Ko gradi termonuklearni reaktor? Iter: kako je stvoren prvi međunarodni eksperimentalni termonuklearni reaktor
Čovječanstvo se postepeno približava granici nepovratnog iscrpljivanja Zemljinih resursa ugljikovodika. Skoro dva stoljeća vadimo naftu, plin i ugalj iz utrobe planete, a već je jasno da se njihove rezerve troše ogromnom brzinom. Vodeće zemlje svijeta već dugo razmišljaju o stvaranju novog izvora energije, ekološki prihvatljivog, sigurnog s gledišta rada, sa ogromnim rezervama goriva.
Fuzijski reaktor
Danas se mnogo govori o korištenju takozvanih alternativnih vrsta energije - obnovljivih izvora u vidu fotonaponske energije, energije vjetra i hidroenergije. Očigledno je da ovi pravci zbog svojih svojstava mogu djelovati samo kao pomoćni izvori snabdijevanja energijom.
Kao dugoročna perspektiva za čovječanstvo, može se uzeti u obzir samo energija zasnovana na nuklearnim reakcijama.
S jedne strane, sve više država pokazuje interes za izgradnju nuklearnih reaktora na svojoj teritoriji. Ali još uvijek hitan problem za nuklearna energija je prerada i odlaganje radioaktivnog otpada, a to utiče na ekonomske i ekološke pokazatelje. Još sredinom 20. vijeka vodeći svjetski fizičari su se u potrazi za novim vrstama energije okrenuli izvoru života na Zemlji - Suncu, u čijoj dubini, na temperaturi od oko 20 miliona stepeni, reaguju sinteze (fuzije) lakih elemenata odvijaju se uz oslobađanje kolosalne energije.
Domaći stručnjaci su se najbolje nosili sa zadatkom razvoja postrojenja za sprovođenje reakcija nuklearne fuzije u zemaljskim uslovima. Znanje i iskustvo iz oblasti kontrolisane termonuklearne fuzije (CTF), stečeno u Rusiji, činili su osnovu projekta, koji je, bez preterivanja, energetska nada čovečanstva - Međunarodni eksperimentalni termonuklearni reaktor (ITER) koji se izgrađena u Cadaracheu (Francuska).
Istorija termonuklearne fuzije
Prva termonuklearna istraživanja započela su u zemljama koje rade na svom atomu program odbrane. To nije iznenađujuće, jer je u zoru atomske ere glavna svrha pojave deuterijumskih plazma reaktora bila istraživanje fizički procesi u vrućoj plazmi, čije je poznavanje bilo neophodno, između ostalog, za stvaranje termonuklearnog oružja. Prema podacima s kojih je skinuta tajnost, SSSR i SAD su počeli gotovo istovremeno 1950-ih. rad na UTS. Ali, u isto vrijeme, postoje povijesni dokazi da je još 1932. godine stari revolucionar i bliski prijatelj Vođa svetskog proletarijata Nikolaj Buharin, koji je u to vreme bio na mestu predsednika komiteta Vrhovnog ekonomskog saveta i pratio razvoj sovjetske nauke, predložio je da se u zemlji pokrene projekat proučavanja kontrolisanih termonuklearnih reakcija.
Istorija sovjetskog termonuklearnog projekta nije bez zabavne činjenice. Budući poznati akademik i tvorac hidrogenske bombe, Andrej Dmitrijevič Saharov, inspirisan je idejom o magnetnoj toplotnoj izolaciji visokotemperaturne plazme iz pisma jednog vojnika Sovjetska armija. Godine 1950., narednik Oleg Lavrentjev, koji je služio na Sahalinu, poslat je u Centralni komitet Saveza. komunistička partija pismo u kojem je predložio da se koristi u hidrogenska bomba litijum-6 deuterida umesto tečnog deuterijuma i tricijuma, a takođe stvaraju sistem sa elektrostatičkim zatvaranjem vruće plazme za kontrolisanu termonuklearnu fuziju. Pismo je pregledao tada mladi naučnik Andrej Saharov, koji je u svojoj recenziji napisao da „smatra da je neophodno da se detaljno razmotri projekat druga Lavrentijeva“.
