„ | стоимость опытных реакторов составляет проценты от военных бюджетов ведущих стран, несуразность - это тратить деньги на войну, если бы люди меньше воевали то достигли в термояде бы куда больше, даже несмотря на некую роль ВПК в продвижении определенных технологий
что касается ВИЭ то что это? миллион...читать полностью | “ |
В Германии 10 декабря 2015 года успешно запущен термоядерный реактор Wendelstein 7-X, в котором удержание плазмы происходит по принципу стелларатора. На проект стоимостью более миллиарда евро немцы возлагают большие надежды. Как и физики, которые связывают будущее энергетики с управляемым термоядерным синтезом.
Рост населения Земли, исчерпание природных ресурсов и загрязнение окружающей среды — все это приводит к необходимости использовать альтернативные источники энергии. Управляемый термоядерный синтез в этом случае представляется святым Граалем энергетики, поскольку топливом для него является тяжелая вода, содержащая изотопы водорода — дейтерий и тритий.
При использовании дейтерия, содержащегося в бутылке воды, выделится столько же энергии, сколько при сжигании бочки бензина: калорийность термоядерного топлива в миллион раз выше любого из современных неядерных источников энергии. При этом окружающей среде будет нанесен минимальный вред, а топливо для термоядерной электростанции доступно всем без исключения странам.
В термоядерных реакторах происходят реакции синтеза тяжелых элементов из легких (образования гелия в результате слияния дейтерия и трития), в отличие от обычных (ядерных) реакторов, где инициируются процессы распада тяжелых ядер на более легкие. Сегодня в мире существуют два перспективных проекта термоядерных реакторов: токамак (тороидальнаякамера смагнитнымикатушками) и стелларатор. В обеих установках плазма удерживается магнитным полем, но в токамаке она имеет форму тороидального шнура, по которому пропускается электрический ток, а в стеллараторе магнитное поле наводится внешними катушками. Последнее является главным отличием стелларатора от токамака и обуславливает сложную конфигурацию в нем магнитного поля.
В стеллараторе магнитные поверхности, удерживающие плазму в состоянии равновесия, создаются сложной системой внешних проводников на вакуумной камере (внутри которой и находится топливо), из-за чего конечная форма плазменного шнура так далека от идеальной тороидальной формы. Между тем в токамаке удержание плазмы происходит благодаря магнитному полю от вихревого электрического поля. Это означает, что токамак может работать (без вспомогательных устройств) исключительно в импульсном режиме, тогда как стелларатор способен в течение длительного времени работать в непрерывном (стационарном) режиме.
Конструкцию стелларатора впервые предложил в 1951 году американский физик Лайман Спитцер. Свое название реактор получил от латинского stella — звезда, поскольку внутри реактора температура сравнима с достигаемыми внутри ядра Солнца. Первоначально стелларатор считался популярным кандидатом для термоядерного реактора, однако впоследствии его потеснила концепция токамака, предложенная в 1951 (и рассекреченная в 1956 году) советскими физиками Андреем Сахаровым и Игорем Таммом.
Термоядерный реактор из СССР был проще и дешевле стелларатора. Во многом это связано с необходимостью высокоточных расчетов конфигурации магнитных полей для стелларатора, которые для Wendelstein 7-X были произведены на суперкомпьютере, а также ограниченностью материалов для строительства установки. Споры о том, что лучше — стелларатор или токамак, — не утихают до сих пор, а выяснение того, кто в чем прав, обходится налогоплательщикам в сотни миллионов долларов.
В Германии введен в строй именно стелларатор. Установка Wendelstein 7-X находится в немецком Институте физики плазмы Общества имени Макса Планка в городе Грайфсвальд. Реактор состоит из 50 сверхпроводящих ниобий-титановых катушек около 3,5 метров в высоту и общим весом около 425 тонн, способных создавать магнитное поле индукцией три тесла, удерживающее плазму с температурой 60-130 миллионов градусов Цельсия (это в несколько раз выше, чем температура в центре солнечного ядра). Большой радиус плазмы равен 5,5 метра, малый радиус — 0,53 метра. Объем плазмы может достигать 30 кубических метров, а ее плотность — три на десять в двадцатой степени частиц на кубический метр. Вся конструкция окружена криостатом (прочной теплоизолирующей оболочкой) диаметром 16 метров.
