretilmiyor, aynı zamanda 238U yerleştirildiğinde 239Pu'nun elde edilebildiği bölgeler de var (bkz. NÜKLEER REAKTÖR). Aynı zamanda battaniyede yakl. Bir termonükleer başına 140 MeV. . Böylece hibrit T. r. "Saf" bir nükleer reaktörden yaklaşık altı kat daha fazla enerji elde etmek mümkündür, ancak ilkinde bölünebilir radyoaktivitelerin varlığı söz konusudur. içeri-içeride zehirin bulunduğu ortama yakın bir ortam yaratır. fisyon reaktörleri.

Fiziksel ansiklopedik sözlük. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1983 .

Füzyon reaktörü

1990'larda geliştirildi. Plazmada çok yüksek sıcaklıklarda (10 8 K) meydana gelen hafif atom çekirdeklerinin füzyon reaksiyonları yoluyla enerji elde etmeye yönelik bir cihaz. Temel T.R.'nin karşılaması gereken şart, sonuç olarak enerji açığa çıkmasıdır. termonükleer reaksiyonlar(TP) dış kaynaklardan gelen enerji maliyetlerini fazlasıyla telafi etti. Reaksiyonu sürdürmek için kaynaklar.

İki tür T. r vardır. Birincisi, dış kaynaklardan enerji üreten reaktörleri içerir. kaynaklar yalnızca TP'nin ateşlenmesi için gereklidir. Diğer reaksiyonlar, örneğin TP'de plazmada salınan enerji tarafından desteklenir. döteryum-trityum karışımında reaksiyonlar sırasında oluşan a parçacıklarının enerjisi, yüksek sıcaklığı korumak için tüketilir. Döteryumun 3 He ile karışımında, tüm reaksiyon ürünlerinin, yani a parçacıklarının ve protonların enerjisi, gerekli plazma sıcaklığının korunması için harcanır. Sabit çalışma modunda T.r. yük taşıyan enerji. reaksiyon ürünleri, enerjiyi telafi eder. esas olarak plazmadan kaynaklanan kayıplar Plazma termal iletkenliği ve radyasyon. Bu tür reaktörlere denir kendi kendini idame ettiren bir termonükleer reaksiyonun ateşlendiği reaktörler (bkz. Ateşleme kriteri). Böyle bir T.r. örneği: tokamak, yıldız oyuncusu.

Diğer T. r türlerine. Reaktörler, plazmada yük şeklinde salınan enerjinin, reaksiyonların yanmasını sürdürmek için yetersiz olduğu reaktörleri içerir. reaksiyon ürünleri, ancak dış kaynaklardan enerjiye ihtiyaç vardır. kaynaklar. Bu tür reaktörlere genellikle termonükleer reaksiyonların yanmasını destekleyen reaktörler denir. Bu, enerjinin yüksek olduğu T. nehirlerinde olur. kayıplar, ör. açık manyetik tuzak, tokamak, plazma yoğunluğu ve sıcaklığın ateşleme eğrisi TP'nin altında olduğu bir modda çalışıyor. Bu iki tip reaktör, manyetik sistemler temelinde inşa edilebilecek tüm olası T.r. tiplerini içerir. Plazma hapsi (tokamak, yıldızlaştırıcı, açık manyetik tuzak vb.) veya sistemler eylemsizlik tutma plazma.

Uluslararası termonükleer deneysel reaktör ITER: 1 - merkezi; 2 - battaniye - ; 3 - plazma; 4 - vakum duvarı; 5 - boru hattının pompalanması; 6- kriyostat; 7- aktif kontrol bobinleri; 8 - toroidal manyetik alan bobinleri; 9 - ilk duvar; 10 - saptırma plakaları; 11 - poloidal manyetik alan bobinleri.

Eylemsiz plazma sınırlamalı bir reaktör, kısa bir süre içinde (10 -8 -10 -7 s) enerjinin, lazer radyasyonu veya göreceli elektron veya iyon ışınları kullanılarak, oluşması ve sürdürülmesi için yeterli olmasıyla karakterize edilir. TP. Böyle bir reaktör, mıknatıslı bir reaktörden farklı olarak yalnızca kısa darbe modunda çalışacaktır. yarı sabit ve hatta sabit modlarda çalışabilen plazma hapsi.

