Стартап по разработке термоядерного реактора General Fusion из Канады завершил очередной раунд сбора инвестиций, в этот раз собрав 65 миллионов долларов. В этом проекте ученые занимаются расчетами пристеночной плазмы, а именно вопросами, как и какие примеси будут поступать в реактор, как будет перераспределяться мощность.
Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу
22 видео-конференции “Про Плазму” – это основной источник информации про плазму и плазменную воду Мехрана Кеше от русскоязычного плазменного сообщества. Почти год назад корейский термоядерный реактор KSTAR побил рекорд температуры удерживаемой плазмы. В 2024 году Росатом завершит прототип плазменного ракетного двигателя, сообщили на панельной сессии «Атом для лучшей жизни». Это одна из шести катушек полоидального поля в магнитной системе, которая служит для удержания плазмы в реакторе ИТЭР. На основе принципа токамака строится международный экспериментальный термоядерный реактор ITER во Франции. В настоящее время уже существуют различные проекты гибридных реакторов, в которых плазменным источником нейтронов служит токамак.
Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
Абсолютно закономерно, что проект ТРТ возник в России - он способен вернуть нашей стране прежнее лидерство, во многом утраченное за постсоветское время. Так что ТРТ - не мутант, а, скорее, естественный продукт эволюции. И его перспективы будут зависеть от той поддержки со стороны правительства в финансировании программы РТТН, о которой мы уже говорили. К концу 2024 года планируем завершить разработку эскизного проекта и отработать ряд ключевых элементов технического проекта. Так что при одобрении "сверху" сооружение ТРТ к 2030 году - вполне реальная задача. У "Росатома" есть действующее соглашение с РАН. Как оцениваете участие академических институтов в совместной реализации федерального проекта "Термоядерные и плазменные технологии"? Виктор Ильгисонис: Как абсолютно необходимое.
Дело в том, что все академические институты - участники проекта "Термоядерные и плазменные технологии" - имеют собственные уникальные компетенции, освоение которых в контуре "Росатома" заведомо нецелесообразно, если мы исповедуем государственный подход. О других и не говорим… Виктор Ильгисонис: Так вот: уже упомянутый мною Институт прикладной физики в Нижнем Новгороде разрабатывает и производит лучшие в мире гиротроны - специальные устройства для мощного нагрева электронной компоненты плазмы. Новосибирский ИЯФ создает источники ионов и нейтральных атомов высокой энергии, которые приобретаются всеми ведущими мировыми лабораториями. Санкт-Петербургский физтех - признанный авторитет в методах высокочастотного нагрева плазмы… Список можно продолжать. И сказанное в полной мере относится не только к институтам РАН, но и к организациям НИЦ "Курчатовский институт", к вовлеченным в проект университетам. Какие риски здесь можно и должно прогнозировать с учетом нарастающих антироссийских санкций? Виктор Ильгисонис: Вопрос о пользе нашего участия задают уже лет пятнадцать - с того момента, как проект стартовал.
Очевидная и главная польза - это ожидаемое появление в мире уникального экспериментального устройства, создание которого оказалось непосильным ни для одной страны. Причем не только в денежном или техническом плане, но и в интеллектуальном. А практическая польза - это освоение здесь, на родине, новых технологий и производства высочайшего качества. ИТЭР - это легитимная возможность "приземлить" у себя дома современные, в том числе уникальные зарубежные технологии, в создание которых вложились ведущие мировые разработчики. Мы получаем законное право использовать их в национальных целях. Сегодня ИТЭР - реальный драйвер технологического развития. И я искренне рад, что мировое термоядерное сообщество оказалось способным отделить решение глобальной задачи человечества от сиюминутной политической риторики.
Далее электроны, представляющие собой свободно движущиеся заряженные частицы, удерживаются сильным магнитным полем. Разогрев плазменного шнура происходит за счет пропускания сквозь него очень сильного электрического тока, что также способствует удержание шнура в равновесии в вакууме камеры, за счет создания разности магнитных потенциалов. Но ученые призывают не торопиться праздновать победу и не перестают повторять, что до практического применения еще довольно далеко. Пока еще реактор потребляет много больше энергии, чем может выработать.
