Les réacteurs à fusion dans le monde. Le premier réacteur de fusion

Aujourd'hui, de nombreux pays participent à la recherche de fusion. Les dirigeants sont l'Union européenne, les États-Unis, la Russie et le Japon, tandis que le programme de la Chine, le Brésil, le Canada et la Corée augmentent rapidement. Dans un premier temps, les réacteurs de fusion aux États-Unis et l'Union soviétique ont été liés au développement des armes nucléaires et est resté secret jusqu'à la conférence « Atomes pour la paix », qui a eu lieu à Genève en 1958. Après la création de la recherche tokamak soviétique de la fusion nucléaire dans les années 1970 , il est devenu « grande science ». Mais le coût et la complexité des dispositifs a augmenté au point que la coopération internationale était la seule occasion d'avancer.

Les réacteurs à fusion dans le monde

Depuis les années 1970, le début de l'utilisation commerciale de l'énergie de fusion est constamment reportée pendant 40 ans. Cependant, beaucoup est passé ces dernières années, ce qui rend cette période peut être raccourcie.

Construit plusieurs tokamaks, y compris le JET européen, britannique et MAST réacteur thermonucléaire expérimental TFTR à Princeton, États-Unis. Le projet international ITER est actuellement en construction à Cadarache, en France. Il deviendra le plus grand tokamak qui fonctionnera dans les années 2020. En 2030, la Chine sera construite CFETR, qui dépassera l'ITER. Pendant ce temps, la Chine mène des recherches sur un axe est Tokamak supraconducteur expérimental.

Les réacteurs à fusion autre type – stellarators – aussi populaire parmi les chercheurs. L' un des plus importants, LHD, a rejoint l'Institut national japonais pour la fusion en 1998. Il est utilisé pour rechercher la meilleure configuration du confinement magnétique du plasma. Allemand Max Planck Institut au cours de la période allant de 1988 à 2002, a mené des recherches sur le Wendelstein 7-AS réacteur à Garching, et maintenant – à Wendelstein 7-X, dont la construction a duré plus de 19 ans. Un autre TJII stellarator exploité à Madrid, Espagne. Dans le laboratoire de Princeton aux Etats-Unis la physique des plasmas (PPPL), où il a construit le premier réacteur de fusion nucléaire de ce type en 1951, en 2008 , il a arrêté la construction de NCSX en raison des dépassements de coûts et le manque de financement.

De plus, des réalisations importantes dans la recherche de la fusion inertielle. Fonds national du bâtiment Ignition (NIF) d'une valeur de 7 milliards $ au Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), financé par l'Administration nationale de la sécurité nucléaire, a été achevé en Mars 2009, le Laser Mégajoule français (LMJ) a commencé à travailler en Octobre ici 2014. Les réacteurs à fusion à l'aide de lasers livrés dans quelques milliardièmes de seconde environ 2 millions de joules d'énergie lumineuse à une taille cible de plusieurs millimètres pour commencer la fusion nucléaire. L'objectif principal de NIF et LMJ est la recherche pour soutenir les programmes d'armes nucléaires nationaux.

ITER

En 1985, l'Union soviétique a proposé de construire un tokamak de nouvelle génération ainsi que l'Europe, le Japon et les États-Unis. Le travail a été réalisé sous les auspices de l'AIEA. Pendant la période 1988-1990, il a été créé les premières ébauches du réacteur thermonucléaire expérimental international ITER, qui signifie également « voie » ou « Voyage » en latin, afin de prouver que la fusion peut produire plus d'énergie qu'il absorbe. Le Canada et le Kazakhstan ont pris part médiées par Euratom et la Russie, respectivement.

Après 6 ans de Conseil ITER a approuvé la première conception du réacteur complexe basé sur la physique et de la technologie mis en place une valeur de 6 milliards $. Ensuite, les Etats-Unis se sont retirés du consortium, qui a forcé à réduire de moitié les coûts et modifier le projet. Le résultat a été l'ITER-FEAT une valeur de 3 milliards $., Mais vous pouvez obtenir une réaction auto-entretenue, et le solde positif du pouvoir.

En 2003, l'une fois encore aux États-Unis a rejoint le consortium, et la Chine ont annoncé leur désir de participer. En conséquence, à la mi-2005, les partenaires ont convenu de la construction d'ITER à Cadarache, en France. UE et la France ont fait la moitié des 12,8 milliards d'euros, tandis que le Japon, la Chine, la Corée du Sud, les États-Unis et la Russie – 10% chacun. Le Japon fournit des composants contenaient coût d'installation IFMIF 1 milliard destiné aux matériaux d'essai et avait le droit d'ériger le prochain réacteur d'essai. Le coût total d'ITER comprend la moitié du coût d'une construction de 10 ans et demi – sur 20 ans d'exploitation. L'Inde est devenue le septième membre d'ITER à la fin de 2005

Les expériences doivent débuter en 2018 avec l'utilisation de l'hydrogène afin d'éviter l'activation des aimants. En utilisant le plasma DT n'est pas attendue avant 2026

But ITER – développer un 500 mégawatts (au moins pendant 400 secondes) en utilisant la puissance d'entrée inférieure à 50 mW sans générer de l'électricité.

Dvuhgigavattnaya usine de démonstration de démonstration produira à grande échelle la production d'électricité sur une base permanente. conception de démonstration sera achevée d'ici 2017, et sa construction commencera en 2024. Début aura lieu en 2033.

JET

En 1978, l'Union européenne (Euratom, Suède et Suisse) ont lancé un projet commun européen JET au Royaume-Uni. JET est actuellement le plus grand tokamak d'exploitation dans le monde. Un tel réacteur JT-60 fonctionne à l'Institut national japonais de la fusion, mais seulement JET peut utiliser le combustible deutérium-tritium.

