На плазменных установках в лабораториях НИЯУ МИФИ начнется цикл испытаний материалов, которые помогут защитить внутреннюю стенку реактора ITER. Плазменный пиролиз, по мнению разработчиков, поможет сделать переработку тяжелой нефти более экономичной и экологически чистой. Указ об этом подписал президент Владимир Путин Федеральный проект "Термоядерные и плазменные технологии". Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза.
Заявка успешно отправлена!!
- Международный экспериментальный термоядерный реактор — Википедия
- Российские учёные разработали новый материал для термоядерного реактора
- Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
- Telegram: Contact @plazma_station
- Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
- Выбор сделан - токамак плюс
Компактный реактор установил рекорд по нагреву плазмы
Например, сдвиги средней энергии нейтронов от номинального значения в 14 мегаэлектронвольт связаны с температурой ионов, средней кинетической энергией ионов и скоростью плазмы. Материалы по теме:.
А реакция синтеза быстро останавливается при выключении питания. Фактически в качестве топлива используется вода, в которой содержится дейтерий. А тритий можно получить из лития непосредственно в процессе работы термоядерного реактора или как побочный продукт работы ядерных реакторов», — добавил эксперт.
По его словам, США традиционно были лидерами в коммерческих технологиях ядерной энергетики. Однако в настоящий момент главным поставщиком коммерческих ядерных технологий на мировые рынки является российская компания «Росатом».
Итак, вода, окружающая топливный элемент в реакторе, нагрета до высокой температуры, находится под огромным давлением и при этом насыщена химически активными частицами. Надо ли говорить, насколько агрессивна такая среда по отношению ко всему, с чем она соприкасается? Особенно несладко приходится как раз оболочкам твэлов. Водная среда наносит ей двойной удар: кислород создает подверженный растрескиванию оксидный слой на поверхности оболочки, а водород, проникая в цирконий, делает его более хрупким, что тоже способствует развитию трещин. Из-за недостаточной коррозионной стойкости оболочки, топливо отрабатывает лишь небольшую долю своего ресурса, прежде чем твэл приходится извлекать из реактора. А повышение мощности реакторов вообще выглядит несбыточной мечтой, поскольку оно сопряжено с увеличением температуры активной зоны реактора, что неизбежно приведет к резкому ускорению коррозионных процессов в оболочках твэлов.
Таким образом, перспективы развития всего направления легководных реакторов при нынешних материалах оболочек твэлов представляются туманными. Ученые всего мира начали работать над усовершенствованием материалов оболочек еще в середине XX века, и эти работы продолжаются до сих пор. Разрабатываются новые коррозионностойкие циркониевые сплавы, способные эффективнее сопротивляться агрессивному воздействию теплоносителя. Кроме того, рассматриваются различные варианты обработки поверхности циркониевых оболочек твэлов и нанесения на них защитных покрытий. Однако появление тех или иных удачных технологических решений может занимать даже не годы, а десятилетия. Почему так долго? Разработка новых сплавов и методов обработки поверхности требует постоянного проведения дореакторных испытаний.
Он считается одной из самых сложных физических установок, которые когда-либо создавались человеком. Общая масса реактора — 23 тысячи тонн, он занимает площадь в 42 гектара, а обслуживают ITER 2,3 тысячи сотрудников. Что еще известно: В используемых сейчас реакторах энергия производится за счет расщепления ядер радиоактивных элементов.
Британский термоядерный реактор сгенерировал первую плазму
Для сравнения — в проекте международного термоядерного реактора ITER предполагается достижение ионной температуры в 8 и выше килоэлектронвольт. Обслуживающие реактор JT-60SA специалисты пока не сообщили о параметрах полученной в реакторе плазмы. Впервые термоядерный реактор KSTAR Корейского института термоядерной энергетики (KFE) достиг температуры, в семь раз превышающей температуру ядра Солнца.
Российские ученые масштабировали установку плазменного пиролиза нефти
Устойчиво работает», — сказал Ковальчук. Токамак Т-15МД был запущен в мае 2021 года.