Почему так долго? Разработка новых сплавов и методов обработки поверхности требует постоянного проведения дореакторных испытаний. Эффект от каждого минимального изменения в составе сплава или в технологии его обработки должен быть проверен в условиях, приближенных к реакторным. Для этого берется специальный стальной автоклав с толстыми стенками, в который заливается определенное количество воды и помещаются исследуемые образцы новых материалов. После этого автоклав герметизируется и устанавливается в печь, в которой нагревается до эксплуатационной температуры оболочек твэлов. А вот дальше придется запастись терпением, потому как прежде, чем можно будет сделать какой-то вывод о коррозионной стойкости исследуемых образцов, должен пройти не один месяц. Ведь если даже в активной зоне реактора коррозия оболочек твэлов длится годами, то что уж говорить про условия водной среды автоклава, где, в отличие от реактора, нет химически активных продуктов радиолиза воды и реакторного облучения, ускоряющего коррозию. Очевидно, что в условиях, когда каждый шаг разработчика должен верифицироваться испытаниями, длящимися месяцами, невозможно говорить об интенсивном развитии реакторных материалов. Поэтому со стороны материаловедов давно назрел запрос на какой-то экспресс-метод коррозионных испытаний. ТВС, загруженная в активную зону реактора Как можно ускорить процесс? Но как ускорить коррозионные испытания материалов, если даже в сверхагрессивной среде водного теплоносителя процесс коррозии оболочек твэлов занимает годы? Что может быть еще агрессивнее? Это плазма.
Красильников заявил, что первую плазму термоядерного реактора ИТЭР зажгут не раньше 2025 года. И далее десять лет эксплуатации, скорее всего, [она будет длиться] до 2040 года. А уже после мы, китайцы, европейцы, американцы, японцы, Южная Корея планируем строить демореактор.
PRL: открытие новых колебаний плазмы позволит улучшить ускорители и реакторы
Особенность применения ториевого топлива состоит в том, что в такой гибридной энерговыделяющей установке при прекращении поступления дополнительных нейтронов от внешнего источника ядерные реакции деления сразу же затухают. Таким образом, гибридные реакторы на ториевом топливе не способны к «саморазгону», что обеспечивает значительно большую безопасность ториевой энергетики. В настоящее время уже существуют различные проекты гибридных реакторов, в которых плазменным источником нейтронов служит токамак. Альтернативой может стать использование в качестве источника дополнительных нейтронов длинной магнитной ловушки. О принципах работы длинной магнитной ловушки в качестве источника нейтронов рассказывает главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук профессор Андрей Аржанников: «На начальном этапе при помощи специальных плазменных пушек создается относительно холодная плазма, количество которой поддерживается дополнительной подпиткой газом из атомов тяжелого водорода — дейтерия. Инжекция в такую плазму нейтральных атомарных пучков с энергией частиц масштаба 100 кэВ обеспечивает образование в ней высокоэнергетичных ионов дейтерия и трития это тяжелые изотопы водорода , а также поддержание необходимой температуры. Сталкиваясь друг с другом, ионы дейтерия и трития соединяются в ядро гелия, при этом происходит выделение высокоэнергетических нейтронов.
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.
В плазменном реакторе производится плавление практически любых материалов, после чего из них получаются полезные композиты. На Совете по науке и инновациям учёные предложили использовать передвижной агрегат в местах массового отдыха туристов, где скапливается наибольшее количество пластикового мусора. Установка экологична — выделяемые при сжигании вредные газы под воздействием высоких температур разлагаются на безвредные составляющие.
Оно остается наиболее распространенной и наблюдаемой формой материи в нашей Вселенной. Одним из свойств, характеризующих плазму, остается ее способность поддерживать коллективное движение, при котором электроны и ионы колеблются в унисон. Эти вибрации подобны ритмичному танцу.
