Термоядерная энергетика (1061)

Управляемый термоядерный синтез — синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который, в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), носит управляемый характер. Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжёлых ядер получаются более лёгкие ядра. В основных ядерных реакциях, которые планируется использовать в целях осуществления управляемого термоядерного синтеза, будут применяться дейтерий (2H) и тритий (3H), а в более отдалённой перспективе гелий-3 (3He) и бор-11 (11B).

Термоядерное будущее в деталях: что создают в ТРИНИТИ в рамках атомного нацпроекта

Лазер для гибридного реактора, электрореактивный космический двигатель, мощный источник нейтронов и токамак нового поколения — ​все это создается в ТРИНИТИ в рамках атомного нацпроекта. Часть идей ученых уже воплощены в железе. Корреспонденты издания «Страна Росатом» увидели их своими глазами и даже побывали внутри токамака. Экспериментальный образец усилительного модуля (в центре). Это камера, обеспечивающая крепление активного элемента (ключевая часть лазера) и его охлаждение. Через внутреннюю камеру прокачивается газ под давлением порядка 10 атмосфер, температурой −123 °С. Проходя через модуль, рабочее излучение многократно усиливается. Начальник отдела физики экспериментальных токамаков Сергей Мирнов рядом с Т‑11М — ​единственным действующим сейчас токамаком в России. На нем отрабатывают технические решения для термоядерной установки нового поколения — ​токамака реакторных технологий (ТРТ). Его построят в ТРИНИТИ. Стенд лазерной интерферометрии, на котором испытывают клапаны для электрореактивного двигателя. Клапаны подают импульс газа в ускоритель, точно дозируя расход рабочего тела. В лазере для гибридного реактора планируют использовать инновационную систему удаленной диодной накачки. Излучение от матрицы диодов с помощью линз собирается в луч необходимой конфигурации, который передается в усилительный модуль. ТРИНИТИ создает мощный нейтронный источник на основе столкновения плазменных сгустков. На снимке — ​первый ускоритель системы. Позже в ней будет два ускорителя, «стреляющих» пучками плазмы навстречу друг другу. При столкновении пучков будут происходить реакции ядерного синтеза с выходом высокоэнергичных нейтронов. Основное применение источника — ​испытание материалов для термоядерного реактора. Вячеслав Островский — ​руководитель проекта разработки макета драйвера для лазерного термоядерного синтеза. ТРИНИТИ совместно с ВНИИЭФ, МГТУ и другими научными центрами создает импульсно-­периодическую лазерную систему с частотой повторения импульсов 10 Гц. Уже есть стенд для исследования физических процессов и явлений, возникающих в активных элементах и криогенной системе. Стенд позволяет моделировать и испытывать самые разные лазерные схемы и отрабатывать подсистемы: установки криогенного охлаждения, удаленной диодной накачки и др. Все комплектующие стенда — ​российского производства. Василий Немчинов — ​руководитель проекта разработки мощного источника нейтронов. Ученые извлекают из токамака эмиттер после эксперимента с литием. Первая стенка термоядерного реактора испытывает самое разрушительное воздействие плазмы. Чтобы ослабить его, в ТРИНИТИ предлагают использовать инновационную жидкометаллическую литиевую защиту. Недавно впервые удалось осуществить внешнюю дозаправку эмиттерной системы Т‑11М литием без нарушения вакуумных условий в рабочей камере. Константин Гуторов, руководитель проекта разработки электрореактивного космического двигателя, показывает прототип магнитно-­плазменного ускорителя с удельным импульсом не менее 100 км/c, созданный в рамках НИОКР в прошлом году. Это сердце двигателя, ключевой элемент всей системы. Кусочек космоса в лаборатории — ​вакуумная камера обеспечивает условия для испытания ускорителя плазмы.
Фото 24 марта 2022 53

Рабочие Larsen & Toubro в Индии празднуют завершение 8-летнего производства криостата для ИТЭР