T.r. katsayısı ile karakterize edilir. güç kazancı (kalite faktörü) Q, reaktörün termal gücünün üretiminin güç maliyetlerine oranına eşittir. Reaktörün termal gücü, plazmada TP sırasında salınan güçten, tokamak durumunda yanma sıcaklığını TP'yi korumak veya plazmada sabit bir akımı sürdürmek için plazmaya verilen güçten ve plazmada salınan güçten oluşur. plazma.

T.r.'nin gelişimi manyetik ile tutma, eylemsiz tutma sistemlerinden daha gelişmiştir. Uluslararası Termonükleer Deneyin Şeması. 1988'den bu yana dört taraf (SSCB (1992'den beri Rusya), ABD, Euratom ülkeleri ve Japonya) tarafından geliştirilen bir proje olan ITER tokamak reaktörü şekilde gösterilmektedir. T.r. Var. parametreler: büyük plazma yarıçapı 8,1 m; ortalama olarak küçük plazma yarıçapı. düzlem 3 m; plazma kesit uzaması 1.6; toroidal mag. 5.7 Tesla ekseninde; derecelendirilmiş plazma 21 MA; DT yakıtı ile nominal termonükleer güç 1500 MW. Reaktör eser miktarda içeriyor. temel düğümler: merkez. solenoid BEN, elektrik alanı, akım artışını özel olarak gerçekleştirir, düzenler ve sürdürür. Sistem eklenecek plazma ısıtma; ilk duvar 9, kenarlar doğrudan plazmaya bakar ve ısı akışlarını radyasyon ve nötr parçacıklar biçiminde algılar; battaniye - koruma 2, hangi fenomen T. r'nin ayrılmaz bir parçası. Plazmada yakılan trityum battaniyede yeniden üretildiğinden döteryum-tri-tyum (DT) yakıtı üzerinde. T.r. DT yakıtı, battaniyenin malzemesine bağlı olarak "saf" veya hibrit olabilir. "Temiz" T. r. Li içerir; içinde termonükleer nötronların etkisi altında trityum üretilir: 6 Li +nT+ 4 He+ 4,8 MeV ve TP enerjisi 17,6 MeV'den 22,4 MeV'ye yükselir. Boşlukta hibrit füzyon reaktörü Sadece trityum üretilmiyor, aynı zamanda 239 Pu üretmek için atık 238 U'nun yerleştirildiği bölgeler de var. Aynı zamanda battaniyede termonükleer nötron başına 140 MeV'ye eşit enerji açığa çıkar. T. o., hibrit bir T. r. İlk füzyon olayı başına "saf" T.R.'ye göre yaklaşık altı kat daha fazla enerji elde etmek mümkündür, ancak ilk durumda bölünebilir radyoaktların varlığı. maddeler radyasyon oluşturur. cennettekine benzer bir ortam var nükleer reaktörler bölüm.