Кроме нейтронного блок излучателя генерирует другие виды ионизирующего излучения: мягкий и жесткий рентген, плазменные струи, электронные и ионные пучки. Для создания такого устройства необходимы усилия физиков-ядерщиков, электрофизиков очень сложные системы коммутации и обеспечения питания , инженеров-электронщиков, инженеров-испытателей и многих других специалистов. Очень надеемся применить такой источник в радиационных испытаниях объектов на импульсное воздействие. Студенты и аспиранты имеют возможность поработать с уникальным источником ионизирующего излучения разных типов и проанализировать различие в системах регистрации импульсного и непрерывного излучения, что очень важно для понимания процессов в фундаментальной и прикладной физике.
В результате получилась смесь газов, использующихся в химической промышленности, и твердые углеродные наноструктуры, которые содержат элементы, пригодные для изготовления катализаторов. Плазменный пиролиз, по мнению разработчиков, поможет сделать переработку тяжелой нефти более экономичной и экологически чистой.
О том, кто и как будет претворять термоядерный синтез в жизнь и когда появятся гибридные реакторы и космические плазменные двигатели в продолжении серии специальных репортажей о проектах РТТН.
Британский термоядерный реактор сгенерировал первую плазму
В частности, будут исследованы механизмы взаимодействия плазменных потоков и характеристики нейтронного излучения реакции DD-синтеза. Это решение вероятно станет первым в мире термоядерным реактором у которого "получится" удерживать плазму на постоянной основе. Такое время считается рекордным показателем по удержанию высоко разогретого плазменного поля. В этом проекте ученые занимаются расчетами пристеночной плазмы, а именно вопросами, как и какие примеси будут поступать в реактор, как будет перераспределяться мощность. Развитие теории магнитного удержания плазмы (Magnetic Fusion Confinement, или MFE) в реакторе прошло три этапа.
Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя
Для сравнения — в проекте международного термоядерного реактора ITER предполагается достижение ионной температуры в 8 и выше килоэлектронвольт. Это одна из шести катушек полоидального поля в магнитной системе, которая служит для удержания плазмы в реакторе ИТЭР. В комплексе термоядерного синтеза NIF обнаружили аномальные энергии ионов плазмы. Плазменный пиролиз, по мнению разработчиков, поможет сделать переработку тяжелой нефти более экономичной и экологически чистой. По словам ученых, в практическом смысле управление колебаниями плазмы может упростить работу термоядерных реакторов. Они создают магнитное поле вокруг плазменного тора индукцией 11,8 Тл и запасают энергию 41 гигаджоулей.
🤖 В Верхней Пышме готовят к запуску плазменный реактор
Вид сверху «Эксперименты показали, что в токамаке Глобус-М2 устойчивость плазмы выше, возрастают давление и эффективность использования магнитного поля. Благодаря этому растет экономическая производительность реактора. Исследования плазмы на Глобус-М2 проводятся при температуре выше 10 миллионов градусов, и в этих условиях получена рекордная для компактных сферических токамаков плотность плазмы. По сравнению с установкой предыдущего поколения — токамаком Глобус-М — температура плазмы возросла вчетверо, а эффективность удержания — втрое. Как результат — десятикратное увеличение так называемого тройного произведения — основного критерия эффективности термоядерного реактора. При этом вывод установки на максимальные параметры еще предстоит осуществить в ближайшие годы», — рассказывает Глеб Курскиев, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики высокотемпературной плазмы Физико-технического института имени А. Термоядерный синтез считается наиболее перспективным и безопасным способом добычи энергии.
Атомы легких ядер сталкиваются, чтобы образовать ядра тяжелых атомов. Проведенные за последние 40 лет исследования показали, что наиболее перспективный способ управления реакциями синтеза — использование установок типа токамак ТОроидальная КАмера с МАгнитной Катушкой , изобретенных в СССР в 60-е годы.
Какие бы не были сложности сейчас в международных отношениях, это никак не влияет на нашу работу. Человеческие отношения никак не поменялись». Пуск экспериментального термоядерного реактора и получение на нем первой плазмы запланирован на 2025 год. Еще один шаг на этом сложнейшем научном пути сегодня сделан в Петербурге. Испытания девертора, проходившие с апреля, успешно завершены.
