Sənaye

Dünyanın Ən Böyük Füzyon Reaktoru Günəşin Gücündən istifadə edəcəkdir

Dünyanın Ən Böyük Füzyon Reaktoru Günəşin Gücündən istifadə edəcəkdir

Dünyanın ən böyük Tokamak reaktoru [Şəkil mənbəyi: ITER]

İnsan inkişafı və müntəzəm gündəlik funksionallıq əsasən elektrik enerjisinin daimi mövcudluğundan asılıdır. Yeni və köhnə texnologiyanın demək olar ki, hər bir hissəsi daimi enerji təminatından çox asılıdır. Beləliklə, insanlar daha çox gücə, çox vaxt arzu olunan vasitələrdən daha azına toplanan gücə böyük bir vergi tələb edirlər. Fosil yanacaqları və ya hidroelektrik anbarları yandırmaq olsun, bütün mövcud enerji istehsalçıları ətraf mühitə müəyyən dərəcədə vergi verirlər. Bununla birlikdə, hər hansı bir kimyəvi reaksiyadan bir milyon qat daha çox enerji istehsal edə bilən bir generatorla mövcud enerji istehsalının bütün zərərli təsirlərini ləğv edə və ondan praktik olaraq məhdudiyyətsiz güc istifadə etmək üçün istifadə etsəniz?

Mühendislik xəyalına bənzəyir, bununla belə, cavab birbaşa yuxarıda görünür. Füzyon enerjisi, Günəşi və Komosdakı digər ulduzları gücləndirən enerji. Bu, iki hissəcikin qaynaşmasıdır və böyük miqdarda enerjini mahiyyətcə sınırsız uclara buraxır. Yer üzündə və kainatda ən çox yayılmış element olan hidrogen yanacaq tədarükünü təşkil edir. Füzyon enerjisinə toxunmaq, karbon emissiyası və ətraf mühitə mənfi yan təsirləri olmayan praktik olaraq məhdudiyyətsiz güc təmin edəcəkdir.

1900-cü illərin əvvəllərində, potensial olaraq enerji əldə etmək üçün ən təsirli vasitə olaraq qəbul edildi. Bununla birlikdə, alimlər füzyon generatorlarından enerji istehsalının və yığımının asan olacağını düşünərək inanılmaz dərəcədə sadəlövh idilər. 1930-cu illərdə fiziklər füzyon nəsli üçün ilk təcrübələri artıq aparırdılar. Bununla birlikdə, yalnız 1968-ə qədər birləşmə prosesini başlatmaq üçün lazım olan üç kritik şərtdən ikisinin istehsalında böyük bir mərhələ əldə edildi.

Dünyanın İlk Tokamak Cihazı Moskvadakı Kurçatov İnstitutunda Rus T1 Tokamak. Yalnız 0,4 kubmetr plazma yığan cihaz, hazırda inkişafda olan dünyanın ən böyük tokamakından, ITER-dən 2000 dəfə kiçikdir [Şəkil mənbəyi: ITER]

Təcrübədə istifadə olunan cihaz atokamak- əslində temperaturda plazma ehtiva edən güclü maqnit sahələrindən istifadə edən pişi şəkilli aparat çoxdur ki Günəş. Tokamak termonükleer tədqiqatların vacib bir hissəsinə çevrildi və bu günə qədər canlı bir qaynaşma reaktoru istehsalının inkişaf etdirilməsində istifadə olunur.

Tokamaks bir qazı vakuum kamerasına vuraraq işləyir. Elektrik daha sonra mərkəzdən pompalanır (pişi çuxuru). Qaz böyük bir yük yığır və istiləşməyə başlayır, lakin cihazı əhatə edən kütləvi maqnit rulonların yaratdığı sıx maqnit sahələri ilə məhdudlaşır.

Hələ də əngəllər əldə edilməlidir

Komanda birləşdirmə reaktorunun yaradılmasında şərtlərdən ikisini yerinə yetirmək üçün bir metod hazırlayarkən, funksional bir model hazırlamaq qeyri-adi dərəcədə çətindi. Füzyon gücünün ilk nəzarətdə buraxılmasına 1991-ci ilə qədər nail ola bilmədi. Bununla birlikdə, generator, istehsal ediləndən qat-qat daha çox güc tələb etdi, açıq şəkildə zəif bir vasitə və elektrik enerjisi istehsalının qeyri-mümkün yolu.