T.r. D ile 3 He karışımındaki yakıtla, trityumun yeniden üretilmesine gerek olmadığından battaniye yoktur: D + 3 He 4 He (3,6 MeV) + p (14,7 MeV) ve tüm enerji ücret şekli. reaksiyon ürünleri. Radyasyon Koruma, nötronların ve radyoaktif eylemlerin enerjisini absorbe edecek şekilde tasarlanmıştır. radyasyon ve ısının azaltılması ve süper iletken mıknatısa radyasyon akışı. sistemi sabit çalışma için kabul edilebilir bir seviyeye getirin. Toroidal mıknatıs bobinleri alanlar 8 toroidal bir mıknatıs oluşturmaya yarar. Nb3Sn süper iletkeni ve sıvı helyum (4,2 K) sıcaklığında çalışan bir bakır matris kullanılarak süper iletken hale getirilir. Yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik elde etmeye yönelik teknolojinin geliştirilmesi, örneğin bobinlerin sıvı helyumla soğutulmasını ortadan kaldırarak daha ucuz bir soğutma yöntemine geçmeyi mümkün kılabilir. sıvı nitrojen. Reaktörün tasarımında önemli bir değişiklik olmayacak. Polioidal alan bobinleri 11 aynı zamanda süperiletkendirler ve magnezyumla birliktedirler. plazma akım alanı poloidal manyetik alanın bir denge konfigürasyonunu oluşturur. bir veya iki sıfır polooidal dalgıç içeren alanlar 10, yük akışı şeklinde plazmadan ısının uzaklaştırılmasına hizmet eder. parçacıklar ve saptırma plakaları üzerinde nötrleştirilen reaksiyon ürünlerini dışarı pompalamak için: helyum ve protium. T.r. D 3 He yakıtı ile yönlendirme plakaları, doğrudan şarjlı enerji dönüşüm sisteminin unsurlarından biri olarak görev yapabilir. ürünleri elektriğe dönüştürür. Kriyostat 6 daha gelişmiş yüksek sıcaklık süper iletkenleri kullanıldığında süper iletken bobinleri sıvı helyum sıcaklığına veya daha yüksek sıcaklıklara soğutmaya yarar. Vakum odası 4 ve pompalama araçları (5), içinde plazmanın oluşturulduğu reaktörün çalışma odasında yüksek bir vakum elde edecek şekilde tasarlanmıştır. 3, ve kriyostat dahil tüm yardımcı hacimlerde.

Termonükleer enerjinin yaratılmasına yönelik ilk adım olarak, diğer füzyon reaksiyonlarından daha yüksek reaksiyon hızı nedeniyle DT karışımı üzerinde çalışan bir termonükleer reaktör önerilmektedir. Gelecekte düşük radyoaktif bir T.r yaratma olasılığı değerlendiriliyor. D'nin 3 He ile bir karışımı üzerinde, içinde baz. enerji bir yük taşır. reaksiyon ürünleri ve nötronlar, DD reaksiyonlarında üretilen trityumun yanması sırasında yalnızca DD ve DT reaksiyonlarında ortaya çıkar. Sonuç olarak biyol. tehlike T.r. Görünüşe göre nükleer fisyon reaktörleriyle karşılaştırıldığında dört ila beş kat daha azaltılabilir, endüstriyel reaktörlere ihtiyaç yoktur. radyoakt işleme malzemeler ve bunların taşınması, radyoaktif malzemelerin imhası niteliksel olarak basitleştirilmiştir. atık. Ancak gelecekte çevre dostu bir TR yaratma umutları var. D'nin 3 ile karışımı üzerinde Hammadde sorunu nedeniyle karmaşık değil: doğal. 3 He izotopunun Dünya üzerindeki konsantrasyonları, 4 He izotopunun milyonda bir kısmı kadardır. Bu nedenle, hammadde elde etme konusundaki zor soru ortaya çıkmaktadır; Ay'dan teslim ederek.

Günümüzde pek çok ülke termonükleer araştırmalara katılmaktadır. Liderler Avrupa Birliği, ABD, Rusya ve Japonya olurken, Çin, Brezilya, Kanada ve Kore'deki programlar hızla genişliyor. Başlangıçta ABD ve SSCB'deki füzyon reaktörleri nükleer silahların geliştirilmesiyle ilişkilendirildi ve 1958'de Cenevre'de düzenlenen Barış İçin Atomlar konferansına kadar gizli kaldı. Sovyet tokamak'ının yaratılmasından sonra nükleer füzyon araştırması 1970'lerde "büyük bilim" haline geldi. Ancak cihazların maliyeti ve karmaşıklığı o kadar arttı ki, uluslararası işbirliği ilerlemenin tek yolu haline geldi.

Dünyadaki termonükleer reaktörler

1970'lerden beri füzyon enerjisinin ticari kullanımı sürekli olarak 40 yıl ertelendi. Ancak son yıllarda bu sürenin kısalmasına neden olabilecek pek çok gelişme yaşandı.