Već u oktobru 1950. Andrej Saharov i njegov kolega Igor Tamm napravili su prve procene magnetnog termonuklearnog reaktora (MTR). Prva toroidna instalacija sa jakim uzdužnim magnetno polje, po zamisli I. Tamma i A. Saharova, izgrađena je 1955. godine u LIPAN-u. Zvao se TMP - torus sa magnetnim poljem. Naknadne instalacije su već nazvane TOKAMAK, po kombinaciji početnih slogova u frazi „TORIDALNA KOMORNA MAGNETNA KALUTA“. U svojoj klasičnoj verziji, tokamak je toroidna komora u obliku krafne smještena u toroidalno magnetsko polje. Od 1955. do 1966 Na Institutu Kurchatov izgrađeno je 8 takvih instalacija, na kojima je provedeno mnogo različitih studija. Ako je prije 1969. godine tokamak izgrađen izvan SSSR-a samo u Australiji, onda su u narednim godinama izgrađeni u 29 zemalja, uključujući SAD, Japan, evropske zemlje, Indiju, Kinu, Kanadu, Libiju, Egipat. U svijetu je do danas izgrađeno oko 300 tokamaka, uključujući 31 u SSSR-u i Rusiji, 30 u SAD-u, 32 u Evropi i 27 u Japanu. U stvari, tri zemlje - SSSR, Velika Britanija i SAD - bile su uključene u neizgovoreno nadmetanje ko će prvi iskoristiti plazmu i zapravo početi proizvoditi energiju "iz vode".
Najvažnija prednost termonuklearnog reaktora je smanjenje biološke opasnosti radijacije za otprilike hiljadu puta u poređenju sa svim modernim nuklearnim reaktorima.
Termonuklearni reaktor ne emituje CO2 i ne proizvodi “teški” otpad. radioaktivnog otpada. Ovaj reaktor se može postaviti bilo gdje, bilo gdje.
Korak od pola veka
Godine 1985. akademik Evgenij Velihov je u ime SSSR-a predložio da naučnici iz Evrope, SAD i Japana rade zajedno na stvaranju termonuklearnog reaktora, a već 1986. u Ženevi je postignut dogovor o dizajnu instalacije, koji je kasnije dobio ime ITER. 1992. godine, partneri su potpisali četverostrani sporazum o razvoju inženjerskog projekta za reaktor. Planirano je da prva faza izgradnje bude završena do 2020. godine, kada je planirano da dobije i prvu plazmu. 2011. godine počela je prava izgradnja na lokaciji ITER-a.
Dizajn ITER-a prati klasični ruski tokamak, razvijen još 1960-ih. Planirano je da u prvoj fazi reaktor radi u impulsnom režimu sa snagom termonuklearnih reakcija od 400–500 MW, u drugoj fazi će se testirati kontinuirani rad reaktora, kao i sistem reprodukcije tricijuma. .
Nije uzalud reaktor ITER nazvan energetskom budućnošću čovječanstva. Prvo, najveći je na svijetu naučni projekat, jer ga na teritoriji Francuske gradi gotovo cijeli svijet: EU + Švicarska, Kina, Indija, Japan, Južna Koreja, Rusija i SAD. Ugovor o izgradnji postrojenja potpisan je 2006. godine. Evropske zemlje doprinose oko 50% finansiranja projekta, Rusija učestvuje sa oko 10% ukupnog iznosa koji će biti uložen u vidu opreme visoke tehnologije. Ali najvažniji doprinos Rusije je sama tehnologija tokamaka, koja je činila osnovu reaktora ITER.
Drugo, ovo će biti prvi pokušaj velikih razmjera da se termonuklearna reakcija koja se događa na Suncu iskoristi za proizvodnju električne energije. Treće, ovo naučni rad trebalo bi donijeti vrlo praktične rezultate, a do kraja stoljeća svijet očekuje pojavu prvog prototipa komercijalne termonuklearne elektrane.
Naučnici pretpostavljaju da će prva plazma u međunarodnom eksperimentalnom termonuklearnom reaktoru biti proizvedena u decembru 2025.
