Тэгээд нэгдэх үү?

Өнгөрсөн оны сүүлчээр Хятадын мэргэжилтнүүд синтез хийх реактор барьж байгаа тухай мэдээлэл шуугиан тарьсан (1). Чэнду хотын судалгааны төвд байрлах HL-2M байгууламжийг 2020 онд ашиглалтад оруулна гэж Хятадын төрийн хэвлэл мэдээллээ. Термоядролын хайлуулах шавхагдашгүй энергид нэвтрэх асуудал үүрд шийдэгдсэнийг хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр мэдээлж байв.

Нарийвчилсан мэдээллийг нарийвчлан судлах нь өөдрөг үзлийг тайвшруулахад тусална.

шинэ токамак төрлийн аппарат, одоог хүртэл мэдэгдэж байгаа загвараас илүү дэвшилтэт дизайнтай нь 200 сая хэмээс дээш температуртай плазм үүсгэх ёстой. Энэ тухай Хятадын үндэсний цөмийн корпорацын баруун өмнөд хэсгийн физикийн хүрээлэнгийн тэргүүн Дуан Шиуру хэвлэлийнхэнд мэдээлсэн байна. Уг төхөөрөмж нь төсөл дээр ажиллаж буй хятадуудад техникийн дэмжлэг үзүүлэх юм Олон улсын термоядролын туршилтын реактор (ITER)түүнчлэн барилгын ажил.

Тэгэхээр Хятадууд бий болгосон ч эрчим хүчний хувьсгал хараахан болоогүй гэж бодож байна. реактор KhL-2M өнөөг хүртэл бага зүйл мэддэг. Энэ реакторын урьдчилан тооцоолсон дулааны гаралт ямар байх, цөмийн хайлуулах урвал явуулахад ямар хэмжээний энерги шаардагдахыг бид мэдэхгүй. Бид хамгийн чухал зүйлийг мэдэхгүй байна - Хятадын хайлуулах реактор нь эерэг энергийн тэнцвэртэй загвар уу, эсвэл хайлуулах урвал явуулах боломжийг олгодог өөр нэг туршилтын хайлуулах реактор уу, гэхдээ үүний зэрэгцээ "гал асаахад" илүү их энерги шаардагддаг. урвалын үр дүнд олж авч болох энерги.

Олон улсын хүчин чармайлт

Хятад улс Европын холбоо, АНУ, Энэтхэг, Япон, Өмнөд Солонгос, ОХУ-ын хамт ITER хөтөлбөрийн гишүүн юм. Энэ нь дээр дурдсан орнуудын санхүүжүүлж буй олон улсын судалгааны төслүүдээс хамгийн өндөр өртөгтэй нь бөгөөд ойролцоогоор 20 тэрбум ам.долларын өртөгтэй юм. Энэ нь хүйтэн дайны үеийн Михаил Горбачев, Рональд Рейган нарын засгийн газар хоорондын хамтын ажиллагааны үр дүнд нээгдэж, олон жилийн дараа 2006 онд эдгээр бүх улсуудын байгуулсан гэрээнд тусгагдсан юм.

