[Научно-популярное, Физика] Китай построил новый термоядерный реактор
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286
В пятницу, 4 декабря, в лаборатории Чэнду в провинции Сычуань, был запущен новый термоядерный реактор HL-2M Tokamak. Данная установка заменила предыдущую модель HL-2A, и позволит нагревать плазму до 150 миллионов градусов Кельвина.
Новый реактор позволит достичь времени удержания до 10 секунд, при токе до 2,5 триллионов Ампер в плазме. Новая установка является самой передовой в Китае, и предоставит техническую возможность вести научные исследования в области термоядерного синтеза и плазмы на передовом уровне — сообщают китайские СМИ.
Данный реактор является экспериментальным, то есть не предназначен для выработки энергии, однако планы развития китайской термоядерной энергетики предусматривают запуск первого промышленного реактора в 2035, и начало массового строительства ТЯЭС — термоядерных электростанций — к 2050 году.
Термоядерные реакторы — противоположность ядерным: если в ядерном реакторе происходит деление тяжелых частиц на более легкие, с выделением энергии, то в термоядерным более легкие (изотопы водорода дейтерий и тритий, или гелия гелий-3, в планах) сливаются в более тяжелые частицы (гелий-4, стабильный изотоп гелия), с выделением нейтронов и энергии.
При нагреве, вещество переходит в агрегатное состояние плазмы (в случае атомов водорода это голые ядра и электроны), однако, т. к. ионы водорода и изотопов имеют положительный заряд, который не позволяет в нормальных условиях этим атомам сливаться воедино, необходимо разогревать плазму до невероятных температур, что бы «разогнать» частицы и преодолеть кулоновское взаимодействие.
Современное термоядерное реакторостроение идет тремя путями, удержание плазмы в токамаках (наиболее распространенный тип), стеллараторах, и нагрев мишеней при помощи лазеров.
К первому типу принадлежит ITER — проект международного термоядерного реактора, который позволит удерживать плазму температурой 100 миллионов Кельвин в течении 600 секунд.
Удержание столь высокотемпературной плазмы невозможно без отсутствия контакта между стенками реактора и рабочей средой. Это обеспечивается мощным магнитным полем — так как плазма состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц, то магнитное поле способно удерживать её в «подвешенном» состоянии внутри рабочей камеры.
ITER должен стать первым реактором, который производит больше энергии, чем потребляет на нагрев плазмы: при потреблении в 70-75 МВт, тепловая мощность должна составить от 600 (в среднем) до 1100 (в пике) МВт. Однако данный реактор не предназначен для преобразования тепловой энергии в электрическую — следующий реактор DEMO планируется как первая ТЯЭС, строительство которого должно начаться после завершения испытаний ITER, ориентировочная дата готовности — 2050 год.
Второй тип — стеллараторы — работают по схожему принципу, однако вместо формы магнитной камеры в виде тора, как в токамаках, используется более сложная геометрическая структура:
Принципиальное отличие стелларатора от токамака заключается в том, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, позволяет использовать его в непрерывном режиме. Его силовые линии подвергаются вращательному преобразованию, в результате которого эти линии многократно обходят вдоль тора и образуют систему замкнутых вложенных друг в друга тороидальных магнитных поверхностей.
Однако стеллараторы сложнее, и в современности пока не предпринимается явных попыток построить коммерческие электростанции, использовавшие бы реактор стеллараторной схемы. Существующие лабораторные экземпляры это Large Helical Device (Япония), Wendelstein 7-X (Германия), Ураган-3М (Украина), Л-2М (Россия)
Третий вариант — лазерный нагрев мишени — наиболее прост и наименее эффективен: небольшое количество дейтерия и трития заключено в мишени, которая нагревается и сжимается при помощи лазерного излучения. Наиболее известная установка — американский импульсный термоядерный реактор NIF — при энергии импульса в 422 МДж, при выходной мощности синтеза до 150 МДж(энергия взрыва 11 кг тротила).