Zašto je bukvalno cijeli svijet počeo da gradi takav reaktor? naučna zajednica? Činjenica je da mnoge tehnologije koje se planiraju koristiti u izgradnji ITER-a ne pripadaju svim zemljama odjednom. Jedna država, čak i naučno-tehnički najrazvijenija, ne može odmah imati stotinu tehnologija najvišeg svetskog nivoa u svim oblastima tehnologije koje se koriste u tako visokotehnološkom i prodornom projektu kao što je termonuklearni reaktor. Ali ITER se sastoji od stotina sličnih tehnologija.
Rusija nadmašuje globalni nivo u mnogim termonuklearnim fuzionim tehnologijama. Ali, na primjer, japanski nuklearni naučnici također imaju jedinstvene kompetencije u ovoj oblasti, koje su prilično primjenjive u ITER-u.
Stoga su na samom početku projekta zemlje partneri postigle dogovore ko će i šta isporučivati radilištu, te da to ne bude samo saradnja u inženjeringu, već prilika da svaki od partnera dobije nove tehnologije. od drugih učesnika, tako da ih u budućnosti razvijate sami.
Andrey Retinger, međunarodni novinar
ITER (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor, "International Experimental Thermonuclear Reactor") je naučni i tehnički projekat velikih razmjera koji ima za cilj izgradnju prvog međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora.
Realizira sedam glavnih partnera (Evropska unija, Indija, Kina, Republika Koreja, Rusija, SAD, Japan) u Cadaracheu (regija Provansa-Alpi-Azurna obala, Francuska). ITER se zasniva na instalaciji tokamaka (nazvanoj po prvim slovima: toroidna komora sa magnetnim zavojnicama), koja se smatra najperspektivnijim uređajem za implementaciju kontrolisane termonuklearne fuzije. Prvi tokamak izgrađen je u Sovjetskom Savezu 1954. godine.
Cilj projekta je pokazati da se energija fuzije može koristiti u industrijskim razmjerima. ITER bi trebao generirati energiju kroz reakciju fuzije s teškim izotopima vodika na temperaturama iznad 100 miliona stepeni.
Pretpostavlja se da će 1 g goriva (mješavina deuterija i tritijuma) koje će se koristiti u instalaciji dati istu količinu energije kao 8 tona nafte. Procijenjena termonuklearna snaga ITER-a je 500 MW.
Stručnjaci kažu da je ovaj tip reaktora mnogo sigurniji od postojećih nuklearne elektrane(nuklearna elektrana), a gorivo za nju u gotovo neograničenim količinama može obezbijediti morska voda. Stoga će uspješna implementacija ITER-a osigurati neiscrpni izvor ekološki prihvatljive energije.
Istorija projekta
Koncept reaktora razvijen je u Institutu za atomsku energiju po imenu. I.V.Kurchatova. SSSR je 1978. godine iznio ideju o realizaciji projekta u Međunarodnoj agenciji za atomsku energiju (IAEA). Dogovor o realizaciji projekta postignut je 1985. godine u Ženevi tokom pregovora između SSSR-a i SAD-a.
Program je kasnije odobrila IAEA. Godine 1987. projekat je dobio sadašnji naziv, a 1988. godine stvoreno je upravljačko tijelo - Vijeće ITER-a. U 1988-1990 Sovjetski, američki, japanski i evropski naučnici i inženjeri izveli su konceptualnu studiju projekta.
21. jula 1992. godine u Washingtonu su EU, Rusija, SAD i Japan potpisale sporazum o razvoju tehničkog projekta ITER, koji je završen 2001. godine. 2002-2005. Projektu su se pridružile Južna Koreja, Kina i Indija. Ugovor o izgradnji prvog međunarodnog eksperimentalnog fuzijskog reaktora potpisan je u Parizu 21. novembra 2006. godine.
Godinu dana kasnije, 7. novembra 2007., potpisan je ugovor o gradilištu ITER-a, prema kojem će reaktor biti smješten u Francuskoj, u nuklearnom centru Cadarache u blizini Marseillea. Centar za kontrolu i obradu podataka nalazit će se u Naki (prefektura Ibaraki, Japan).
Priprema gradilišta u Cadaracheu počela je u januaru 2007. godine, a gradnja u punom obimu počela je 2013. godine. Kompleks će se nalaziti na površini od 180 hektara. Reaktor, visok 60 m i težak 23 hiljade tona, nalazit će se na lokaciji dugoj 1 km i širokoj 400 m Radove na njegovoj izgradnji koordinira Međunarodna organizacija ITER, osnovana u oktobru 2007. godine.
