Саноат

Бузургтарин реактори ҷаҳонии синтези барқ ​​аз офтоб истифода хоҳад кард

Бузургтарин реактори ҷаҳонии синтези барқ ​​аз офтоб истифода хоҳад кард

Калонтарин реактор дар ҷаҳон Токамак [Манбаи тасвир: ITER]

Рушди инсон ва фаъолияти муназзами ҳаррӯза бештар аз дастрасии доимии нерӯи барқ ​​вобаста аст. Қариб ҳар як технологияи нав ва кӯҳна ба таъминоти доимии энергия такя мекунад. Ҳамин тариқ, одамон талаботҳои зиёди андозбандиро барои қудрати бештар, қудрат доранд, ки аксар вақт тавассути воситаҳои камтар аз матлуб ҷамъ оварда мешаванд. Хоҳ он сӯзондани сӯзишвории боқимонда ё сарбандҳои гидроэлектрикӣ, ҳама тавлидкунандагони ҳозираи энергетикӣ муҳити атрофро то андозае андозбандӣ мекунанд. Аммо, чӣ мешавад, агар шумо бо як генератори тавоное, ки қобилияти нисбат ба ҳама гуна реаксияи кимиёвӣ як миллион маротиба зиёдтар истеҳсол кардани нерӯи барқро дорад, истифода карда, онро барои истифодаи қудрати амалан номаҳдуд истифода баред?

Чунин ба назар мерасад, ки як хаёлоти муҳандисӣ аст, аммо посух мустақиман дар болост. Энергияи муттаҳидшавӣ, энергияе, ки Офтоб ва ҳар ситораи дигарро дар Комос қудрат медиҳад. Ин омезиши ду зарра аст, ки миқдори зиёди энергияро ба нӯги аслан номаҳдуд озод мекунад. Водород, ки унсури сершумори рӯи замин ва коинот мебошад, таъминоти сӯзишвориро ташкил медиҳад. Истифодаи энергияи барвақтӣ қудрати амалан номаҳдудро фароҳам меорад ва ҳеҷ гуна таъсироти номатлубе, ки ба муҳити зист равона карда нашудаанд.

Аввали солҳои 1900, он асосан ҳамчун воситаи муассиртарини ба даст овардани энергия эътироф карда мешуд. Аммо, олимон ба таври бениҳоят соддалавҳона буданд, зеро фикр мекарданд, ки тавлид ва ҷамъоварии қудрат аз генераторҳои меёфт. Дар солҳои 1930, физикҳо аллакай аввалин таҷрибаҳоро барои тавлиди синтез гузарониданд. Бо вуҷуди ин, танҳо дар соли 1968 як марҳилаи муҳим дар тавлиди ду се шартҳои муҳим барои оғози раванди пайвастшавӣ ба даст омад.

Дастгоҳи якуми Токамаки ҷаҳон Т1 Токамаки русӣ дар Донишкадаи Курчатови Маскав. Дастгоҳ ҳамагӣ 0,4 метри мукааб плазма ҷамъ карда, аз бузургтарин токамаки ҷаҳон, ки ҳоло дар ҳоли рушд аст, 2000 маротиба хурдтар аст, ITER [Манбаи тасвир: ITER]

Дастгоҳе, ки дар таҷриба истифода шудааст, ботокамак- аслан як дастгоҳи шаклбахши донагист, ки майдонҳои қавии магнитиро дар бар мегирад, ки дар дохили ҳарорат плазма доранд зиёдтар ки аз Офтоб. Токамак ҷузъи муҳими таҳқиқоти термоядрой гардид ва то ба имрӯз барои рушди минбаъдаи реакторе, ки қудрати гармкунӣ дорад, истифода мешавад.

Токамакҳо тавассути насос кардани газ ба камераи вакуумӣ кор мекунанд. Сипас барқ ​​тавассути марказ насос карда мешавад (сӯрохи donut). Газ заряди калонро ҷамъ карда, ба гарм шудан шурӯъ мекунад, аммо бо майдонҳои шадиди магнитие, ки тавассути печҳои азими магнитӣ дастгоҳро иҳота мекунанд, маҳдуд аст.

Монеаҳое, ки ҳанӯз ба даст наомадаанд

Дар ҳоле ки гурӯҳ усули қонеъ кардани ду шарт дар сохтани реактори синтезро кор карда баромад, таҳияи модели функсионалӣ ба таври ғайримуқаррарӣ душвор буд. Танҳо то соли 1991 аввалин озодшавии назоратшавандаи қувваи барвақт ба даст оварда шуд. Бо вуҷуди ин, генератор барои ворид кардани нерӯи барқ ​​якчанд маротиба зиёдтар нерӯи барқро талаб мекард, ки ин баръало камбизоат ва усули ғайри қобили истихроҷи барқ ​​мебошад.

Энергияи меёфт

Барои оғози реаксияи меёфт, се шарт бояд иҷро карда шавад, аз ҷумла: ҳароратҳои бениҳоят баланд (барои ҳавасмандкунии бархӯрдҳои энергетикӣ); зичии мувофиқи зарраҳои плазма (барои эҷоди эҳтимолияти бештари бархӯрд); ва вақти кофии вақти маҳдуд кардани плазма (барои нигоҳ доштани плазма, ки тамоюли васеъшавӣ дорад, дар ҳаҷми муайян).