2. ITER токамакийн барилгын талбай дээр

Францын өмнөд хэсэгт орших Кадарач дахь ITER төсөл (2) дэлхийн хамгийн том токамак буюу цахилгаан соронзонгийн үүсгэсэн хүчирхэг соронзон орныг ашиглан плазмын камерыг бүтээж байна. Энэхүү шинэ бүтээлийг ЗХУ-д 50-60-аад онд боловсруулсан. Төслийн менежер, Лаван Кобленц, байгууллага нь 2025 оны арванхоёрдугаар сар гэхэд "анхны плазм" хүлээн авах ёстой гэж зарласан. ITER нэг удаад 1 мянга орчим хүнд термоядролын урвалыг дэмжих ёстой. секунд, хүч чадал олж авах 500-1100 МВт. Харьцуулбал, өнөөг хүртэл Британийн хамгийн том токамак, JET (Европын хамтарсан торус), хэдэн арван секундын турш хариу үйлдэл үзүүлж, хүч чадлыг олж авдаг 16 MW. Энэ реактор дахь энерги нь дулаан хэлбэрээр ялгарах болно - үүнийг цахилгаан болгон хувиргах ёсгүй. Төсөл нь зөвхөн судалгааны зорилгоор хийгдсэн тул хайлуулах хүчийг сүлжээнд хүргэх нь эргэлзээгүй юм. Зөвхөн ITER-ийн үндсэн дээр ирээдүйн термоядролын реакторуудыг барьж, хүчин чадалд хүрэх болно. 3-4 мянга. МВт.

Ердийн хайлуулах цахилгаан станцууд байхгүй хэвээр байгаагийн гол шалтгаан нь (жаран гаруй жилийн өргөн цар хүрээтэй, өндөр өртөгтэй судалгааг үл харгалзан) плазмын үйл ажиллагааг хянах, "удирдах" хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч олон жилийн туршилтын үр дүнд олон үнэ цэнэтэй нээлтүүд гарч ирсэн бөгөөд өнөөдөр нэгдэх эрчим хүч урьд өмнөхөөсөө илүү ойр байх шиг байна.

Гели-3 нэмээд хутгаад халаана

ITER бол дэлхийн хайлуулах судалгааны гол чиглэл боловч олон судалгааны төв, компани, цэргийн лабораториуд сонгодог аргаас гажсан бусад хайлуулах төслүүд дээр ажиллаж байна.

Тухайлбал, сүүлийн жилүүдэд хийгдсэн Массачусетсийн технологийн дээд сургуулиас -тэй хийсэн туршилтууд Хэлем-3 токамак дээр сэтгэл хөдөлгөм үр дүн өгсөн, үүнд эрчим хүчний арав дахин нэмэгддэг плазмын ион. Массачусетсийн Технологийн дээд сургуулийн C-Mod токамак дээр туршилт хийж буй эрдэмтэд Бельги, Их Британийн мэргэжилтнүүдтэй хамтран гурван төрлийн ион агуулсан шинэ төрлийн термоядролын түлш бүтээжээ. Баг Alcator C-Mod (3) 2016 оны XNUMX-р сард судалгаа явуулсан боловч эдгээр туршилтуудын өгөгдөлд саяхан дүн шинжилгээ хийж, плазмын энерги асар их хэмжээгээр нэмэгджээ. Үр дүн нь үнэхээр урам зоригтой байсан тул дэлхийн хамгийн том ажиллагаатай хайлуулах лабораторийг Их Британи дахь JET ажиллуулдаг эрдэмтэд туршилтаа давтахаар шийджээ. Эрчим хүчний ижил өсөлтөд хүрсэн. Судалгааны үр дүнг Nature Physics сэтгүүлд нийтэлжээ.

3. Tokamak Alcator C-Mod ажиллаж байна

Цөмийн түлшний үр ашгийг дээшлүүлэх гол түлхүүр нь гелийн тогтвортой изотоп болох гелий-3-ыг хоёр биш нэг нейтронтой бага хэмжээгээр нэмсэн явдал байв. Өмнө нь Alcator C аргад ашигласан цөмийн түлш нь дейтерий ба устөрөгч гэсэн хоёр төрлийн ион агуулдаг. Дейтерий нь цөмд нь нейтронтой устөрөгчийн тогтвортой изотоп (нейтронгүй устөрөгчөөс ялгаатай) нь түлшний 95 орчим хувийг бүрдүүлдэг. Плазмын судалгааны төв болон Массачусетсийн технологийн хүрээлэнгийн (PSFC) эрдэмтэд нэгэн процессыг ашигласан. RF-ийн халаалт. Токамакийн дэргэдэх антеннууд нь бөөмсийг өдөөх тусгай радио давтамжийг ашигладаг бөгөөд устөрөгчийн ионуудыг "онилох" долгионыг тохируулдаг. Устөрөгч нь түлшний нийт нягтын өчүүхэн хэсгийг бүрдүүлдэг тул халаалтанд ионуудын багахан хэсгийг төвлөрүүлэх нь эрчим хүчний хэт их түвшинд хүрэх боломжийг олгодог. Цаашилбал, өдөөгдсөн устөрөгчийн ионууд нь холимогт давамгайлж буй дейтерийн ионууд руу дамждаг бөгөөд ийм байдлаар үүссэн хэсгүүд нь реакторын гаднах бүрхүүлд орж, дулааныг ялгаруулдаг.