Troškovi projekta procjenjuju se na 15 milijardi eura, od čega na EU (preko Euratoma) otpada 45,4%, a šest drugih učesnika (uključujući Rusku Federaciju) doprinose po 9,1%. Od 1994. Kazahstan takođe učestvuje u projektu pod ruskom kvotom.
Elementi reaktora bit će dopremljeni brodom do mediteranske obale Francuske i odatle posebnim karavanima transportovani u regiju Cadarache. U tom cilju, u 2013. godini značajno su preopremljene dionice postojećih puteva, ojačani mostovi, izgrađeni novi prelazi i kolosijeci sa posebno čvrstim podlogama. U periodu od 2014. do 2019. godine utvrđenom saobraćajnicom trebalo bi da prođe najmanje tri desetine superteških drumskih vozova.
Plazma dijagnostički sistemi za ITER biće razvijeni u Novosibirsku. Ugovor o tome potpisao je direktor 27. januara 2014. godine Međunarodna organizacija ITER Osamu Motojima i šef nacionalne agencije ITER u Ruskoj Federaciji Anatolij Krasilnikov.
Razvoj dijagnostičkog kompleksa u okviru novog sporazuma odvija se na bazi Fizičko-tehničkog instituta po imenu. A. F. Ioffe Ruska akademija Sci.
Očekuje se da će reaktor pustiti u rad 2020. godine, prve reakcije nuklearne fuzije na njemu će biti izvedene najkasnije 2027. Za 2037. planirano je da se završi eksperimentalni dio projekta, a do 2040. pređe na proizvodnju električne energije . Prema preliminarnim prognozama stručnjaka, industrijska verzija reaktora bit će gotova najkasnije 2060. godine, a serija reaktora ovog tipa može se stvoriti tek do kraja 21. stoljeća.
Najambicioznija naučna konstrukcija našeg vremena. Kako se fuzijski reaktor ITER gradi u Francuskoj
Kontrolisana termonuklearna fuzija je plavi san fizičara i energetskih kompanija, koji njeguju decenijama. Smještanje umjetnog sunca u kavez je odlična ideja. "Ali problem je što ne znamo kako napraviti takvu kutiju",- rekao je Nobelovac Pierre Gilles de Gennes 1991. Međutim, do sredine 2018. već znamo kako. Čak i gradimo. Najbolji umovi svijeta rade na projektu međunarodnog eksperimentalnog termonuklearnog reaktora ITER - najambicioznijeg i najskupljeg eksperimenta moderne nauke.
Takav reaktor košta pet puta više od Velikog hadronskog sudarača. Stotine naučnika širom svijeta rade na projektu. Njegovo finansiranje lako bi moglo premašiti 19 milijardi eura, a prva plazma će biti puštena u reaktor tek u decembru 2025. godine. I uprkos stalnim kašnjenjima, tehnološkim poteškoćama, nedovoljnom finansiranju pojedinih zemalja učesnica, najveći svjetski termonuklearni " vječni motor» je u izgradnji. Ima mnogo više prednosti nego nedostataka. Koje? Priča o najgrandioznijim naučna konstrukcija U moderno doba počinjemo s teorijom.
Šta je tokamak?
Pod uticajem ogromnih temperatura i gravitacije dolazi do termonuklearne fuzije u dubinama našeg Sunca i drugih zvezda. Jezgra vodika se sudaraju, formiraju teže atome helijuma, a istovremeno oslobađaju neutrone i ogromna količina energije.
Savremena nauka je došla do zaključka da na najnižoj početnoj temperaturi najveći broj energija se proizvodi reakcijom između izotopa vodika - deuterija i tricija. Ali za to su važna tri uslova: visoka temperatura(oko 150 miliona stepeni Celzijusa), visoka gustina plazme i krajnje vrijeme njeno zadržavanje.
