-
1 Istorie
-
1.1 Preistorie 1.2 Originea termenului 1.3 Primele evoluții 1.4 A doua generație de tokamaks. Practica mondială 1.5 A treia generație de tokamaks 1.6 Tokamaks astăzi 1.7 Perspective
-
2.1 Modul de funcționare continuă
-
3.1 Tokamaks actuale din lume 3.2 Tokamacuri care au încetat să funcționeze 3.3 Proiecte de tokamak viitoare
Tokamak este o instalație toroidală pentru închiderea magnetică a plasmei. Aparatul este destinat pentru efectuarea reacției de fuziune în plasma de temperatură ridicată într-un mod cvasi-staționare, în care plasma este formată într-o cameră toroidală și stabilizează câmpul său magnetic. Energia eliberată în timpul acestei reacții ar trebui să depășească energia consumată pentru a forma plasma și a declanșa reacția.
1. Istorie
1.1. preistorie
Reacțiile termonucleare sau reacțiile de fuziune termonucleară (fuziunea nucleară) au fost descoperite în anii 1930. Astfel de reacții sunt exometrice, adică apar cu o eliberare uriașă de energie. Cercetarea în domeniul fuziunii termonucleare a început la scurt timp după încheierea celui de-al doilea război mondial, deși în majoritatea țărilor astfel de programe au fost clasificate drept "secrete". Doar în 1955, la Conferința internațională privind utilizarea pașnică a energiei atomice a Organizației Națiunilor Unite la Geneva, astfel de programe au fost declasificate, ceea ce a permis începerea cooperării științifice internaționale în acest domeniu.
1.2. Originea termenului
1.3. Primele evoluții
Sistemul termonuclear Tokamak, ștampila poștală a URSS în 1987.
Cele mai multe dezvoltări, care au servit ca un impuls pentru crearea unor instalații precum "tokamak", au avut loc în Uniunea Sovietică. Totuși, în 1950, Fizică sovietic Oleg Lavrentiev în ideea de muncă propusă utiliza nu numai fuziune controlată la scară industrială, ca un nou, de încredere și promițătoare sursă pentru producerea de energie, dar, de asemenea, a dezvoltat un circuit specific folosind izolarea plasmei la temperaturi ridicate de câmpul electric. Această lucrare a dat naștere cercetării sovietice în domeniul fuziunii termonucleare controlate.
Schema viitoare instalare „Tokamak“ a fost actualizat în 50-e fizicienii sovietici Tamm și Andrei Saharov, care au dezvoltat un reactor teoretic fuziune fundație în care plasma capătă o formă toroidală și reținute de către câmpul magnetic.
Timp de zece ani de cercetări intense continue și îmbunătățiri în acest dispozitiv, s-au înregistrat progrese semnificative în parametrii plasmei de tokamaks. Un progres real în tehnologie a fost declarația oamenilor de știință sovietici de la cea de-a Treia Conferință Internațională a IAEA privind Fizica Plasmei și un studiu al fuziunii termonucleare controlate în Novosibirsk, în 1968. Ei au anunțat că în tokamakul lor T-3, construit la Institutul Kurchatov, a atins o temperatură plasmatică de 0,5 K eV și o concentrație plasmatică
5x10 19 m -3. Timpul de retenție a energiei măsurat a fost de aproximativ 20 milisecunde, ceea ce este mai mult decât un ordin de mărime mai mare decât previziunile general acceptate din acele vremuri. O astfel de declarație a provocat neîncredere din partea oamenilor de știință britanici și americani, a căror dezvoltare a fost departe de rezultate similare. Îndoielile au fost eliminate numai după ce rezultatele au fost confirmate utilizând testele care utilizează împrăștierea cu laser, efectuate câțiva ani mai târziu.
1.4. A doua generație de tokamaks. Practica mondială
Pe tokamaks din această generație s-au dezvoltat metode de încălzire suplimentară cu plasmă, injectarea de atomi neutri, încălzirea prin ciclotron cu electroni și ioni, diferite diagnostice în plasmă și sisteme de control al plasmei. Ca urmare, în tokamaks din a doua generație, s-au obținut parametrii plasmatici semnificativi: o temperatură de mai multe keV, o densitate a plasmei ce depășește -3 [1]. În plus, tokamak a primit un element suplimentar, fundamental pentru elementul reactorului - divertorul.
În dezvoltarea Tokamak Technology, 1960, sa demonstrat că doar cu o singură încălzire datorită curgerii curentului (încălzire ohmică) este imposibil să se dovedească plasmă la temperaturi de fuziune. Cel mai consumul de energie prin creșterea plasmă au apărut metoda de injecție externă este particule neutre rapid (atomi), dar numai în 1970 a fost atins nivelul tehnic necesar și furnizat experimentele reale cu utilizarea injectoarelor.
La mijlocul anilor '70 Tokamak PLT Princeton Plasma Physics Laboratory (USA) a fost obținută folosind fascicule de atomi neutri rapid cu temperatura de plasmă 60 Mill. Grade. Puțin mai târziu în tokamakul sovietic T-10, temperatura din plasmă a fost ridicată la 90 de milioane de grade. La început în Tokamak lume cu un sistem magnet supraconductor 7 T (URSS) a demonstrat posibilitatea neinduktivnoi menține curentul în coloana de plasmă, deschizând calea spre o creștere radicală a duratei ciclului de lucru.