Танҳо вақте ки ҳамаи се ҷузъ қонеъ карда мешаванд, раванди меёфт оғоз мешавад.

Комилан баръакси реаксияи тақсимшавӣ, ки дар он маводи хеле радиоактивиро талаб мекунад ва хориҷ мекунад, ҳамроҳшавӣ зарраҳои пайвастшударо назорат мекунад, ки дар онҳо миқдори азими энергия дар шакли гармӣ паҳн мешавад, танҳо гидрогенро ҳамчун сӯзишворӣ тақозо мекунад ва тақрибан партовҳои радиоактивӣ истеҳсол намекунад

Реакторҳо ду изотопи радиоактивии гидроген, дейтерий ва тритийро истифода мебаранд, то ки якҷоя шаванд ва гелий эҷод кунанд, зеро як нейтрони пурқувват хориҷ карда шавад ва пас аз он барои оғози реаксияи навбатӣ суръат мегирад. Дар ин усул, механизми даврзаниро барои оғози дастгоҳи худкифо сохтан мумкин аст.

Раванди меёфт [Манбаи тасвир: Википедия]

Масъалаи калонтарин дар эҷоди реакторе, ки ба ҳам пайваст мешавад, таҳия кардани дастгоҳест, ки тавонад фишор ва ҳарорати бениҳоят баланди плазмаҳоро нигоҳ дорад 100 миллион дараҷа- аз ядрои Замин 6 маротиба гармтар. Дар ҳоле ки олимон ба ҳарорат бо токамак аз дараҷаи аз ҳад зиёд ноил шудаанд 50 миллион дараҷа гарм, озмоиш танҳо идома ёфт 102 сонияпеш аз он ки плазма ба шакли устувори худ фурӯ рехт. То ба имрӯз, фароҳам овардани шароити устувор, ки дар он тавлид ва нигоҳ доштани реаксияи функсионалии пайвастшавӣ комилан номаълум боқӣ мондааст.

Барои ноил шудан ба тавлиди нерӯи барқ, олимони муттаҳидшавӣ бояд нуқтаи шикастани энергияи плазмаро иҷро кунанд - нуқтае, ки дар он плазмаҳо дар дохили дастгоҳи меёфт, ҳадди аққал ҳамон миқдоре, ки барои оғози раванд истифода мешавад, хориҷ мешаванд. Аз имрӯз, лаҳзае ҳанӯз ба даст наомадааст. Бо вуҷуди ин, ҷараёни барориши энергетикӣ тавонист тавлид кунад70 фоизқувваи вуруд. Сабт то ҳол дар дасти JET аст.

Ҳоло, аммо пас аз тақрибан 60 сол муҳандисон ва олимон оид ба таҳқиқот ва рушд дар соҳаи энергияи синтезӣ марҳилаҳои ниҳоии реактор дар ҷаҳон бузургтаринро барои омодагӣ ва устувори генератори тақсимоти ҳастаии калима бо баромади мусбати энергия омода мекунанд. Лоиҳа ҳамкориҳои байналмилалӣ мебошад, ки бо мақсади ба вуҷуд овардани реакторҳои таҷрибавии муттаҳидсозӣ гуфта мешавад, ки худкифо ҳастанд ва аслан ситораи хурдро истифода мебаранд. Лоиҳа, ки ITER ҳисобида мешавад, дар айни замон хуб ба роҳ монда шудааст.

ITER чист

ITER (Реактории Байналмилалии Термоядрои) як ҳамкории байналмилалии халқҳо бо мақсади дар ҷаҳон сохтани аввалин реактори термоядроии мустақили ҷаҳонӣ мебошад, ки дар он нуқтаи вайроншавӣ зиёдтар аст. Генератор ҳоло таҳия шуда истодааст ва ваъда медиҳад, ки дар истеҳсоли нерӯи барқ ​​дар асри 21 инқилоб мешавад. Агар он мувофиқи нақша амал кунад, он 500 МВт қувваи барқ ​​истеҳсол мекунад ва ҳангоми истеъмоли 50 МВт вуруд, боби нави таърихро ҳамчун насле, ки қудрати ситораҳоро ҷамъоварӣ мекунад, нависед.

Дар тӯли масофаи 42 гектар, корхона барзиёд кор хоҳад кард 5,000 одамон дар соатҳои авҷи сохтмон. Ин бузургтарин реакторе хоҳад буд, ки то ҳол сохта шудааст ва ҳаҷми он аз ҳаҷми токамаки калонтарин 8 маротиба зиёдтар аст.

Чӣ тавр он кор мекунад?