Činjenica je da nećemo moći stvoriti tako kolosalnu gustoću kao što je ona na Suncu. Ostaje samo zagrijati plin do stanja plazme na ultravisokim temperaturama. Ali nijedan materijal ne može izdržati kontakt sa tako vrućom plazmom. Da bi to učinio, akademik Andrej Saharov (na prijedlog Olega Lavrentjeva) je 1950-ih predložio korištenje toroidnih (šupljih komora u obliku krofni) s magnetskim poljem koje bi držalo plazmu. Kasnije je skovan termin - tokamak.
Moderne elektrane, koje sagorevaju fosilna goriva, pretvaraju se mehanička snaga(uvijanje turbina, na primjer) u električnu energiju. Tokamaci će koristiti energiju fuzije, koju u obliku topline apsorbiraju zidovi uređaja, za zagrijavanje i proizvodnju pare, koja će okretati turbine.
Prvi tokamak na svijetu. Sovjetski T-1. 1954
Mali eksperimentalni tokamaci građeni su širom svijeta. I uspješno su dokazali da osoba može stvoriti visokotemperaturnu plazmu i zadržati je u stabilnom stanju neko vrijeme. Ali industrijski dizajn je još uvijek daleko.
Instalacija T-15. 1980-ih
Prednosti i nedostaci fuzijskih reaktora
Tipično nuklearnih reaktora rade na desetine tona radioaktivnog goriva (koje se vremenom pretvara u desetine tona radioaktivnog otpada), dok fuzijski reaktor zahtijeva samo stotine grama tricijuma i deuterija. Prvi se može proizvesti u samom reaktoru: neutroni koji se oslobađaju tijekom sinteze će utjecati na zidove reaktora s nečistoćama litijuma, iz kojih nastaje tricij. Rezerve litijuma će trajati hiljadama godina. Neće nedostajati ni deuterijuma - on se u svijetu proizvodi u desetinama hiljada tona godišnje.
Fuzijski reaktor ne proizvodi emisije gasovi staklene bašte, što je tipično za fosilna goriva. A nusproizvod u obliku helijuma-4 je bezopasni inertni gas.
Osim toga, termonuklearni reaktori su sigurni. U svakoj katastrofi termonuklearna reakcija će jednostavno prestati bez ikakvih posljedica. ozbiljne posledice Za okruženje ili osoblje, jer neće biti ničega što bi podržalo reakciju sinteze: potrebni su joj previše staklenički uslovi.
Međutim, termonuklearni reaktori imaju i nedostatke. Prije svega, ovo je banalna poteškoća pokretanja samoodržive reakcije. Potreban joj je dubok vakuum. Kompleksni sistemi magnetnog zatvaranja zahtevaju ogromne supravodljive magnetne zavojnice.
I ne zaboravite na zračenje. Uprkos nekim stereotipima o bezopasnosti termonuklearnih reaktora, bombardovanje njihove okoline neutronima nastalim tokom fuzije ne može se poništiti. Ovo bombardovanje dovodi do zračenja. Stoga se održavanje reaktora mora provoditi na daljinu. Gledajući unaprijed, recimo da će nakon lansiranja roboti direktno održavati ITER tokamak.
Osim toga, radioaktivni tricij može biti opasan ako uđe u tijelo. Istina, bit će dovoljno voditi računa o njegovom pravilnom skladištenju i stvoriti sigurnosne barijere duž svih mogućih ruta njegove distribucije u slučaju nesreće. Osim toga, poluživot tritijuma je 12 godina.
Kada je postavljena potrebna minimalna osnova teorije, možete prijeći na junaka članka.
Najambiciozniji projekat našeg vremena
Prvi forum održan je 1985. godine u Ženevi. dugi niz godina lični sastanak šefova SSSR-a i SAD-a. Prije toga hladnog rata dostigla svoj vrhunac: supersile su bojkotovale Olimpijske igre, povećale se nuklearni potencijal i nisu hteli ni u kakve pregovore. Ovaj samit dvije zemlje na neutralnoj teritoriji ističe se još jednom važnom okolnošću. Tokom njega, generalni sekretar Centralnog komiteta KPSS Mihail Gorbačov predložio je sprovođenje zajedničkog međunarodni projekat o razvoju termonuklearne energije u miroljubive svrhe.