В термоядерном реакторе Zap Energy используется метод Z-pinch, когда плазменный шнур, несущий электрический ток, генерирует магнитное поле, которое удерживает и сжимает — «зажимает» — плазму. Условия для термоядерной реакции Чем больший ток разряда Z-Pinch, тем горячее и плотнее будет плазма, поэтому переход к все более и более высоким токам является ключевой частью продвижения синтеза Z-Pinch. Прошлой осенью Zap Energy достигла тока в 500 кА и пределов своих текущих аппаратных возможностей, и теперь начнет работу на своей платформе следующего поколения, известной как FuZE-Q, где в конце этого года установит ультрасовременный блок питания. Для коммерческого реактора Q должно быть порядка 15-20 и ток разряда в районе 1,5-2 миллионов ампер. Электрический ток является ключевым фактором выработки энергии при Z-Pinch синтезе, и эксперименты Zap Energy неуклонно продвигаются к получению энергии, необходимой для коммерческого синтеза. Основатели Zap Energy — слева направо: главный технический директор Брайан А. About Zap Energy Zap Energy создает недорогую, компактную и масштабируемую энергетическую платформу термоядерного синтеза, которая удерживает и сжимает плазму без необходимости использования дорогих и сложных магнитных катушек.
Компактный реактор установил рекорд по нагреву плазмы
Развитие теории магнитного удержания плазмы (Magnetic Fusion Confinement, или MFE) в реакторе прошло три этапа. В России также проводятся исследования по удержанию плазменных разрядов при сверхвысоких температурах. #Плазменный_реактор_Мехрана_ №3 Отслоился #нано_слой_плазма_стала_четкой. Магнитное поле удерживает плазменный жгут от соприкосновения со стенками реактора и не даёт плазме остыть, а также повредить стенки реактора, вследствие чего происходит. Пуск экспериментального термоядерного реактора и получение на нем первой плазмы запланирован на 2025 год. Ионные температуры свыше 5 кэВ ранее не достигались ни в одном СТ и были получены только в гораздо более крупных устройствах со значительно большей мощностью нагрева плазмы.
Проблема термоядерного реактора оказалась преимуществом для плазменного двигателя
На российском токамаке Т-15МД получена первая термоядерная плазма Токамак Т-15МД — первая за последние 20 лет новая термоядерная установка, построенная в России Президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук сообщил об успешном получении первой термоядерной плазмы на токамаке Т-15МД это модифицированная версия комплекса Т-15, работавшего в Курчатовском институте с конца 1980-х годов. Запуск токамака Т-15МД. Он [токамак] с первого момента запустился.
Он [прим. Сложнейшая дорогостоящая установка запустилась сразу и сейчас работает, набирает мощность и выходит на мировые параметры. Вещество представляет собой плазму с температурой в несколько млн градусов. Подчеркивается, что чем выше его температура, тем больше скорость атомов.
Алексеева собрали установку с самым большим на данный момент реактором, позволяющую с помощью электрических разрядов перерабатывать тяжелую нефть при низких температурах и без дополнительных реагентов. В результате получилась смесь газов, использующихся в химической промышленности, и твердые углеродные наноструктуры, которые содержат элементы, пригодные для изготовления катализаторов.