Торжественной церемонией 30 июня индийская L & T Heavy Engineering ознаменовала конец восьмилетнего промышленного приключения – производства криостата для проекта ITER. В сентябре 2012 года Национальное агентство Индии заключило контракт с Larsen & Toubro на изготовление 3800-тонного криостата ITER – самой большой в мире стальной вакуумной камеры (16 000 м³) и критической части будущего токамака ITER. Так, восемь лет спустя последние сегменты готовы к отправке в ИТЭР. Двенадцать сегментов верхней крышки плюс один центральный диск - всего 650 тонн - покинут Индию для сборки и сварки на месте в специальной мастерской. Полностью окружая вакуумный сосуд и сверхпроводящие магниты, криостат размером 29 x 29 метров действует как термос, изолируя сверхпроводящие магниты при сверхнизкой температуре от внешней среды и способствуя структурному усилению, поддерживая массу установки и передавая механические нагрузки от токамака ИТЭР до бетонной конструкции ямы токамака. «Проекту ИТЭР в Индии очень повезло, что Larsen & Toubro стал нашим партнером и основным подрядчиком по изготовлению криостатов», - подчеркнул генеральный директор ИТЭР Бернар Биго в ходе видеосвязи во время церемонии, - «Как компания с более чем 80-летним опытом, мы знали, что Larsen & Toubro строила атомные станции, порты, аэропорты и специализированные суда, такие как гигантские океанские танкеры и подводные лодки». Размер данного компонента подразумевал, что Larsen & Toubro пришлось запланировать трехэтапный процесс, сначала изготовив 54 сегмента в Индии и отправив их в ITER, а затем на месте собрав сегменты в четыре большие маневренные секции (основание, нижний цилиндр, верхний цилиндр и верхняя крышка) в мастерской криостата, и, наконец, объединив и осуществив сварку секций в яме токамака. С самого начала Larsen & Toubro работала с немецкой компанией MAN Energy Solutions в качестве субподрядчика по сварочным работам на площадке ИТЭР. С начала работ на площадке в 2016 году три из четырех секций криостата были завершены и переданы Организации ИТЭР. База криостата была установлена ​​в яме токамака 26 мая 2020 года, а нижний и верхний цилиндры в настоящее время хранятся в защитной упаковке за пределами мастерской. Нижний цилиндр будет перемещен в зал для сборки в августе 2020 года для подготовки к операции опускания. «Создание криостата ИТЭР является яркой иллюстрацией того, что такое международное сотрудничество ИТЭР – это когда приверженные мужчины и женщины, работающие в разных концах света, как единая команда ИТЭР, стремятся принять и ответить на этот беспрецедентный технологический вызов ", - заключил Бернар Биго.
Фото 7 июля 2020 217
23 апреля 2012 4670

Лазерный термоядерный синтез в Ливерморской национальной лаборатории США (National Ignition Facility, NIF)

"Создать миниатюрную звезду на Земле" — такова амбициозная цель создания National Ignition Facility (NIF, Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций), расположенного в Национальной лаборатории в калифорнийском городке Ливерморе. Учеными комплекса разрабатывается самая большая и самая мощная в мире лазерная установка — и совсем недавно, в сентябре 2010 года, был успешно проведен первый эксперимент по комплексному зажиганию — 192 лазера были сфокусированы на маленьком цилиндре, содержащем небольшую замороженную капсулу с водородным топливом, и начали ударять по нему короткими импульсами лазерного излучения мощностью в 1 мегаджоуль. Эксперимент был последним в серии тестов, которые в итоге должны привести к "зажиганию" — синтезу (т.е. слиянию) ядер атомов водородного топлива внутри капсулы. При синтезе выделяется колоссальное количество энергии, которой на выходе должно быть даже больше, чем приложенной для начала реакции — а это означает, что будет доступен принципиально новый ценный источник энергии.
Фото 23 апреля 2012 4670