Перечисленные параметры делают Wendelstein 7-X самым мощным стелларатором в мире. Его ближайший конкурент — LHD (Large Helical Device) — расположен в японском городе Токи. В России единственный действующий стелларатор «Л-2М» находится в Институте общей физики Российской академии наук и из-за ограниченного финансирования продолжительное время не подвергается модернизации. Кроме перечисленных, стеллараторные возможности имеются и в других странах, в частности в Австралии и на Украине.
Зеленый свет на возведение Wendelstein 7-X правительство Германии дало в 1993 году, в следующем году в Грайфсвальде был создан филиал Института физики плазмы, куда перешли работать 50 сотрудников головного учреждения из Гархинга. В настоящее время над Wendelstein 7-X работают более 400 человек. Возведение Wendelstein 7-X было тяжелым процессом.
Создание подобного рода установок — чрезвычайно трудная технологическая задача. Главная проблема, с которой столкнулись строители стелларатора, заключалась в нехватке сверхпроводящих магнитов, имеющих специальную геометрию и охлаждаемых гелием. К 2003 году в ходе промышленных испытаний была забракована и возвращена поставщикам примерно треть таких магнитов. В 2003 и 2007 годах проект Wendelstein 7-X был на грани закрытия. За это время его стоимость возросла по сравнению с первоначально запланированной в два раза — до 1,06 миллиарда евро. Проект Wendelstein 7-X к настоящему времени занял 1,1 миллиона человеко-часов.
В мае 2014 года Институт физики плазмы отчитался о завершении строительства стелларатора, после чего провел необходимые пусконаладочные работы и дождался согласия национального регулятора на запуск.
Свои эксперименты ученые планируют провести в три этапа. На первом этапе, начавшемся 10 декабря, физики проведут опыты с получением в реакторе гелиевой плазмы, которую нужно удерживать в равновесном состоянии 1-2 секунды. В ходе испытаний первой фазы ученые собираются проверить работу систем реактора и при возникновении неисправностей оперативно их устранять.
Выбор для начала запуска гелия обусловлен относительной легкостью (по сравнению с водородом) его перевода в состояние плазмы. На конец января 2016 года намечены испытания с водородной плазмой. После успешного завершения второй фазы экспериментов ученые надеются удерживать на Wendelstein 7-X водородную плазму в течение десяти секунд. Конечные цели проекта, которых физики хотят достигнуть на третьем этапе, — удержать плазму в реакторе до получаса и одновременно с этим добиться значения параметра β, равного 4-5 (в процентах). Это число определяет отношение давления плазмы к давлению удерживающего ее магнитного поля.
Одни из лучших результатов в этом направлении достигнуты на LHD, где (не одновременно) удалось добиться β = 4,5 со временем удержания плазмы около часа. Немецкий Wendelstein 7-X в настоящее время не является конкурентом строящегося токамака ИТЭР (Международный экспериментальный термоядерный реактор): в немецком городе Гархинге уже есть свой токамак ASDEX (Axially Symmetric Divertor Experiment) того же Общества имени Макса Планка, который до запуска Wendelstein 7-X был крупнейшим термоядерным реактором в ФРГ (в этом же городе с 1988-го по 2002 год действовал другой стелларатор — Wendelstein 7-AS). Физики, работающие на этом токамаке, как и их зарубежные коллеги, признают приоритет ИТЭР в экспериментах с управляемым термоядерным синтезом над национальной программой, так что использование ASDEX, как и Wendelstein 7-X, сводится пока лишь к отработке перспективных технологий.
Испытания, проведенные в первый день запуска стелларатора, признаны успешными. Физикам удалось при помощи микроволнового импульса мощностью 1,3 мегаватта нагреть один миллиграмм газообразного гелия до температуры в миллион градусов Цельсия и удержать полученную плазму в равновесии в течение 0,1 секунды. Ученые отследили характеристики магнитного поля полученной плазмы и запустили компьютерную систему контроля над магнитным полем. В их ближайшие задачи входит постепенное наращивание мощности излучения и повышение температуры плазмы.