Гели-3 ионыг холимогт 1% -иас бага хэмжээгээр нэмэхэд энэ процессын үр ашиг нэмэгддэг. Бүх радио халаалтыг бага хэмжээний гелий-3 дээр төвлөрүүлснээр эрдэмтэд ионуудын энергийг мегаэлектронвольт (MeV) хүртэл өсгөсөн.

Эхлээд ирсэн - эхлээд үйлчилнэ Орос хэл дээрх дүйцэхүйц: Хожуу зочин, яс идэх

Сүүлийн хэдэн жилийн хугацаанд хяналттай хайлуулах ажлын ертөнцөд олон бүтээн байгуулалтууд гарсан нь эрдэмтэд болон бид бүгдийн эрчим хүчний "Ариун Граил"-д хүрэх итгэл найдварыг сэргээсэн.

Сайн дохионд АНУ-ын Эрчим хүчний яамны (ТМБ) Принстоны плазмын физикийн лаборатори (PPPL) хийсэн нээлтүүд орно. Термоядролын урвалыг "хувцаслах" үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг плазмын цочролыг мэдэгдэхүйц бууруулахын тулд радио долгионыг маш амжилттай ашигласан. 2019 оны XNUMX-р сард ижил судалгааны баг литийн токамакийн туршилтын талаар мэдээлсэн бөгөөд туршилтын реакторын дотоод ханыг электроникийн салбарт түгээмэл хэрэглэгддэг батерейгаар сайн мэддэг литийн материалаар бүрсэн байна. Эрдэмтэд реакторын ханан дээрх литийн доторлогоо нь тархсан плазмын тоосонцорыг шингээж, плазмын үүлэнд буцаж тусахаас сэргийлж, термоядролын урвалд саад учруулдаг болохыг тэмдэглэжээ.

4. TAE Technologies төслийн дүрслэл

Томоохон нэр хүндтэй шинжлэх ухааны байгууллагуудын эрдэмтэд мэдэгдэлдээ болгоомжтой өөдрөг үзэлтэй болсон. Сүүлийн үед хувийн хэвшилд хяналттай хайлуулах техникийг сонирхох нь ихэссэн. 2018 онд Lockheed Martin ойрын арван жилд авсаархан хайлуулах реакторын (CFR) прототипийг боловсруулах төлөвлөгөөгөө зарлав. Хэрэв тус компанийн ажиллаж байгаа технологи ажиллавал ачааны машины хэмжээтэй төхөөрөмж 100 квадрат метр талбайн төхөөрөмжийн хэрэгцээг хангах хэмжээний цахилгаан эрчим хүчийг хангах боломжтой болно. хотын оршин суугчид.

TAE Technologies болон Массачусетсийн Технологийн Институт зэрэг бусад компаниуд болон судалгааны төвүүд анхны жинхэнэ хайлуулах реакторыг хэн барьж чадах вэ гэдгийг олж мэдэхээр өрсөлдөж байна. Амазоны Жефф Безос, Майкрософт компанийн Билл Гейтс нар хүртэл нэгдэх төсөлд сүүлийн үед оролцох болсон. NBC News саяхан АНУ-д зөвхөн хайлуулах үйлчилгээтэй арван долоон жижиг компанийг тоолжээ. General Fusion эсвэл Commonwealth Fusion Systems зэрэг стартапууд шинэлэг хэт дамжуулагч дээр суурилсан жижиг реакторуудад анхаарлаа хандуулж байна.