Аппарата воҳима бузургтарин токамак дар ҷаҳон хоҳад буд, ки радиуси плазмааш (R) 6,2 м ва ҳаҷми плазмааш аз 840 м³. Дар дили реактор лӯлаҳои азими магнитӣ, ки дар атрофи токамак печонида шудаанд, як ҷузъи муҳим дар маҳдуд кардани ҳароратҳои наздикшаванда боқӣ мемонад150 миллион дараҷа С. Ҳамчун ҳамаи токамакҳои дигар, киштии азим як сӯзишвории газро, ки дар майдонҳои бузурги магнитӣ мавҷуданд, пур мекунад. Истифодаи миқдори фавқулоддаи барқ ​​газро маҷбур месозад, ки ҳангоми аз электронҳо ҷудо шудани электронҳо аз атомҳо ионизатсия шавад. Пас аз он плазмаҳо ташкил карда мешаванд.

Зарраҳои плазма бо пурқувват шудан бо шиддатнокӣ ва шиддатнокии зиёд идома хоҳанд ёфт. Усулҳои гармидиҳии ёрирасон ҳарорати плазмаро то ба даст овардани ҳарорати синтез идома медиҳанд Аз 150 то 300 миллион ° C. Зарраҳои баландшиддат қодиранд, ки такрори электромагнитии табииро бартараф кунанд ва ба зарраҳо бархӯрд кунанд ва меёфт, озод кардани миқдори азими энергия.

Он чӣ кор хоҳад кард?

Марҳилаи аввал бунёди реактори функсионалии мустақилонаи термоядрой хоҳад буд, ки дар ҷаҳон аввалин аст. Ғайр аз рушди аввал, ITER якчанд ҳадафҳо гузоштааст.
1) Барои импулсҳои 400 с 500 МВт қувваи меёфт истеҳсол кунед
ITER дорои тавлиди 500 МВт қудрат аст, ки аз вуруди барқ ​​10 маротиба зиёдтар аст. Ҳадаф пас аз он аст, ки плазмаро ҳадди аққал 400 сония нигоҳ дорад.

2) Нишон додани амалиёти маҷмӯии технологияҳо барои нерӯгоҳи меёфт
ITER ӯҳдадор аст, ки фарқи байни дастгоҳҳои таҷрибавии синтез ва генератори функсионалиро бартараф карда, имкониятҳои нерӯгоҳҳои барасмиятдарории ояндаро нишон диҳад. Бо дастгоҳи азим, олимон ҳанӯз ҳам метавонистанд плазмаҳоро дар шароити шабеҳе омӯзанд, ки интизор мераванд дар нерӯгоҳҳои барқии синтези оянда.

3) Ноил шудан ба плазмаи дейтерий-тритий, ки дар он реаксия тавассути гармкунии дохилӣ устувор аст
Идеалӣ, пас аз ба кор андохтани дастгоҳ, олимон итминон доранд, ки ин мошин худкифо хоҳад монд ва танҳо вуруди қудрат барои коркарди электромагнитҳои азим истифода мешавад.

4) Парвариши озмоишии тритий
Тритий, як изотопи радиоактивии гидроген метавонад як ҷузъи муҳим дар рушди нерӯгоҳҳои оянда бошад. Аммо, бо кам шудани таъминот, ки аллакай камталаб аст, ба генераторҳои аввал лозим меояд, ки барои нигоҳ доштани реакторҳои дигар имконпазирии истеҳсоли тритийро нишон диҳанд.

5) Нишон додани хусусиятҳои бехатарии дастгоҳи меёфт
Дар соли 2012, ITER ҳамчун як оператори ҳастаӣ дар Фаронса иҷозатнома гирифт ва аввалин дар ҷаҳон шуд, ки вобаста ба бехатарии он аз миқдори зиёди экспертиза гузашт. Яке аз ҳадафҳои асосии ITER нишон додани реаксияҳои плазма ва ҳамгироӣ оқибатҳои ночизе барои муҳити зист ба вуҷуд меорад.

Ояндаи / fusion аст

Ҳангоми пешрафти одамон ба асри 21, диққати асосӣ ба эҷоди устувор ва аз ҷиҳати экологӣ тоза дода мешавад. Бо озмоишҳои бомуваффақияти реакторҳои термоядрой, ки марҳилаҳои бештар маъмули тавлиди синтезро нишон медиҳанд, аён гашта истодааст, ки шояд рӯзе ба наздикӣ ҷаҳон бори дигар ба қудрати ситорагон такя мекунад, ба истиснои ин замон, ба ихтиёри худамон. Пешрафт ва рушди чунин реакторҳо умедбахш боқӣ мемонанд. Интегратсияи васеи иншооти функсионалӣ танҳо вақт аст. Бидуни имкони фурӯ рафтани ҳастаӣ, тақрибан партовҳои радиоактивӣ ва таъминоти воқеан номаҳдуди энергетикӣ ояндаи умедбахш фароҳам меоранд, ки дар он одамон изи ҳозираро, ки дар рӯи замин чоп мешаванд, хеле кам мекунад.

ҲАМЧУНИН БИНЕД: MIT дар синтези ҳастаӣ як пешрафти назаррас мекунад

Муаллиф Маверик Бейкер


Видеоро тамошо кунед: Горизонты атома. Реактор будущего. Специальный репортаж Антона Борисова (Январ 2022).