Японская сборка выдержала все процедуры и ждет отправки сначала обратно на Восток, а оттуда в Прованс к общему месту строительства реактора. Тара для посылки уже подготовлена.
По его словам, помимо уже полученных навыков там будут отрабатываться новые технологии, необходимые для создания реактора, которых еще нет в ITER. Например, там будут использоваться высокотемпературные сверхпроводники, которые пока нигде не применялись. Они используются при изготовлении катушек. Аналогичные разработки ведутся в США и в Великобритании. Гаспарян уточнил, что термоядерный реактор безопаснее, потому что в обычном происходит самоподдерживающаяся реакция деления, которая в случае аварии, как на «Фукусиме», может приводить к нежелательным последствиям.
Чтобы изучать реакции синтеза и отрабатывать основные принципы управления реактором, сейчас строят Международный термоядерный экспериментальный реактор ИТЭР во Франции. Он поможет продемонстрировать возможность коммерческого использования реактора. Токамак Глобус-М2 Токамаки представляют собой тороидальную камеру похожую на бублик с магнитными катушками. Внутрь такой конструкции помещают газ, например, изотопы водорода тритий и дейтерий, после чего нагревают до миллионов градусов Цельсия. При этом образуется газ из заряженных частиц ионов и электронов — плазма. Разогретые ионы сталкиваются друг с другом, благодаря чему выделяется энергия, превышающая затраченные на нагревание ресурсы. Этот избыток можно использовать потом в промышленности и энергетике. Однако из-за очень высокой температуры плазма не может удерживаться стенками токамака, поэтому в установке создается специальное магнитное поле, которое отделяет плазму от стенок и позволяет контролировать термоядерную реакцию. Основная цель ученых — создать плазму с достаточно высоким значением тройного произведения синтеза: плотностью и температурой плазмы, а также временем удержания энергии, обозначающим, насколько хорошо тепловая энергия удерживается в плазме.
Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
Строительство первого в мире международного термоядерного реактора вышло на новый этап. вы делаете те новости, которые происходят вокруг нас. По сути, Plasma Liner Experiment – это реактор, включающий в себя 36 плазменных «пушек», окружающих сферическую камеру. Для реактора на DT нейтронное излучение, уносящее 86% энергии термоядерной реакции будет настоящим бичом, быстро разрушающим и активирующим конструкционные материалы. Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза. Развитие теории магнитного удержания плазмы (Magnetic Fusion Confinement, или MFE) в реакторе прошло три этапа.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФЕЛЬДЪЕГЕРСКАЯ СЛУЖБА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ГФС России)
- Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
- Российские учёные разработали новый материал для термоядерного реактора
- Форма поиска
- Как плазменные технологии помогут ускорить развитие ядерных реакторов | Официальный сайт НИЯУ МИФИ
- Полезные ссылки
- В плазменном фокусе: «Росатом» и МИФИ разработали термоядерный мини-реактор
Компактный реактор установил рекорд по нагреву плазмы
Они обнаружили, что спонтанно возбуждаемые волны вызывали транспорт намагниченных электронов внутрь в поперечном направлении к главной оси магнитного поля. Такое перемещение полезно для отрыва плазмы, поскольку уменьшает расходимость расширяющегося плазменного пучка. Схематическая иллюстрация перемещения электронов в отрывающейся плазме. Изображение : Kazunori Takahashi, Tohoku University Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза, но в данном случае они оказались полезными. Наше открытие — редкий случай, когда нестабильность плазмы действительно оказывает благотворное влияние на инженерию. Наши результаты открывают новый взгляд на роль нестабильности в плазме и помогут в разработке радиочастотных плазменных двигателей с магнитным соплом.