Le réacteur a été lancé en 1983 et a été la première expérience dans laquelle la fusion thermonucléaire contrôlée à 16 MW a eu lieu en Novembre 1991, pour une deuxième 5 MW et une puissance stable dans le plasma de deutérium-tritium. De nombreuses expériences ont été menées pour étudier les différents circuits de chauffage et d'autres techniques.

D'autres améliorations concernent le JET augmenter sa capacité. réacteur compact MAST est développé avec JET et ITER fait partie du projet.

K-STAR

K-STAR – tokamak supraconducteur coréen Institut national d'études Fusion (NFRI) à Daejeon, qui a produit son premier plasma à la mi-2008. Ce projet pilote ITER, qui est le résultat de la coopération internationale. Tokamak rayon de 1,8 m – premier réacteur en utilisant des aimants supraconducteurs Nb3Sn, le même qui sera utilisé dans l'ITER. Au cours de la première phase, qui a pris fin en 2012, K-STAR a dû prouver la viabilité des technologies de base et d'atteindre la durée d'impulsion de plasma à 20 secondes. Dans la deuxième phase (2013-2017) est mise en oeuvre pour étudier la modernisation de longues impulsions de jusqu'à 300 s en mode H et de transition très AT-mode. Le but de la troisième phase (2018-2023) consiste à obtenir des performances et un rendement élevé sur le long mode pulsé. À l'étape 4 (2023-2025) sera testé la technologie de DEMO. Le dispositif ne permet pas de travailler avec des utilisations de DT de tritium et de carburant.

K-DEMO

Conçu en collaboration avec le Princeton Plasma Laboratory physique (PPPL) Département américain de l'énergie et de l'Institut sud-coréen NFRI, K-DEMO devrait être la prochaine étape vers la création de réacteurs commerciaux après l'ITER, et sera la première centrale capable de produire de l'énergie au réseau électrique, à savoir, 1 million de kilowatts à quelques semaines. Son diamètre sera de 6,65 m, et il aura un module de couverture générée par la démo du projet. Le Ministère de l'éducation, la science et la technologie de Corée prévoit d'y investir d'un billion de won sud-coréen (941 millions $).

EST

pilote chinois tokamak supraconducteur améliorer (EST) à l'Institut de Physique en Chine Hefee créé ° C et maintenu la température du plasma d'hydrogène de 50 millions pour 102 secondes.

TFTR

Le réacteur thermonucléaire expérimental américain PPPL de laboratoire TFTR travaillé 1982-1997. En Décembre 1993, il est devenu le premier tokamak magnétique TFTR, qui a fait des expériences approfondies avec un plasma de deutérium-tritium. Dans ce qui suit, le réacteur a produit le disque tandis que la puissance contrôlée 10,7 MW, et en 1995, l'enregistrement de la température a été atteint gaz ionisé à 510 millions ° C Cependant, l'installation n'a pas réussi l'énergie de fusion seuil de rentabilité, mais se réalise avec succès l'objectif de la conception du matériel, apportant une contribution importante à ITER.

LHD

LHD à l'Institut national japonais pour la fusion nucléaire Toki, Préfecture de Gifu, était le plus grand stellarator dans le monde. Démarrage du réacteur de fusion a eu lieu en 1998, et il a démontré la qualité de confinement du plasma, comparable à d'autres grandes installations. On a atteint la température de 13,5 ion keV (environ 160 millions ° C) et l'énergie de 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

Après une année de test, en commençant à la fin de 2015, la température de l'hélium dans un court laps de temps a atteint 1 million ° C En 2016, le réacteur thermonucléaire avec un plasma d'hydrogène au moyen d'un 2 MW, la température a atteint 80 millions ° C pendant un quart de seconde. W7-X stellarator est le plus grand dans le monde et est prévu pour être en fonctionnement continu pendant 30 minutes. Le coût du réacteur est élevé à 1 milliard €.

NIF

National Ignition Facility (NIF) en a été achevé en Mars 2009, Lawrence Livermore National Laboratory année (LLNL). Grâce à ses 192 faisceaux laser, le NIF est capable de se concentrer 60 fois plus d'énergie que tout autre système laser précédent.

Cold Fusion

En Mars 1989, deux chercheurs, américains Stenli Pons et Martin Fleischmann Briton, ont dit qu'ils ont lancé d'un simple réacteur à fusion froide de bureau, fonctionnant à température ambiante. Le procédé consiste à électrolyse de l'eau lourde en utilisant une électrode de palladium dans lequel les noyaux de deuterium ont été concentrées avec une densité élevée. Les chercheurs soutiennent que produit de la chaleur, ce qui peut être expliqué seulement en termes de processus nucléaires, ainsi que il y avait des produits secondaires de synthèse, y compris l'hélium, le tritium et les neutrons. Cependant, d'autres expérimentateurs pas réussi à reproduire cette expérience. La plupart de la communauté scientifique ne croit pas que les réacteurs de fusion à froid sont réels.

réactions nucléaires à faible énergie

Initié par les revendications de « fusion froide » la poursuite des recherches dans le domaine de la faible consommation d' énergie des réactions nucléaires, avec un certain soutien empirique, mais il est généralement pas accepté l' explication scientifique. De toute évidence, la faiblesse des interactions nucléaires (et non une force forte, comme dans la fission nucléaire ou synthèse) sont utilisés pour créer et la capture de neutrons. Les expériences comprennent la pénétration de l'hydrogène ou du deutérium à travers le lit de catalyseur et la réaction avec le métal. Les chercheurs rapportent la libération d'énergie observée. L'exemple pratique principale est la réaction de l'hydrogène avec une poudre de nickel à la chaleur, dont le nombre est plus grand que ce qui peut donner une réaction chimique.