Мало какой материал способен длительно срок службы токамака 20 лет выдерживать такой нагрев. На начальных стадиях проектирования токамака планировалось выполнить мишени из углеродного композита, армированного углеродным волокном англ. Система охлаждения дивертора будет работать в околокипящем режиме. Суть этого режима такова: теплоноситель дистиллированная вода начинает закипать, но ещё не кипит. Микроскопические пузырьки пара способствуют интенсивной конвекции, поэтому этот режим позволяет отводить от нагретых деталей наибольшее количество тепла. Однако есть и опасность — если теплоноситель всё-таки закипит, пузырьки пара увеличатся в размерах, резко снизив теплоотвод. Для контроля за состоянием теплоносителя на ITER установлены акустические датчики. По шуму, который создают пузырьки в трубопроводах, будет оцениваться режим, в котором находится теплоноситель. Системы нагрева плазмы[ править править код ] Для того, чтобы ядра трития вступили в реакцию слияния с ядрами дейтерия, они должны преодолеть взаимное электростатическое отталкивание — кулоновский барьер. При такой высокой температуре кинетическая энергия ядер становится достаточной, чтобы кулоновский барьер был преодолён и термоядерная реакция «зажглась». После зажигания термоядерной реакции предполагается, что можно будет выключить внешние нагреватели плазмы или снизить их мощность. Ожидается, что термоядерная реакция станет самоподдерживающейся. Кроме того, можно задействовать для нагрева плазмы еще и центральный соленоид. Поднимая напряжение в соленоиде от нуля до 30 кВ, можно индуцировать в короткозамкнутом плазменном витке электрический ток. За счет омического нагрева выделяется дополнительное тепло. Такой способ нагрева называется индукционным. Electron Cyclotron Resonance Heating разогревает электроны плазменного шнура, а также используется для отвода тепла в определённых местах в плазме в качестве механизма минимизации нарастания определённых неустойчивостей, приводящих к охлаждению плазмы. Она выполняет роль «стартера» плазмы в начале выстрела, разогревая нейтральный газ, заполняющий вакуумную камеру. В качестве источников энергии применены гиротроны , каждый мощностью 1 МВт, рабочей частотой 170 ГГц и длительностью импульса более 500 с. Всего гиротронов 24. Они расположены в Здании радиочастотного нагрева и передают свою энергию по волноводам, длина которых составляет 160 м. Производством гиротронов заняты Япония, Россия, Европа и Индия. В конце февраля 2015 года Япония продемонстрировала первый произведённый гиротрон. Все гиротроны предполагалось поставить в ITER в начале 2018 года [27]. Для ввода энергии в вакуумную камеру служат окна из поликристаллического искусственного алмаза. Диаметр каждого алмазного диска 80 мм, а толщина 1,1 мм. Алмаз выбран потому, что прозрачен для СВЧ излучения, прочен, радиационно стоек и обладает теплопроводностью в пять раз выше, чем у меди. Производством этих кристаллов занята лаборатория во Фрайбурге. Всего для ITER будет поставлено 60 алмазных окон [28].
В Бурятии протестируют плазменный реактор по утилизации отходов
Президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук сообщил об успешном получении первой термоядерной плазмы на токамаке Т-15МД (это модифицированная версия комплекса. «Французский термоядерный реактор тоже строится не так быстро, как хотелось бы. О том, сможет ли реактор обеспечить страну практически неограниченным количеством чистой и безопасной энергии, — в материале
Прорыв в физике: ИИ успешно управляет плазмой в эксперименте по ядерному синтезу
| Простой способ наполнить свою жизнь здоровьем. Плазменный реактор молодости. Артём Шабанов | Компания «АЭМ-Спецсталь» (машиностроительный дивизион Росатома) приступила к ковке партии заготовок для корпуса реактора первого энергоблока АЭС «Пакш-2». |
| Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER | Они создают магнитное поле вокруг плазменного тора индукцией 11,8 Тл и запасают энергию 41 гигаджоулей. |
| Что такое плазменный реактор и где он используется? | Обслуживающие реактор JT-60SA специалисты пока не сообщили о параметрах полученной в реакторе плазмы. |
| НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР | В частности, будут исследованы механизмы взаимодействия плазменных потоков и характеристики нейтронного излучения реакции DD-синтеза. |
Российские ученые сделали важный шаг в разработке будущего термоядерного реактора ДЕМО
Предполагается, что плазма, выдаваемая реактором, будет самонагреваться и выдавать в 10 раз больше тепла, чем в нее заложено. Чтобы продлить существование плазмы, загрязненный поток направляют на специальный элемент реактора, дивертор. Плазма в реакторе ИТЭР должна быть в десять раз горячее солнечного ядра, а температура в его криостате в 30 раз ниже, чем в морозильнике. Главные проблемы в разработке промышленного реактора — нагрев и удержание плазмы с термоядерными параметрами."Идея эксперимента такая. Строительство первого в мире международного термоядерного реактора вышло на новый этап.