Такие нейтроны беспрепятственно выходят через стенки вакуумной камеры, где магнитным полем удерживается плазма, и, поступая в область с ядерным топливом, после замедления поддерживают протекание реакции деления тяжелых ядер, которая служит основным источником выделяемой в гибридном реакторе энергии». По словам Андрея Аржанникова, энергия нейтронов настолько высока, что они пронизывают стенки камеры из нержавеющей стали и медную обмотку, которая обеспечивает необходимое магнитное поле в плазме. Эти нейтроны глубоко проникают в топливную сборку бланкет ядерного реактора и попадают на графитовые блоки, где при рассеянии на ядрах углерода происходит их торможение. Замедленные нейтроны хорошо поглощаются ядерным топливом и поддерживают необходимый уровень количества делящихся ядер в единицу времени. Выделившаяся в виде тепла энергия разлетающихся фрагментов ядра, делящегося при поглощении нейтрона, снимается потоками газообразного гелия, который под высоким давлением прокачивается через цилиндрические каналы в топливной сборке. Топливо также размещается в специальных каналах, для этого оно заключено в специальные цилиндрические графитовые стержни. Эти стержни заполняются покрытыми защитным слоем из карбида кремния микрокапсулами, содержащими торий и небольшой процент энергетического или оружейного плутония. Плутоний, оружейный или энергетический, делится тепловыми нейтронами и позволяет поддерживать в размножающей системе цепную реакцию деления. Через некоторое время после "старта" ядра плутония выгорят, а в системе установится режим, в котором скорость наработки ядер урана-233 станет равна скорости выгорания этих ядер. Размножающая система станет самодостаточной».
Примером этой реакции служит Солнце, в недрах которого водород превращается в гелий и ряд тяжелых элементов. Однако поскольку термоядерная плазма состоит из двух компонентов, ядер и электронов, которые отличаются по массе, они нагреваются и остывают с разной скоростью. Быстрое охлаждение электронов может воспрепятствовать нагреву плазмы. Что умеют программные роботы Стартап Zap Energy был основан как раз для решения проблемы преждевременного охлаждения электронов. В основу своего подхода физики положили известный Z-пинча, который вместо сложных и дорогих магнитных катушек использует для фиксации плазмы электромагнитное поле, возникающее внутри нее самой. Сильные токи, проходя через жгуты плазмы, нагревают и сжимают ее.
От энергетики до космоса: новые возможности плазмы» Комплексная программа развития техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ продлена до 2030 года. Указ об этом подписал президент Владимир Путин.
В плазменном фокусе: «Росатом» и МИФИ разработали термоядерный мини-реактор
Учёные из МЭИ создали мощнейшею плазменную установку для проверки прочности облицовки термоядерного реактора. В 2021 году на японском реакторе произошло короткое замыкание в катушке сверхпроводящего магнита. Результаты данной работы позволят внедрить российские реакторы в создаваемые новые линии производства чипов в России. Впервые термоядерный реактор KSTAR Корейского института термоядерной энергетики (KFE) достиг температуры, в семь раз превышающей температуру ядра Солнца. Подобный термоядерный реактор должен помочь заменить атомные электростанции и работать на безопасном и доступном топливе – дейтерии и тритии.
Эра термоядерного синтеза
Рогалева: на кафедре Общей физики и ядерного синтеза НИУ МЭИ разрабатываются системы термоядерных реакторов и решаются проблемы диагностики плазмофизических процессов; сегодня наши ученые решают глобальные вопросы, участвуют в экспериментальных разработках международного уровня и вносят существенный вклад в развитие атомных энергетических установок; Россия занимает одну из ключевых позиций в реализации международного проекта ИТЭР; еще в 1950 г. Сахаров, преподававший в МЭИ на кафедре электрофизики, предложил использовать магнитное поле для удержания плазмы с целью достижения управляемого термоядерного синтеза, а сейчас уже мы смогли найти многие решения этих проблем и предложений. Сейчас в НИУ МЭИ проводятся экспериментальные исследования и испытания не только в плазменной установке, но и разработки и испытания эффективных методов охлаждения внутрикамерных компонентов будущего токамака-реактора.
Например, сдвиги средней энергии нейтронов от номинального значения в 14 мегаэлектронвольт связаны с температурой ионов, средней кинетической энергией ионов и скоростью плазмы. Материалы по теме:.
Основан проект ИТЭР на российской концепции токамака с магнитным удержанием плазмы.