Для повышения отношения выходной мощности/затраченной энергии необходимо значительно повысить мощность лазерного импульса.
Все три вышеизложенных метода достижения управляемой термоядерной реакции имеют единую цель — создать безопасный (неспособный к массовому радиоактивному выбросу, как АЭС), экологичный (в отличие от ТЭС), не привязанный к природным возобновляемым ресурсам(реки, солнечное излучение, ветер) источник энергии. В качестве топлива в термоядерных реактор используются 2 изотопа водорода — дейтерий и тритий. Синтез дейтерия — освоенная и недорогая операция. В свою очередь получение трития — крайне трудоемкий и дорогостоящий процесс, однако в рамках ITER планируется эксперименты с «размножением» трития — в стенки вакуумной камеры будут установлены ячейки стабильного (содержание 7,5%) лития-6, которые под воздействием нейтронного облучения будут преобразовываться в тритий.
Источник:
www.scmp.com/news/china/science/article/3112684/china-turns-its-artificial-sun-quest-nuclear-fusion-energy
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Научно-популярное, Экология, Будущее здесь, Урбанизм, Инженерные системы] “Китай — Всемогущий” управляет погодой и создаёт “туман войны”
- [Читальный зал, Научно-популярное] Природа – не репозиторий, а мастерская. Еще раз о сходстве и отличии ДНК и программного кода
- [Научно-популярное] Ноябрь 2020 года стал самым тёплым за всю историю наблюдений
- [Научно-популярное, Здоровье] Здравствуйте, свинкой болели?
- [Научно-популярное, Космонавтика] «Ангара»: Гадкий лебедь российской космонавтики
- [Научно-популярное, Космонавтика] Cargo Dragon 2 с грузом на МКС. Запуски года: 102 всего, 39 от США
- [Анализ и проектирование систем, Алгоритмы, Видеотехника, Физика] Синтез суперсверхширокоугольного объектива (насадки) для инфракрасной области спектра
- [Научно-популярное, Биотехнологии, Лайфхаки для гиков, Мозг, Здоровье] Нейрофизиология осознанности: как медитация влияет на наш мозг (на этот раз по делу)
- [Научно-популярное, Космонавтика, Астрономия] Поисковая команда обнаружила капсулу с грунтом с астероида Рюгу, сброшенную на Землю аппаратом «Хаябуса-2»
- [Научно-популярное, Космонавтика] Картографический спутник. Запуски года: 101 всего, 36 от Китая
Теги для поиска: #_nauchnopopuljarnoe (Научно-популярное), #_fizika (Физика), #_termojad (термояд), #_jadernyj_sintez (ядерный синтез), #_nauchnopopuljarnoe (научно-популярное), #_fizika (физика), #_nauchnopopuljarnoe (
Научно-популярное
), #_fizika (
Физика
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 13:07
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев |
|
|
В пятницу, 4 декабря, в лаборатории Чэнду в провинции Сычуань, был запущен новый термоядерный реактор HL-2M Tokamak. Данная установка заменила предыдущую модель HL-2A, и позволит нагревать плазму до 150 миллионов градусов Кельвина.  Новый реактор позволит достичь времени удержания до 10 секунд, при токе до 2,5 триллионов Ампер в плазме. Новая установка является самой передовой в Китае, и предоставит техническую возможность вести научные исследования в области термоядерного синтеза и плазмы на передовом уровне — сообщают китайские СМИ. Данный реактор является экспериментальным, то есть не предназначен для выработки энергии, однако планы развития китайской термоядерной энергетики предусматривают запуск первого промышленного реактора в 2035, и начало массового строительства ТЯЭС — термоядерных электростанций — к 2050 году. Термоядерные реакторы — противоположность ядерным: если в ядерном реакторе происходит деление тяжелых частиц на более легкие, с выделением энергии, то в термоядерным более легкие (изотопы водорода дейтерий и тритий, или гелия гелий-3, в планах) сливаются в более тяжелые частицы (гелий-4, стабильный изотоп гелия), с выделением нейтронов и энергии. При нагреве, вещество переходит в агрегатное состояние плазмы (в случае атомов водорода это