В отличие от токамаков, стеллараторы являются темными лошадками — с ними проводилось меньше экспериментов, а полученные в последнее время результаты обнадеживают. В том случае если установка Wendelstein 7-X оправдает возлагаемые на нее надежды, физики сделают выводы о возможности использования стеллараторов в качестве термоядерных электростанций будущего. Так или иначе, ясно одно: получение практически неисчерпаемого источника энергии требует не только взаимодействия международного сообщества ученых и государств мира и привлечения огромных финансовых средств, но и завидного терпения и уверенности в успешности проекта. Всего этого хочется пожелать немецким исследователям.
Андрей Борисов
Комментирование разрешено только первые 24 часа.
23 +25−2 | Жданов Евгений | 04:14:27 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
стоимость опытных реакторов составляет проценты от военных бюджетов ведущих стран, несуразность - это тратить деньги на войну, если бы люди меньше воевали то достигли в термояде бы куда больше, даже несмотря на некую роль ВПК в продвижении определенных технологий что касается ВИЭ то что это? миллионы гудящих ветряков + колоссальные плотины ГЭС + экзотика вроде приливных станций + геотерм? все это способно обеспечить все растущую потребность в тераваттах? на мой взгляд ВИЭ всегда были и будут вспомогательным решением |
15 +17−2 | Dmitrii Godunov | 00:51:18 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
поскольку топливом для него является тяжелая вода, содержащая изотопы водорода дейтерий и тритий. --------------------- Тритий получается совсем не из тяжелой воды, а облучением лития. |
14 +20−6 | Юрий Устинов | 03:10:41 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
да уж. совок не был лидером.... и водородную бомбу не изобрел и в космос не полетел. и луноход не забросил на Луну. и ракеты у нас не летают. в Китае закупаем)))) и вообще совок только лопатами землю рыл. курчатовский институт и серпуховский ускоритель тоже обман. вас послушать - науки и не было вообще. |
13 +19−6 | Маршалл Жуков | 01:13:15 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Энергию с плазмы можно снимать с помощью МГД-генераторов. СССР по ним был лидером и лидерство до сих пор не просрано. Как и по сверхпроводящим магнитам. |
11 +14−3 | Dmitrii Godunov | 01:45:19 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Тут многодесятилетняя недооценка степени сложности и дороговизны. Причём, я так думаю, что главная проблема в том, что всё это время ученые (именно УЧЁНЫЕ, так как инженерам там всё ещё делать нечего, или мало чего) недооценивали недоизученность тех процессов, которые они предполагали использовать для достижения управляемого термоядерного синтеза. Им казалось, что они не знают самую малось, которую вот уже скоро узнают и всё пойдёт. А там за малостью открывалась ещё бездна "малостей", и это происходит до сих пор, к сожалению. |
9 +11−2 | Dmitrii Godunov | 02:20:47 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
А вот давай-ка порассуждаем об аккумуляторе на 1000 км. А нужен ли он такой? Может лучше такой, который на 150 км, но заряжается за 5 минут? Ты только представь - какая опасная штука сверхвысокоёмкий аккумулятор. Например, если у него на килограмм веса будет влезать 10 кВт.ч. энергии. Считаем 10000*3600=36 МДж/кг. Ничего не беспокоит? Напоминаю - у тротила 4,2 МДж/кг. Это ж как он коротнёт, такой аккумулятор, если что?!!! |
9 +12−3 | Dmitrii Godunov | 01:21:18 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Тогда мы поставим внутри этой хрени ветряк и пусть плазма его крутит, во! |
8 +13−5 | Маршалл Жуков | 01:07:23 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Ни один из "альтернативных" источников энергии не обеспечивает плотность энергии, необходимю для промышленности. На бытовые нужды их хватит, а вот про промышленность (особенно металлургию и микроэлектронику), самолеты и даже автомобили придется забыть. |