Строительные работы ИТЭР официально начались в октябре 2007 года, после ратификации cоглашения о проекте всеми сторонами. Стройка развернулась в Кадараше, на юге Франции. Львиная доля вложений приходит не в денежном выражении, а в виде компонентов и оборудования для реактора. А поскольку центральная организация ИТЭР не контролирует расходы семи партнеров, определить фактическую стоимость проекта крайне сложно. Изготовление компонентов, производство оборудования и разработка диагностик для ИТЭР распределены между всеми участниками консорциума. Над дизайном основного элемента реактора, криостата, работала Индия, присоединившаяся к консорциуму в 2005 году.
Основа криостата, весом 1250 тонн, будет одной из самых тяжелых одиночных нагрузок при сборке машины весом 23 тыс. Европейский союз ответственен за вакуумную камеру, однако для оптимизации проекта и минимизации задержек часть работ была поручена Корее, которая продемонстрировала высочайший уровень собственных технологий, запустив токамак со сверхпроводящей магнитной системой KSTAR Korean Superconducting Tokamak Advanced Research , получивший первую плазму в 2008 году, и продемонстрировав рекордную 70-секундную высокопроизводительную плазму в 2016 году. Китай вместе с Россией работают над созданием сверхпроводников, первая поставка которых была осуществлена в июне 2014 года. Шесть кольцеобразных полоидальных магнитов с полевой катушкой будут окружать машину ИТЭР для формирования плазмы и обеспечения ее стабильности путем отстранения от стенок вакуумного реактора. Россия отвечает за широкий спектр электротехнических компонентов, из которых состоят коммутационные сети, блоки быстрого разряда, комплекты поставки измерительной аппаратуры. Налажено производство сборных шин и переключающих сетевых резисторов, завершается программа НИОКР для компонентов блока быстрой разгрузки.
Японские инженеры и ученые также работают над магнитной системой, в частности, над дизайн-проектом катушек тороидального поля и над получением сверхпроводящих ниобий-оловянных стрендов. Получение первой плазмы на установке ИТЭР запланировано на 2025 год, выход на полную мощность — на 2035 год. Недавно о желании присоединиться к проекту заявили Австралия и Иран. Это еще одна из важнейших задач, которую должен решить ИТЭР. Кстати, бланкет и дивертор — основные плазменные компоненты. Следует отметить, что первая стенка реактора, та, что ближе всего к плазме, всего в трех метрах от нее, — неотъемлемая часть бланкета.
Идея разделения этих двух компонентов была отброшена в 1980-х годах; ученые пришли к их унификации для удобного и безопасного обслуживания. Бланкет со встроенной наработкой трития и интегрированной первой стенкой реактора обеспечит защиту от высокоэнергетических нейтронов. В ИТЭР первая стенка будет изготовлена из бериллия, а для остальной поверхностной структуры будут использоваться высокопрочные медные сплавы и нержавеющая сталь. Для удобства обслуживания защитная стенка внутри реактора модульная, состоящая из 440 сегментов. Дивертор от англ. Его главная функция — минимизировать плазменное загрязнение, а также отводить тепловые и нейтронные нагрузки от стенок реактора.
Дивертор будет состоять из 54 кассетных сборок с опорной конструкцией из нержавеющей стали, бронированной вольфрамовыми плитками. Три главных плазменных звена: внутренняя и внешняя вертикальные мишени, центральный купол — составляют диверторную сборку. И для дивертора, и для бланкета будет внедрена система охлаждения, отводящая тепло от этих устройств и преобразовывающая его в электрическую энергию.
На протяжении десятилетий ученые предпринимали постепенные шаги к этой цели, но остается много проблем. Одним из основных препятствий является успешное управление нестабильной и перегретой плазмой в реакторе, но новый подход показывает, как мы можем это сделать. Совместными усилиями Швейцарского плазменного центра SPC EPFL и исследовательской компании DeepMind, занимающейся исследованиями в области искусственного интеллекта ИИ , ученые использовали систему глубокого обучения RL для изучения нюансов поведения и управления плазмой внутри термоядерного токамака — устройства, в котором используется ряд магнитных катушек, размещенных вокруг реактора, для контроля и управления плазмой внутри него. Это нелегкий баланс, поскольку катушки требуют огромного количества тонких регулировок напряжения, до тысяч раз в секунду, чтобы успешно удерживать плазму в магнитных полях.