"Хүйтэн хайлуулах" үзэл баримтлал ба том реакторуудын өөр хувилбарууд нь зөвхөн токамакууд төдийгүй бас нэрлэгддэг. одчид, арай өөр дизайнтай, Германд баригдсан. Өөр арга замыг эрэлхийлсээр байна. Үүний нэг жишээ бол төхөөрөмж юм Z-чимхэх, Вашингтоны их сургуулийн эрдэмтдийн бүтээсэн бөгөөд Physics World сэтгүүлийн сүүлийн дугааруудын нэгэнд дүрсэлсэн байна. Z-pinch нь хүчирхэг соронзон орон дахь плазмыг барьж, шахах замаар ажилладаг. Туршилтаар плазмыг 16 микросекунд тогтворжуулах боломжтой байсан бөгөөд энэ хугацааны гуравны нэг орчим хугацаанд хайлуулах урвал үргэлжилсэн. Жагсаал нь жижиг хэмжээний синтез хийх боломжтой гэдгийг харуулах ёстой байсан ч олон эрдэмтэд үүнд эргэлзсээр байна.

Хариуд нь Google болон бусад дэвшилтэт технологийн хөрөнгө оруулагчдын дэмжлэгийн ачаар Калифорнийн TAE Technologies компани хайлуулах туршилтын хувьд ердийнхөөс өөр аргыг ашигладаг. борын түлшний хольц, эдгээр нь анх хайлуулах пуужингийн хөдөлгүүр гэж нэрлэгддэг жижиг, хямд реакторуудыг боловсруулахад ашиглагдаж байсан. Цилиндр хэлбэрийн хайлуулах реакторын прототип (4) эсрэг цацрагтай (CBFR) устөрөгчийн хийг халааж, хоёр плазмын цагираг үүсгэдэг. Эдгээр нь идэвхгүй бөөмсийн багцуудтай нэгдэж, ийм байдалд хадгалагддаг бөгөөд энэ нь плазмын энерги, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулах ёстой.

Канадын Бритиш Колумби мужаас гаралтай өөр нэг фьюжн стартап General Fusion нь Жефф Безосын өөрөө дэмжлэг авч байна. Энгийнээр хэлбэл, түүний үзэл баримтлал нь ган бөмбөлөг доторхи шингэн металлын бөмбөлөгт (литийн болон хар тугалганы холимог) халуун плазмыг шахаж, дараа нь дизель хөдөлгүүртэй адил поршений тусламжтайгаар плазмыг шахах явдал юм. Үүсгэсэн даралт нь хайлуулахад хүргэх ёстой бөгөөд энэ нь шинэ төрлийн цахилгаан станцын турбиныг тэжээхэд асар их хэмжээний энерги ялгаруулна. “General Fusion” компанийн технологийн ахлах ажилтан Майк Делаж “Арилжааны цөмийн хайлуулалт арван жилийн дараа нээлтээ хийнэ” гэж мэдэгджээ.

5. АНУ-ын тэнгисийн цэргийн термоядролын патентаас авсан зураг.

Саяхан АНУ-ын Тэнгисийн цэргийн хүчин мөн "плазмын хайлуулах төхөөрөмж"-ийн патентыг гаргажээ. Патент нь "хурдасгасан чичиргээ" үүсгэх соронзон орны тухай өгүүлдэг (5). Гол санаа нь зөөврийн байх хангалттай жижиг хайлуулах реакторуудыг барих явдал юм. Энэхүү патентын өргөдлийг эргэлзээтэй хүлээж авсныг хэлэх нь илүүц биз.