Avrupa JET'i, İngiliz MAST'ı ve ABD'nin Princeton kentindeki TFTR deneysel füzyon reaktörü de dahil olmak üzere birçok tokamak inşa edildi. Uluslararası ITER projesi şu anda Fransa'nın Cadarache kentinde yapım aşamasındadır. 2020 yılında faaliyete geçtiğinde dünyanın en büyük tokamakı olacak. 2030'da Çin, ITER'i geride bırakacak CFETR'yi inşa edecek. Bu arada Çin, deneysel süper iletken tokamak EAST üzerinde araştırmalar yürütüyor.

Başka bir füzyon reaktörü türü olan stellatörler de araştırmacılar arasında popülerdir. En büyüklerinden biri olan LHD, 1998 yılında Japon Ulusal Enstitüsünde çalışmaya başladı. Plazma hapsi için en iyi manyetik konfigürasyonu bulmak için kullanılır. Alman Max Planck Enstitüsü, 1988-2002 yılları arasında Garching'deki Wendelstein 7-AS reaktöründe, şu anda ise inşaatı 19 yıldan fazla süren Wendelstein 7-X reaktöründe araştırmalar yaptı. Başka bir TJII yıldızlaştırıcısı İspanya'nın Madrid kentinde faaliyet gösteriyor. ABD'de bu tipteki ilk füzyon reaktörünü 1951 yılında inşa eden Princeton Laboratuvarı (PPPL), maliyet aşımları ve finansman eksikliği nedeniyle 2008 yılında NCSX'in inşaatını durdurdu.

Ayrıca eylemsiz füzyon araştırmalarında önemli ilerlemeler kaydedildi. Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi tarafından finanse edilen Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) 7 milyar ABD doları tutarındaki Ulusal Ateşleme Tesisi'nin (NIF) inşaatı Mart 2009'da tamamlandı. Fransız Lazer Mégajoule (LMJ), Ekim 2014'te faaliyete geçti. Füzyon reaktörleri, nükleer füzyon reaksiyonunu tetiklemek için birkaç milimetre büyüklüğündeki bir hedefe saniyenin birkaç milyarda biri kadar bir sürede yaklaşık 2 milyon joule ışık enerjisi ileten lazerler kullanır. NIF ve LMJ'nin birincil misyonu ulusal askeri nükleer programları destekleyen araştırmalardır.

İTER

1985 yılında Sovyetler Birliği, Avrupa, Japonya ve ABD ile ortaklaşa yeni nesil bir tokamak inşa etmeyi önerdi. Çalışma IAEA'nın himayesinde gerçekleştirildi. 1988 ve 1990 yılları arasında, Latince'de "yol" veya "yolculuk" anlamına da gelen Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktör ITER'in ilk tasarımları, füzyonun emdiğinden daha fazla enerji üretebileceğini kanıtlamak için yaratıldı. Sırasıyla Euratom ve Rusya'nın aracılık ettiği Kanada ve Kazakistan da katıldı.

Altı yıl sonra ITER yönetim kurulu, yerleşik fizik ve teknolojiye dayanan ve 6 milyar dolara mal olan ilk kapsamlı reaktör tasarımını onayladı. Daha sonra Amerika Birleşik Devletleri konsorsiyumdan çekildi ve bu da onları maliyetleri yarıya indirmeye ve projeyi değiştirmeye zorladı. Sonuç, 3 milyar dolara mal olan ancak kendi kendini idame ettiren yanıt ve pozitif güç dengesi sağlayan ITER-FEAT'tir.

2003 yılında ABD konsorsiyuma yeniden katıldı ve Çin de katılma arzusunu açıkladı. Sonuç olarak, 2005 yılının ortalarında ortaklar, Fransa'nın güneyindeki Cadarache'de ITER'yi inşa etmeye karar verdiler. AB ve Fransa 12,8 milyar Euro'nun yarısına katkıda bulunurken, Japonya, Çin, Güney Kore, ABD ve Rusya'nın her biri %10'ar katkıda bulundu. Japonya yüksek teknolojili bileşenler sağladı, malzemeleri test etmek için tasarlanmış 1 milyar Euro'luk IFMIF tesisini sürdürdü ve bir sonraki test reaktörünü inşa etme hakkına sahipti. ITER'in toplam maliyeti, 10 yıllık inşaat maliyetlerinin yarısını ve 20 yıllık işletme maliyetlerinin yarısını içerir. Hindistan, 2005 yılı sonunda ITER'in yedinci üyesi oldu.