1.5. A treia generație de tokamaks
Tokamak TFTR la Laboratorul de Fizică Plasmă din Princeton (1989)
La începutul anilor '80, a fost pusă în funcțiune cea de a treia generație de tokamaks - instalații cu o rază mare a torusului (2-3 m) și un curent plasmatic de mai multe MA. JET (Marea Britanie), Tore Supra (Franța), JT60-U (Japonia), TFTR (SUA) și T-15 (URSS): Cinci astfel de unități au fost construite. Principala provocare fizică a acestui mecanism de generare a fost de a investiga confinarea plasmei cu parametrii termonucleare, parametrii de plasmă limitele de specificație, experiența cu acumulare Divertorul etc. Problemele tehnologice incluse :. Dezvoltarea supraconductoare sisteme magnetice, care poate crea un câmp cu inducerea de până la 5 fundaluri în volume mari , dezvoltarea de sisteme pentru utilizare cu acumulare de căldură de mare experiență tritiu îndepărtarea curge în Divertorul, dezvoltarea sistemelor de asamblare de la distanță / demontare de instalare nod intern, face diagnosticarea plasmei etc.
În anii '90, o familie de capcane pentru plasarea în plasmă a fost completată de o nouă modificare - tokamak sferic. În comparație cu cele tradiționale, acestea diferă doar printr-o caracteristică constructivă - un raport de aspect mai mic (nu mai mult de 2), adică raportul dintre raza mare și cea mică a cablului de plasmă. Această nuanță geometrică are implicații foarte importante pentru tokamaks. Pentru a menține și menține stabilitatea dispozitivului de blocare a plasmei, presiunea magnetică în tokamaks sferice poate fi redusă cu un factor de aproximativ 10 în comparație cu tokamakurile tradiționale. La rândul său, acest lucru permite de câteva ori reducerea inducției magnetice și a costului total al instalației, menținând în același timp parametrii fizici plasmei de bază. Această caracteristică oferă tokamakului sferic o șansă de a deveni lider printre capcanele magnetice închise.
1.6. Tokamaki astăzi
Primul deceniu al secolului 21 poate fi caracterizat ca etapa finală a zilei de tokamaks experimentale înainte de apariția reactoarelor termonucleare industriale. Cea mai mare dintre instalațiile existente conține aproape toate sistemele funcționale și tehnologice ale viitorului reactor.
Acum există mai mult de 100 de instalații tip tokamak în lume.
1.7. perspective
În prezent, o instalație tip "tokamak" este considerată un dispozitiv promițător pentru fuziunea termonucleară controlată. Acesta este motivul pentru ca urmatoarea etapa de dezvoltare a tehnologiei este planificată în primul rând crearea următoarei generații de tokamak, în care se poate realiza o fuziune de sine stătătoare.
2. Principiul funcționării
Principiul funcționării reactorului tip "tokamak"
Principiul Tokamak este în instalarea electrofizic al cărei principal scop este de a forma plasma (t. încălzirea cu gaz E. 100 Mill. Grade) atingând o densitate ridicată și atinge stocarea pe termen lung într-un volum bine definit. Aceasta va face posibilă realizarea unei reacții termonucleare pentru sinteza nucleelor de heliu din materia primă inițială, izotopi de hidrogen (deuteriu și tritiu). În timpul reacției, energia trebuie eliberată, mult mai mare decât energia folosită pentru formarea plasmei.
Tokamakul este în esență un torus: o cameră de vid toroidală, pe care se înfășoară un conductor, formează un câmp magnetic toroidal. Câmpul magnetic principal din camera de captare care conține plasma fierbinte este format din bobine magnetice toroidale. Un rol semnificativ în limitarea plasmei îl joacă curentul plasmatic care curge de-a lungul cablului circular cu plasmă și creează un câmp magnetic cu o configurație specială.
2.1. Mod de funcționare continuă
În prezent, instalațiile tokamak funcționează într-un mod cu impulsuri. Durata pulsului este determinată de energia stocată în inductor, care menține curentul în plasmă. Recent, în unele țări, primele rezultate ale bezinduktsiynogo curent de excitație într-un Tokamak. În acest scop, plasma este introdus undelor electromagnetice de o anumită frecvență, care provoacă mișcarea ordonată a electronilor de-a lungul câmpului magnetic. Experimentele pe instalațiile T-7, PLT și JFT-II indică perspectivele unei astfel de metode de excitare curentă. Investigațiile în această direcție, în viitorul apropiat va permite să identifice oportunități de bezinduktsiynoi menține sistemul actual în reactor pentru o lungă perioadă de timp.
3. Tokamacurile din lume
3.1. Tokamaks actuale ale lumii
3.3. Proiecte de tokamaks viitoare
Structura rectorului ITER
notițe
1. Puterea termonucleară. Teorie, practică, probleme, soluții. - termoyadsintez. ***** / tokamak / tokamak. htm
2. La tokamak în Kazahstan a primit o plasmă - www. ***** / science //. html (Рус.)
3. Președintele Iranului: Am devenit o putere nucleară - www. / ukr / top / show / prezident_irana_my_stali_yadernoy_derzhavoy_ / (Rusia)
4. Academicianul Velikhov a numit "povesti" declarația Iranului privind obținerea tehnologiei de fuziune termonucleară - www. ***** / forum / t23591.html (Eng.)
6. Construcția ITER - www. iter. org / proj / constructor (Eng.)
7. Programul american de fuziune - www. probleme. org / 13.4 / stacey. htm (engleză)
8. Ignitor - cel mai nou reactor termonuclear rusesc - ***** / ignitor-novejshij-rossijskij-termoyadernyj-reaktor (Rus.)
9. SST-1: Starea actuală - www. ipr. res. in / sst1 / SST1-prezent_status. html (engleză)