Fusion Energy

Füzyon reaksiyasını başlamaq üçün üç şərt yerinə yetirilməlidir - bunlar: inanılmaz dərəcədə yüksək temperatur (yüksək enerjili toqquşmaları stimullaşdırmaq üçün); adekvat plazma hissəcik sıxlığı (toqquşmaların baş vermə ehtimalı daha yüksəkdir); və plazmanın məhdudlaşdırılacağı kifayət qədər vaxt (genişlənmə meyli olan plazmanı müəyyən bir həcmdə saxlamaq üçün).

Yalnız hər üç komponent razı olduqda, birləşmə prosesi başlayacaq.

Yüksək dərəcədə radioaktiv maddə tələb edən və xaric edən bir bölünmə reaksiyasının tamamilə əksinə olan qaynaşma, istilik şəklində böyük miqdarda enerji buraxan hissəcikləri birləşdirir və yalnız hidrogen üçün yanacaq tələb edir və radioaktiv tullantı istehsal etmir.

Reaktorlar bir-birinə birləşmək və yüksək enerjili bir neytron çıxarıldıqdan sonra helium yaratmaq üçün iki radioaktiv hidrogen, deuterium və tritiumdan istifadə edəcək, sonra növbəti reaksiyanı başlatmaq üçün sürətlənəcək. Bu metodda, özünü təmin edən bir cihazı başlatmaq üçün bir döngü mexanizmi yaradıla bilər.

Füzyon prosesi [Şəkil mənbəyi: Vikipediya]

Yaşayışlı bir qaynaşma reaktorunun yaradılmasında ən böyük problem, yaxınlaşan plazmaların böyük təzyiqini və istiliyini davam etdirə biləcək bir cihaz inkişaf etdirməkdir. 100 milyon dərəcə - Yerin nüvəsindən 6 qat daha isti. Elm adamları bir tokamak ilə istiliyin altını aşaraq əldə etdilər 50 milyon Selsi dərəcə, təcrübə sadəcə davam etdi 102 saniyəəvvəl plazma yenidən sabit formasına çökdü. İndiyə qədər funksional bir qaynaşma reaksiyasını istehsal etmək və davam etdirmək üçün davamlı şərait yaratmaq tamamilə çətin idi.

Enerji istehsalına nail olmaq üçün füzyon alimləri plazma enerjisini qırmaq nöqtəsini qarşılamalıdırlar - bir qaynaşma cihazındakı plazmaların prosesi başlatmaq üçün istifadə olunan enerjinin minimum miqdarını xaric etdiyi nöqtə. Bu gündən etibarən bu an hələ əldə edilməyib. Bununla birlikdə, enerji buraxılışı üçün mövcud olan rekorda istehsal edə bildiYüzdə 70giriş gücünün. Rekord hələ də JET-in əlindədir.

İndi, təxminən, sonra 60 il Füzyon enerjisi tədqiqatı və inkişafı, mühəndislər və elm adamları, sözün ilk nüvə parçalanma generatorunu müsbət bir enerji çıxışı ilə başlatmaq və davam etdirmək üçün dünyanın ən böyük tokamak reaktorunun son mərhələlərini hazırlayırlar. Layihə öz-özünə dayandığı, kiçik bir ulduzun gücündən istifadə etdiyi deyilən bir eksperimental sintez reaktoru yaratmaq məqsədi ilə beynəlxalq bir əməkdaşlıqdır. ITER sayılan layihə hazırda yaxşı davam edir.

ITER nədir

ITER (Beynəlxalq Termonükleer Təcrübə Reaktoru), qırılma nöqtəsini aşan dünyanın ilk özünü təmin edən termonükleer reaktorunu yaratmaq səyində millətlərin beynəlxalq bir işbirliyidir. Jeneratör hazırda hazırlanır və 21-ci əsrdə enerji istehsalında bir inqilab vəd edir. Planlaşdırıldığı kimi işləsə, yalnız 50 MW giriş sərf edərkən 500 MW çıxış gücü istehsal edəcək və ulduzların gücünü yığan nəsil kimi tarixə yeni bir hissə yenidən yazacaq.

Məsafəni əhatə edir 42 hektar, zavod bitəcək 5,000 inşaat işlərinin ən yüksək vaxtlarında insanlar. Bu, sonrakı ən böyük tokamakın həcminin 8 qatını ölçən indiyə qədər inşa edilmiş ən böyük tokamak reaktoru olacaqdır.

Bu necə işləyir?