Godinu dana kasnije, postignut je dogovor o projektu između američkih, sovjetskih, evropskih i japanskih naučnika i počela je izrada idejnog rješenja velikog termonuklearnog kompleksa ITER. Razvoj inženjerskih detalja je kasnio, Sjedinjene Države su napuštale, a zatim se vraćale projektu, a na kraju su mu se pridružile Kina, Južna Koreja i Indija. Učesnici su podijelili odgovornosti za finansiranje i neposredan rad, a 2010. godine konačno je počela priprema jame za temelj budućeg kompleksa. Odlučili su da ga sagrade na jugu Francuske u blizini grada Aix-en-Provence.
Dakle, šta je ITER? Ovo je ogroman naučni eksperiment i ambiciozan energetski projekat za izgradnju najvećeg tokamaka na svijetu. Konstrukcija mora dokazati mogućnost komercijalne upotrebe fuzijskog reaktora, kao i rješavati nastajuće fizičke i tehnološke probleme na tom putu.
Od čega se sastoji ITER reaktor?
Tokamak je toroidalna vakuum komora sa magnetnim zavojnicama i kriostatom težine 23 hiljade tona. Kao što je već jasno iz definicije, imamo kameru. Duboka vakuum komora. U slučaju ITER-a, to će biti 850 kubnih metara slobodne zapremine komore, u kojoj će na startu biti samo 0,1 gram mješavine deuterija i tritijuma.
1. Vakumska komora u kojoj živi plazma. 2. Injektor neutralnog snopa i radiofrekventno zagrevanje plazme do 150 miliona stepeni. 3. Superprovodni magneti koji koriste plazmu. 4. Pokrivači koji štite kameru i magnete od neutronskog bombardovanja i zagrijavanja. 5. Preusmjerivač, koji uklanja toplinu i termalne proizvode nuklearna reakcija. 6. Dijagnostički alati za proučavanje fizike plazme. Uključuje manometar i neutronske komore. 7. Kriostat - ogroman termos sa dubokim vakuumom koji štiti magnete i vakuumsku komoru od zagrijavanja
A ovako izgleda “mala” vakumska komora sa modelima radnika unutra. Visok je 11,4 metra, a zajedno sa ćebadima i divertorom biće težak 8,5 hiljada tona.
Na unutrašnjim zidovima komore nalaze se posebni moduli koji se zovu deke. U njima kruži voda. Slobodni neutroni koji izlaze iz plazme padaju u ove pokrivače i usporavaju ih voda. Šta uzrokuje zagrijavanje? Sami pokrivači štite ostatak kolosa od termičkog, rendgenskog i već spomenutog neutronskog zračenja plazme.
Takav sistem je neophodan kako bi se produžio vijek trajanja reaktora. Svaki pokrivač je težak oko 4,5 tone, a zamijenit će ih robotska ruka otprilike svakih 5-10 godina, jer će ova prva linija odbrane biti podložna isparavanju i neutronskom zračenju.
Ali to nije sve. Komora je povezana sa unutarkomornom opremom, termoparovima, akcelerometrima, već pomenutih 440 blokova blanket sistema, sistemima za hlađenje, zaštitnom blokom, divertorom, magnetnim sistemom od 48 elemenata, visokofrekventnim plazma grejačima, neutralnim atomom injektor, itd. I sve se to nalazi unutar ogromnog kriostata visokog 30 metara, istog prečnika i zapremine od 16 hiljada kubnih metara. Kriostat garantuje dubok vakuum i ultra-hladne temperature za tokamak komoru i supravodljive magnete, koji se hlade tečnim helijumom na temperaturu od -269 stepeni Celzijusa.
Dno. Jedna trećina baze kriostata. Ukupno će se ovaj “termos” sastojati od 54 elementa
A ovako kriostat izgleda na renderu. Njegova proizvodnja je povjerena Indiji. Reaktor će biti sastavljen unutar "termosa"
Kriostat se već sastavlja. Ovdje, na primjer, možete vidjeti prozor kroz koji će se čestice bacati u reaktor kako bi zagrijale plazmu
Proizvodnja sve ove opreme podijeljena je između zemalja učesnica. Na primjer, rade na nekim pokrivačima u Rusiji, na tijelu kriostata u Indiji, te na segmentima vakuum komore u Evropi i Koreji.