Mıknatısların etkinleştirilmesini önlemek için hidrojen kullanılarak yapılan deneyler 2018'de başlayacak. D-T plazmanın kullanımının 2026'dan önce olması beklenmiyor.

ITER'in hedefi, elektrik üretmeden 50 MW'tan daha az giriş gücü kullanarak 500 MW (en az 400 saniye boyunca) üretmektir.

Demo'nun iki gigawatt'lık gösteri elektrik santrali sürekli olarak büyük ölçekli üretim yapacak. Demo'nun kavramsal tasarımı 2017'de tamamlanacak ve inşaat 2024'te başlayacak. Lansman 2033 yılında gerçekleşecek.

JET

1978'de AB (Euratom, İsveç ve İsviçre) Birleşik Krallık'ta JET ortak Avrupa projesini başlattı. JET bugün dünyada faaliyet gösteren en büyük tokamaktır. Benzer bir JT-60 reaktörü Japonya Ulusal Füzyon Enstitüsü'nde faaliyet gösteriyor, ancak yalnızca JET döteryum-trityum yakıtını kullanabiliyor.

Reaktör 1983 yılında fırlatıldı ve Kasım 1991'de döteryum-trityum plazması üzerinde bir saniyede 16 MW'a kadar güç ve 5 MW sabit güç ile kontrollü termonükleer füzyonla sonuçlanan ilk deney oldu. Çeşitli ısıtma şemalarını ve diğer teknikleri incelemek için birçok deney yapılmıştır.

JET'teki diğer iyileştirmeler, gücünün arttırılmasını içerir. MAST kompakt reaktörü JET ile birlikte geliştirilmekte ve ITER projesinin bir parçasıdır.

K-YILDIZ

K-STAR, Daejeon'daki Ulusal Füzyon Araştırma Enstitüsü'nden (NFRI) gelen ve 2008 ortalarında ilk plazmasını üreten Koreli süper iletken bir tokamaktır. Uluslararası işbirliğinin sonucu olan ITER. 1,8 m yarıçaplı Tokamak, ITER için planlananların aynısı olan Nb3Sn süper iletken mıknatısları kullanan ilk reaktördür. 2012 yılında tamamlanan ilk aşamada, K-STAR'ın temel teknolojilerin uygulanabilirliğini kanıtlaması ve 20 saniyeye kadar süren plazma darbeleri elde etmesi gerekiyordu. İkinci aşamada (2013-2017), H modunda 300 saniyeye kadar uzun darbelerin incelenmesi ve yüksek performanslı AT moduna geçiş için modernize ediliyor. Üçüncü aşamanın (2018-2023) hedefi uzun darbe modunda yüksek üretkenlik ve verimlilik elde etmektir. 4. aşamada (2023-2025) DEMO teknolojileri test edilecek. Cihaz trityum ile çalışma özelliğine sahip değildir ve D-T yakıtı kullanmamaktadır.

K-DEMO

ABD Enerji Bakanlığı'nın Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı (PPPL) ve Güney Kore'nin NFRI'si ile işbirliği içinde geliştirilen K-DEMO'nun, ITER'in ötesinde ticari reaktör geliştirmede bir sonraki adım olması amaçlanıyor ve enerji üretebilen ilk enerji santrali olacak. elektrik şebekesi birkaç hafta içinde 1 milyon kW'a ulaşacak. 6,65 m çapında olacak ve DEMO projesi kapsamında oluşturulan üreme bölgesi modülüne sahip olacak. Kore Eğitim, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı buna yaklaşık bir trilyon Kore wonu (941 milyon dolar) yatırım yapmayı planlıyor.