7 +7−0 | Sergey Yakovlev | 10:32:06 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Для работы МГД генератора необходим контакт плазмы со стенками (электродами) канала. В термоядерном синтезе это категорически запрещено. Для термоядерного синтеза есть ЕДИНСТВЕННЫЙ способ получения энергии - отлов мегавольтовых нейтронов. |
6 +6−0 | kskd k. | 12:59:05 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Это нормально. Большая часть НИОКР, а по-английски R&D, всегда идут в корзину. Ещё процентов 10 признаются перспективными, но не в данном объёме финансирования и тоже сворачиваются. Реальный _количественный_ выхлоп минимальный. Но 1 результативная работа может с лёгкостью покрыть 500 тупиковых. Это венчурный бизнес. Вкладывай во всё подряд, что-нибудь выстрелит. |
6 +8−2 | Apliroot | 02:12:25 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Альтернативные ветрогидросолнечные энергии путь в никуда, надо стремится к регулируемым реакция как на солнце, а не пользоваться ошмётками этой энергии. |
6 +8−2 | Маршалл Жуков | 01:11:24 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Скоро™ |
6 +8−2 | Igor Brodetskiy | 00:17:29 11/12/2015 |
Если это произойдет в реале, электроэнергия будет стоить копейки, расход углеводородов упалет в разы |
5 +7−2 | Андрей Никонов | 11:37:24 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Ой, ну не надо этих зелёных сказок про дешевизну ветряков, а уж тем более про ненадёжность атомных станций. Вся "дешевизна" заключается в том, что в Бундестаг пролезло сборище "Зелёных", и пролоббировало лютые субсидии из бюджета, компенсирующие полную экономическую нецелесообразность ветряков и батарей. ВИЭ и рядом не валяются по мощности и экономике с АЭС, особенно с новыми российскими реакторами замкнутого цикла - перспективой атомной энергетики с запасом топлива на тысячи лет. |
5 +6−1 | Олег Климов | 01:46:49 11/12/2015 |
Пока что в реальности Германию склонили вообще отказаться от атомной энергетики, и начать демонтаж работающих АЭС. |
5 +8−3 | Маршалл Жуков | 01:09:02 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Она зависит от печати зеленых фантиков. |
4 +4−0 | Глеб Датлоу | 21:16:04 11/12/2015 |
Сложное это дело . Но если по-простому .. ТО Для управляемого синтеза гелия из водорода необходимо удерживать очень горячую плазму в магнитных полях. Все физические процессы и условия , действительно, были написаны ( почти на одной салфетке) ещё в начале 50-х . Сахаров.. Тамм и др... Были две основные проблемы, это нагреть плазму и удерживать плазму.. Сразу в 50 -х годах появились два метода для удержания плазмы — токамаки и стеллараторы. Бублик простой и бублик перекрученный и изогнутый.. В бубликах проще нагреть плазму , но в бублике простом плазма всё время коварно срывается на стенку и собственно все миллиарды рублей на исследования в токамаках направлены на решение проблемы неустойчивости плазмы.. У систем стеллараторов проще немного добиться режима удержания плазменного шнура , тоненькие шнурки как бы уже магнитным полем скручиваются в прочный канат...теперь осталось только зажечь этот толстый канат, что намного.. намного трудней чем токамачный плазменный пучок из тоненьких верёвочек ( но верёвоччки предательски постоянно расходятся и падают на стенки...) Вот так и брсаются от одной схемы к другой все 50 лет.. Проблему на уровне теорий ещё очень далеки от решения, все установки ещё экспериментальные... На исследование отводится ещё 30 или даже 50 лет.. Это время до промышленного использования -строительства электростанции на термоядерном топливе.. ......... похоже что что-то не даёт человечеству доступа к безграничной энергии.. высшая сила? Ещё рано |
4 +4−0 | Андрей Никонов | 11:44:53 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
Откуда вы выползаете? |
4 +4−0 | Pavel Alexeev | 11:01:47 11/12/2015 | ||||||
| ||||||||
любая наука убыточна, если не счтиать того, что имеем на выходе через 5..10..100 лет. |
4 +6−2 | Гоги Гоги | 08:33:57 11/12/2015 |
России не нужны термоядерные реакторы, мы скоро полностью перейдем на пуканную энернию какелов |