голые ядра и электроны), однако, т. к. ионы водорода и изотопов имеют положительный заряд, который не позволяет в нормальных условиях этим атомам сливаться воедино, необходимо разогревать плазму до невероятных температур, что бы «разогнать» частицы и преодолеть кулоновское взаимодействие. Современное термоядерное реакторостроение идет тремя путями, удержание плазмы в токамаках (наиболее распространенный тип), стеллараторах, и нагрев мишеней при помощи лазеров. К первому типу принадлежит ITER — проект международного термоядерного реактора, который позволит удерживать плазму температурой 100 миллионов Кельвин в течении 600 секунд. Удержание столь высокотемпературной плазмы невозможно без отсутствия контакта между стенками реактора и рабочей средой. Это обеспечивается мощным магнитным полем — так как плазма состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц, то магнитное поле способно удерживать её в «подвешенном» состоянии внутри рабочей камеры. ITER должен стать первым реактором, который производит больше энергии, чем потребляет на нагрев плазмы: при потреблении в 70-75 МВт, тепловая мощность должна составить от 600 (в среднем) до 1100 (в пике) МВт. Однако данный реактор не предназначен для преобразования тепловой энергии в электрическую — следующий реактор DEMO планируется как первая ТЯЭС, строительство которого должно начаться после завершения испытаний ITER, ориентировочная дата готовности — 2050 год.  Второй тип — стеллараторы — работают по схожему принципу, однако вместо формы магнитной камеры в виде тора, как в токамаках, используется более сложная геометрическая структура:  Принципиальное отличие стелларатора от токамака заключается в том, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, позволяет использовать его в непрерывном режиме. Его силовые линии подвергаются вращательному преобразованию, в результате которого эти линии многократно обходят вдоль тора и образуют систему замкнутых вложенных друг в друга тороидальных магнитных поверхностей. Однако стеллараторы сложнее, и в современности пока не предпринимается явных попыток построить коммерческие электростанции, использовавшие бы реактор стеллараторной схемы. Существующие лабораторные экземпляры это Large Helical Device (Япония), Wendelstein 7-X (Германия), Ураган-3М (Украина), Л-2М (Россия)  Третий вариант — лазерный нагрев мишени — наиболее прост и наименее эффективен: небольшое количество дейтерия и трития заключено в мишени, которая нагревается и сжимается при помощи лазерного излучения. Наиболее известная установка — американский импульсный термоядерный реактор NIF — при энергии импульса в 422 МДж, при выходной мощности синтеза до 150 МДж(энергия взрыва 11 кг тротила). Для повышения отношения выходной мощности/затраченной энергии необходимо значительно повысить мощность лазерного импульса.  Все три вышеизложенных метода достижения управляемой термоядерной реакции имеют единую цель — создать безопасный (неспособный к массовому радиоактивному выбросу, как АЭС), экологичный (в отличие от ТЭС), не привязанный к природным возобновляемым ресурсам(реки, солнечное излучение, ветер) источник энергии. В качестве топлива в термоядерных реактор используются 2 изотопа водорода — дейтерий и тритий. Синтез дейтерия — освоенная и недорогая операция. В свою очередь получение трития — крайне трудоемкий и дорогостоящий процесс, однако в рамках ITER планируется эксперименты с «размножением» трития — в стенки вакуумной камеры будут установлены ячейки стабильного (содержание 7,5%) лития-6, которые под воздействием нейтронного облучения будут преобразовываться в тритий. Источник: www.scmp.com/news/china/science/article/3112684/china-turns-its-artificial-sun-quest-nuclear-fusion-energy =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Научно-популярное ), #_fizika ( Физика ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 22-Ноя 13:07
Часовой пояс: UTC + 5