Ali ovo nikako nije brz proces. Osim toga, dizajneri nemaju mjesta za greške. Tim ITER-a prvo modelira opterećenja i zahtjeve za konstrukcijske elemente, testiraju se na klupama (na primjer, pod utjecajem plazma topova, poput divertora), poboljšavaju i modificiraju, sastavljaju prototipove i ponovo testiraju prije nego što puštaju završni element.
Prvo tijelo toroidalne zavojnice. Prvi od 18 gigantskih magneta. Jedna polovina je napravljena u Japanu, druga u Koreji
18 gigantskih magneta u obliku slova D raspoređenih u krug da formiraju neprobojni magnetni zid. Unutar svakog od njih nalazi se 134 zavoja supravodljivog kabla.
Svaki takav kolut teži oko 310 tona
Ali sastaviti to je jedna stvar. A sasvim je druga stvar održavati sve ovo. Zbog visok nivo pristup radijacije reaktoru je zabranjen. Za servisiranje je razvijena čitava porodica robotskih sistema. Neki će mijenjati ćebad i diverter kasete (težine do 10 tona), neki će biti kontrolisani daljinski kako bi se eliminisali nesreće, neki će se nalaziti u džepovima vakuum komore sa HD kamerama i laserskim skenerima za brzu inspekciju. I sve to mora biti urađeno u vakuumu, u uskom prostoru, sa velikom preciznošću i u jasnoj interakciji sa svim sistemima. Zadatak je teži od popravke ISS-a. ITER Tokamak će biti prvi termonuklearni reaktor koji će generirati više energije nego što je potrebno za zagrijavanje same plazme. Osim toga, moći će ga održavati u stabilnom stanju mnogo duže od trenutnih instalacija. Naučnici kažu da je upravo zbog toga potreban ovako veliki projekat.
Uz pomoć takvog reaktora, stručnjaci će premostiti jaz između sadašnjih malih eksperimentalne instalacije i termonuklearne elektrane budućnosti. Na primjer, rekord za termonuklearnu snagu postavljen je 1997. godine na tokamaku u Britaniji - 16 MW uz potrošeno 24 MW, dok je ITER dizajniran s okom na 500 MW termonuklearne snage od 50 MW uložene toplinske energije.
Tokamak će testirati tehnologije za grijanje, upravljanje, dijagnostiku, kriogeniku i daljinsko održavanje, odnosno sve tehnike potrebne za industrijski prototip termonuklearnog reaktora.
Globalna proizvodnja tricijuma neće biti dovoljna za elektrane budućnosti. Stoga će ITER također razviti tehnologiju multipliciranog pokrivača koji sadrži litijum. Iz njega će se sintetisati tricijum pod uticajem termonuklearnih neutrona.
Međutim, ne treba zaboraviti da je ovo, iako skup, eksperiment. Tokamak neće biti opremljen turbinama ili drugim sistemima za pretvaranje toplote u električnu energiju. Odnosno, neće biti komercijalnog ispuha u obliku direktne proizvodnje energije. Zašto? Jer to bi samo zakomplikovalo projekat sa inženjerske tačke gledišta i učinilo ga još skupljim.
Shema finansiranja je prilično zbunjujuća. U fazi izgradnje, stvaranja reaktora i drugih sistema kompleksa, oko 45% troškova snose zemlje EU, ostale učesnice - po 9%. Međutim, većina doprinosa je „u naturi“. Većina komponenti se isporučuje ITER-u direktno iz zemalja učesnica.
U Francusku stižu morskim putem, a od luke do gradilišta se dopremaju putem koji je posebno preinačila francuska vlada. Zemlja je potrošila 110 miliona eura i 4 godine rada na 104 km ITER staze. Trasa je proširena i ojačana. Činjenica je da će do 2021. godine kroz njega proći 250 konvoja sa ogromnim teretom. Najteži dijelovi dostižu 900 tona, najviši - 10 metara, najduži - 33 metra.
ITER još nije pušten u rad. Međutim, već postoji projekt DEMO nuklearne fuzijske elektrane, čija je svrha pokazati atraktivnost komercijalne upotrebe tehnologije. Ovaj kompleks će morati kontinuirano (a ne pulsirati, kao ITER) generirati 2 GW energije.