Ядерный синтез: недавний эксперимент преодолевает два основных препятствия для работы
Чтобы продлить существование плазмы, загрязненный поток направляют на специальный элемент реактора, дивертор. Нестабильность плазмы, особенности переноса плазмы и потери из-за волн и турбулентности были серьезной проблемой для удержания плазмы в реакторах термоядерного синтеза. Дело в том, что давление плазмы в термоядерном реакторе уравновешивается давлением удерживающего магнитного поля. Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» запустили плазменную установку, которая позволит испытать облицовку камеры будущего термоядерного реактора. Термоядерный реактор основан на реакции синтеза изотопов водорода, поэтому он гораздо более экологичный и безопасный по сравнению с существующими атомными реакторами.
Государственная фельдъегерская служба Российской Федерации
Такие реакторы не требуют использования водорода и дорогостоящих катализаторов и при этом позволяют получать в качестве побочных продуктов ценные вещества. Например, при плазменном пиролизе нефти под воздействием электрических разрядов образуются радикалы и ионы, которые возбуждают молекулы органических соединений. Это приводит к «запуску» специфических реакций, в результате крупные молекулы расщепляются на более мелкие, которые можно использовать во многих химических процессах. Чтобы оценить эти преимущества, ученые из Нижегородского государственного технического университета собрали установку плазменного пиролиза нефти, состоящую из реактора, системы регистрации электрических зарядов и блока сбора образующихся газов.
Просмотры Источник фото — rscf. Снизить издержки переработки такого сырья можно за счет использования плазменных реакторов, в которых химические реакции осуществляются с участием низкотемпературной плазмы. Такие реакторы не требуют использования водорода и дорогостоящих катализаторов и при этом позволяют получать в качестве побочных продуктов ценные вещества.
Например, при плазменном пиролизе нефти под воздействием электрических разрядов образуются радикалы и ионы, которые возбуждают молекулы органических соединений.
Детали изготавливают на одном из крупнейших в Европе автоматизированном кузнечном комплексе. Затем они будут направлены на специализированные крупногабаритные токарно-карусельные станки для механической обработки. Работы для этого ведутся параллельно как на строительной площадке в Пакше, так и в нескольких тысячах километров от Венгрии — в Санкт-Петербурге. Для нас важно, чтобы после начала отливки мы могли сейчас вблизи увидеть начальные этапы изготовления обечаек корпуса реактора», — отметил Гергей Якли. Начатая работа демонстрирует активное развитие атомной отрасли по широкому спектру направлений: осваиваются передовые технологии и продукты и расширяется география присутствия, несмотря на международную конъюнктуру. Изготовление оборудования первого контура ядерного острова запланировано в 2028 и 2029 годах, и к тому времени уже будут выполнены основные строительные работы», — отметил вице-президент АО «Атомстройэкспорт» — директор проекта по сооружению АЭС «Пакш» Виталий Полянин.
А французская установка может использоваться в промышленных целях. За десять лет ее строительства стоимость увеличилась в три раза и сейчас ее стоимость оценивается в 32 миллиарда евро», - рассказал Кузнецов. Эксперт отметил, что вопросы о том, стоит ли выделять деньги на термоядерную энергетику, возникают не только в России. Зачем Германии нужен термоядерный реактор? Мы туда вбухиваем дикие деньги, а будет ли с его помощью решена какая-то важная задача и будет ли запущен этот реактор, пока под вопросом. Ситуация такая: главное ввязаться. Получить деньги, их распилить, а найдут ли материал на эту первую стенку, это вопрос из вопросов. Нужен прорыв гигантский, а его нет», - отмечает ученый. Минфин не нашел денег на проект Росатома «Прорыв» При этом Кузнецов заметил, что в науке есть более насущные проблемы, на которые кабмин мог бы выделить деньги. Уже уходят в мир иной те, кто был обладателем уникальных знаний, и, к сожалению, эти знания теряются. А проблем, связанных с атомной энергетикой и энергетикой будущего, становится только больше. Например, ядерная релятивистская энергетика — то, в чем наша страна имеет патенты, первые эксперименты у нас были проведены еще в 1985 году, но из-за недостатка финансирования с тех пор воз и ныне там.