Dəhşətli aparat dünyadakı ən böyük tokamak olacaq, plazma radiusu (R) 6,2 m və plazma həcmi 840 m³. Reaktorun qəlbində yaxınlaşacaq istilikləri məhdudlaşdıran vacib bir komponent olan tokamak ətrafına bükülmüş kütləvi maqnit rulonları qalır.150 milyon dərəcə C. Bütün digər tokamaklar kimi, kütləvi gəmi də nəhəng maqnit sahələrində olan qazlı bir yanacaq dolduracaqdır. Fövqəladə miqdarda elektrik enerjisi istifadə etmək, qazları parçalamağa və elektronlar nüvələrdən təmizləndikcə ionlaşmağa məcbur edəcəkdir. Bundan sonra plazmalar meydana gələcək.

Plazma hissəcikləri artan aralıqlarla və intensivliklə toqquşmağa davam etdikdə enerjili olmağa davam edəcəkdir. Dəstəkli istilik üsulları, füzyon istiliklərinə çatana qədər plazma istiliyini artıracaqdır 150 ilə 300 milyon ° C. Yüksək enerjili hissəciklər təbii elektromaqnit itələmənin öhdəsindən gələ biləcək, hissəciklərin toqquşmasına və qoruyucu, çox miqdarda enerji azad etmək.

Nə edəcək?

İlk mərhələ, dünyada bir ilk olan funksional, özünü təmin edən termonükleer reaktorun yaradılması olacaq. İlkin inkişafdan başqa, İTER bir neçə hədəf müəyyən etmişdir.
1) 400 s olan nəbzlər üçün 500 MW qaynaşma gücü istehsal edin
ITER, güc girişindən 10 qat artaraq 500MW güc istehsal etməyə hazırdır. Məqsəd daha sonra plazmanı ən az 400 saniyə davam etdirməkdir.

2) Füzyon elektrik stansiyası üçün texnologiyaların inteqrasiya olunmuş işini nümayiş etdirin
ITER, gələcəkdə termoyadroviy elektrik stansiyalarının imkanlarını nümayiş etdirərək, eksperimental birləşdirmə cihazları ilə funksional bir generator arasındakı boşluğu aradan qaldıracağına söz verir. Kütləvi cihazla elm adamları hələ gələcək füzyon elektrik stansiyalarında tapılması gözlənilən oxşar şəraitdə plazmaları öyrənə biləcəklər.

3) Reaksiya daxili isitmə yolu ilə davam etdirildiyi bir deuterium-tritium plazmasına nail olun
İdeal olaraq, cihaz işə salındıqdan sonra, elm adamları, maşının özünü təmin edə biləcəyinə əmindir və kütləvi elektromaqnitləri gücləndirmək üçün yeganə güc girişindən istifadə olunur.

4) Test tritium yetişdirilməsi
Hidritin radioaktiv izotopu olan Tritium, gələcək elektrik stansiyalarının inkişafında kritik bir komponent ola bilər. Bununla birlikdə, onsuz da tələbi az olan tədarükün azalması ilə ilk generatorların digər reaktorları davam etdirmək üçün tritium istehsalının məqsədəuyğunluğunu nümayiş etdirmələri lazımdır.

5) Füzyon cihazının təhlükəsizlik xüsusiyyətlərini nümayiş etdirin
2012-ci ildə ITER, Fransada bir nüvə operatoru olaraq lisenziya aldı və təhlükəsizliyi ilə əlaqəli çox sayda imtahandan keçən dünyada ilk oldu. ITER-in əsas hədəflərindən biri plazma nümayiş etdirməkdir və birləşmə reaksiyaları ətraf mühitə təsirsiz hala gətirəcəkdir.

/ -Nin gələcəyi füzyondur

İnsanlar 21-ci əsrə doğru irəlilədikcə, davamlı, ekoloji cəhətdən təmiz yaratmağa vurğu edilir. Müvəffəqiyyətli termonükleer reaktor sınaqları ilə füzyon istehsalında getdikcə daha çox ümumi mərhələlərə imza atdıqda, bəlkə də bir gün tezliklə dünya öz istəyimizə görə bu dəfə xaricində ulduzların gücünə güvənəcəkdir. Bu cür reaktorların inkişafı və inkişafı ümidverici olaraq qalır. Funksional imkanların geniş inteqrasiyasının inkişaf etdirilməsi yalnız zaman məsələsidir. Nüvə əriməsi ehtimalı, demək olar ki, radioaktiv tullantı yoxdur və faktiki olaraq sınırsız enerji tədarükü, insanların hazırda Yer üzünə basdırılan izləri əhəmiyyətli dərəcədə azaldacaqları ümidli bir gələcək təmin edir.

BAXIN: MIT Nüvə Füzyonunda əhəmiyyətli bir irəliləyiş etdi

Maverick Baker tərəfindən yazılmışdır


Videoya baxın: FİSYON-FÜZYON (Dekabr 2021).