Tajming novog globalnog projekta ovisi o uspjehu ITER-a, ali prema planu za 2012., prvo lansiranje DEMO-a će se dogoditi ne prije 2044. godine.
Međunarodni eksperimentalni termonuklearni reaktor ITER započeo je 2007. Nalazi se u Cadaracheu, na jugu Francuske. Glavni zadatak ITER, prema onima koji su osmislili i implementirali projekat, treba da pokaže mogućnosti komercijalne upotrebe termonuklearne fuzije.
ITER je strateška međunarodna naučna inicijativa u njenoj implementaciji;
„Mi smo u samom srcu budućeg fuzijskog reaktora. Njegova težina je tri Ajfelovi tornjevi, A ukupne površine bit će 60 fudbalskih terena”, izvještava novinar euronewsa Claudio Rocco.
Fuzijski reaktor ili toroidna instalacija za zadržavanje magnetne plazme, inače nazvana tokomak, kreirana je kako bi se postigli uslovi neophodni za kontrolu kontrolirane termonuklearne fuzije. Plazmu u tokamaku ne drže zidovi komore, već posebno stvoreno kombinovano magnetno polje - toroidno vanjsko i poloidno polje struje koja teče kroz plazma kabel. U poređenju sa drugim instalacijama koje koriste magnetno polje za ograničavanje plazme, upotreba električne struje je glavna karakteristika tokamak
Prilikom izvođenja kontrolirane termonuklearne fuzije u tokamaku će se koristiti deuterijum i tricij.
Detalji u intervjuu generalni direktor ITER Bernarda Bigota.
Koja je prednost energije proizvedene kontrolisanom nuklearnom fuzijom?
“Prije svega, u korištenju izotopa vodika, koji se, zauzvrat, smatra gotovo neiscrpnim izvorom: vodik se nalazi posvuda, uključujući i Svjetski ocean. Dakle, sve dok ima vode na Zemlji, morske i svježe, mi ćemo biti snabdjeveni gorivom za tokamak - riječ je o milionima godina. Druga prednost je što je radioaktivni otpad prilično kratak period poluživot: nekoliko stotina godina, u usporedbi s otpadnim proizvodima nuklearne fuzije.”
Termonuklearna fuzija je kontrolirana i, prema Bernardu Bigotu, relativno je lako prekinuti ako se dogodi nesreća. Drugačija situacija u sličnom slučaju javlja se s nuklearnom fuzijom.
Zagrijavanjem tvari može se postići nuklearna reakcija. Upravo taj odnos između zagrijavanja tvari i nuklearne reakcije odražava se izrazom "termonuklearna reakcija".
Dizajn komponenti tokamaka se provodi trudom zemalja učesnica ITER-a, a dijelovi i tehnološke komponente tokamaka se proizvode u Japanu, Južna Koreja, Rusija, Kina, SAD i druge zemlje. Prilikom izgradnje tokamaka uzima se u obzir vjerovatnoća različitih vrsta nezgoda.
Bernard Bigot: „Ipak, moguće je curenje radioaktivnih elemenata. Neki odeljak neće biti dovoljno zapečaćen. Ali njihov broj će biti minimalan, a za one koji žive u blizini reaktora neće biti velike opasnosti po zdravlje i život.”
No, projektom je predviđena mogućnost nesreće i curenja, posebno prostorije u kojima se odvija termonuklearna fuzija i susjedne hale će biti opremljene posebnim ventilacijskim oknima u koje radioaktivnih elemenata, kako bi se spriječilo njihovo izlazak.
“Mislim da procjena od oko 16 milijardi eura ne izgleda tako gigantska, posebno kada se uzme u obzir cijena energije koja će se ovdje proizvoditi. Štaviše, za proizvodnju je potrebno mnogo vremena, jako dugo, tako da će svi troškovi biti opravdani čak i na srednji rok“, zaključuje Bernard Bigot.
Ruski NIIEFA je nedavno izvijestio o uspješnom testiranju punog prototipa sistema otpornika za gašenje za zaštitu supravodljivih kalemova, koji su dizajnirani posebno za ITER.
A puštanje u rad cijelog kompleksa ITER u Cadaracheu u Francuskoj planirano je za 2020. godinu.
Učitavanje...