Реквизиты компании
- В России запущена уникальная плазменная установка
- Публикации
- Российские учёные разработали новый материал для термоядерного реактора - 16.05.2023 - Техэксперт
- Как учёные «ловят плазму»? О перспективах ядерной энергетики репортаж из ИЯФ СО РАН
- НИУ МЭИ запустил одну из мощнейших в мире плазменных установок для будущего реактора ИТЭР
Преодоление предела Гринвальда
- Петербургские инженеры испытывают детали для экспериментального термоядерного реактора
- ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФЕЛЬДЪЕГЕРСКАЯ СЛУЖБА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ГФС России)
- Впервые в мире термоядерную плазму протестировали в токамаке нового поколения
- Выбор сделан - токамак плюс
- Россия отправила во Францию катушку для получения плазмы в термоядерном реакторе
- Компактный термоядерный реактор американского стартапа разогрел плазму до 37 млн °С
Поддерживаемый Биллом Гейтсом стартап по термоядерному синтезу превзошел температуру Солнца
Предполагается, что температуру ионов, связанную с их кинетической энергией, можно определить по измерению спектров энергии нейтронов, возникающих в реакции синтеза. Такие спектры должны содержать информацию о свойствах нагретой плазмы. Например, сдвиги средней энергии нейтронов от номинального значения в 14 мегаэлектронвольт связаны с температурой ионов, средней кинетической энергией ионов и скоростью плазмы.
Визуализация управляемых форм плазмы.
Каждое из этих проявлений обладает разным потенциалом для сбора энергии в будущем, если мы сможем поддерживать реакции ядерного синтеза. По словам исследователей, магнитное мастерство этих плазменных образований представляет собой «одну из самых сложных систем реального мира, к которым применялось обучение с подкреплением», и может установить радикально новое направление в разработке реальных токамаков. О результатах сообщается в Nature.
Затем они будут направлены на специализированные крупногабаритные токарно-карусельные станки для механической обработки. Работы для этого ведутся параллельно как на строительной площадке в Пакше, так и в нескольких тысячах километров от Венгрии — в Санкт-Петербурге. Для нас важно, чтобы после начала отливки мы могли сейчас вблизи увидеть начальные этапы изготовления обечаек корпуса реактора», — отметил Гергей Якли. Начатая работа демонстрирует активное развитие атомной отрасли по широкому спектру направлений: осваиваются передовые технологии и продукты и расширяется география присутствия, несмотря на международную конъюнктуру. Изготовление оборудования первого контура ядерного острова запланировано в 2028 и 2029 годах, и к тому времени уже будут выполнены основные строительные работы», — отметил вице-президент АО «Атомстройэкспорт» — директор проекта по сооружению АЭС «Пакш» Виталий Полянин. Созданная на наших предприятиях линейка прорывных технологических решений позволяет в срок выпускать продукцию, отвечающую самым высоким требованиям безопасности и качества», — добавил глава машиностроительного дивизиона Росатома Игорь Котов.
При условии завершения реконструкции энергетической базы питания плазменных ускорителей в 2023 году, к концу 2024 года нейтронный выход планируется увеличить до 1014 нейтронов за импульс. Нейтроны — это нейтральные частицы, способные гораздо глубже проникать в материалы, чем пучки ионов или рентгеновские лучи.
Одним из применений такого проникновения является трехмерное отображение напряжений, возникающих глубоко внутри достаточно крупных инженерно-технических объектов, например таких, как блоки двигателя.