DOĞU

Çin'in Hefei'deki Çin Fizik Enstitüsü'ndeki Deneysel Gelişmiş Süper İletken Tokamak'ı (EAST), 50 milyon °C sıcaklıkta hidrojen plazması oluşturdu ve bunu 102 saniye boyunca korudu.

TFTR

Amerikan PPPL laboratuvarında deneysel füzyon reaktörü TFTR 1982'den 1997'ye kadar işletildi. Aralık 1993'te TFTR, kapsamlı döteryum-trityum plazma deneyleri yürüten ilk manyetik tokamak oldu. Ertesi yıl, reaktör o zamanki rekor olan 10,7 MW'lık kontrol edilebilir güç üretti ve 1995'te 510 milyon °C'lik sıcaklık rekoruna ulaşıldı. Ancak tesis, füzyon enerjisinin başabaş hedefine ulaşamadı ancak donanım tasarımı hedeflerini başarıyla karşılayarak ITER'in gelişimine önemli katkı sağladı.

soldan direksiyon

Japonya'nın Gifu Eyaleti, Toki'deki Ulusal Füzyon Enstitüsü'ndeki LHD, dünyanın en büyük yıldız yıldızıydı. Füzyon reaktörü 1998 yılında faaliyete geçirildi ve diğer büyük tesislerle kıyaslanabilir plazma hapsetme özellikleri sergiledi. 13,5 keV'lik (yaklaşık 160 milyon °C) iyon sıcaklığı ve 1,44 MJ'lik bir enerji elde edildi.

Wendelstein 7-X

2015'in sonlarında başlayan bir yıllık testlerin ardından helyum sıcaklıkları kısa süreliğine 1 milyon °C'ye ulaştı. 2016 yılında 2 MW güç kullanan bir hidrojen plazma füzyon reaktörü çeyrek saniye içinde 80 milyon °C sıcaklığa ulaştı. W7-X dünyanın en büyük yıldızlaştırıcısıdır ve 30 dakika boyunca sürekli çalışması planlanmaktadır. Reaktörün maliyeti 1 milyar Euro oldu.

NIF

Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki (LLNL) Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) Mart 2009'da tamamlandı. NIF, 192 lazer ışınını kullanarak önceki lazer sistemlerine göre 60 kat daha fazla enerji yoğunlaştırabilmektedir.

Soğuk füzyon

Mart 1989'da iki araştırmacı, Amerikalı Stanley Pons ve İngiliz Martin Fleischman, oda sıcaklığında çalışan basit bir masa üstü soğuk füzyon reaktörü başlattıklarını duyurdular. İşlem, üzerinde döteryum çekirdeklerinin yüksek bir yoğunluğa yoğunlaştığı paladyum elektrotları kullanılarak ağır suyun elektrolizini içeriyordu. Araştırmacılar, bunun yalnızca nükleer süreçlerle açıklanabilecek bir ısı ürettiğini ve helyum, trityum ve nötronlar gibi füzyon yan ürünlerinin bulunduğunu söylüyor. Ancak diğer deneyciler bu deneyi tekrarlayamadılar. Bilim camiasının büyük bir kısmı soğuk füzyon reaktörlerinin gerçek olduğuna inanmıyor.

Düşük enerjili nükleer reaksiyonlar

"Soğuk füzyon" iddialarıyla başlatılan araştırmalar, düşük enerji alanında bazı ampirik desteklerle devam etti, ancak genel kabul görmüş bir bilimsel açıklama yok. Görünüşe göre, nötronları oluşturmak ve yakalamak için zayıf nükleer etkileşimler kullanılıyor (ve bunların füzyonunda olduğu gibi güçlü bir kuvvet değil). Deneyler, hidrojen veya döteryumun katalitik bir katmandan geçmesini ve bir metalle reaksiyona girmesini içerir. Araştırmacılar gözlemlenen bir enerji salınımını bildirdiler. Ana pratik örnek, hidrojenin nikel tozu ile etkileşimi olup, herhangi bir kimyasal reaksiyonun üretebileceğinden daha fazla miktarda ısı açığa çıkarmasıdır.