28.10.2016

Новий Рекорд для Термоядерного Реактора

Original: http://news.mit.edu/2016/alcator-c-mod-tokamak-nuclear-fusion-world-record-1014

Термоядерний реактор типу “Токамак” C-Mod встановлює світовий рекорд в останній день операції.

Див. відео

Центр плазмових наук і термоядерного синтезу
14 жовтня 2016 року

The interior of the fusion experiment Alcator C-Mod at MIT recently broke the plasma pressure record for a magnetic fusion device. The interior of the donut-shaped device confines plasma hotter than the interior of the sun, using high magnetic fields. Postdoc Ted Golfinopoulos, shown here, is performing maintenance between plasma campaigns.

Внутрішня частина злитого експерименту термоядерного реактора типу “Токамак” C-Mod в Массачусетському технологічному інституті недавно побив рекорд тиску плазми для магнітного пристрою термоядерного синтезу. Внутрішня частина тороидальной форми влаштування обмежує плазму тепліше, ніж усередині Сонця, використовуючи високі магнітні поля. Постдоктор Тед Голфінопоулос, показаний тут, виконує технічне обслуговування між плазмовими кампаній.

Фото: Боб Мумгаард/Центр плазмових наук і термоядерного синтезу

У п’ятницю 30 вересня о 9:25 годині вечора за східним часом, учені й інженери Центру плазмових наук і термоядерного синтезу Массачусетського технологічного інституту зробили крок уперед у гонитві за чистою енергією. Команда встановила новий світовий рекорд із тиску плазми в термоядерному реакторі типу “Токамак” C-Mod в інституті. Тиск плазми є ключовим елементом для виробництва енергії з ядерного синтезу, а також новий результат МТІ вперше досягає більше 2 атмосфер тиску.

Лідер із розробки термоядерних реакторів типу “Токамак” і старший науковий співробітник Ерл Мармара представить результати Міжнародного агентства з атомної енергії на конференції з термоядерної енергії в Кіото, Японія, 17 жовтня.

Ядерний синтез має потенціал, щоб зробити майже необмежені поставки чистої, безпечної, безвуглецевого енергії. Термоядерна реакція – той же самий процес, який живить сонце, і він може бути реалізований у реакторах, що імітує умови ультрагарячих мініатюрних “зірок” плазми – перегрітий газ – які містяться в магнітному полі.

Ядерний синтез має потенціал, щоб зробити майже необмежені поставки чистої, безпечної, безвуглецевого енергії. Це 360-градусний тур забезпечує погляд на МТІ недавно деактивує токамак C-Mod термоядерного реактора, який встановив світовий рекорд тиску на його останній день роботи.

Відео: Центр плазмових наук і термоядерного синтезу МТІ

Більше 50 років було відомо, що, щоб зробити злиття життєздатним на поверхні Землі, плазма повинна бути дуже гарячою (більше 50 мільйонів градусів), воно повинно бути стабільним під сильним тиском, і він повинен бути в фіксованому обсязі. Успішне злиття також вимагає, щоб твір трьох чинників – щільності в плазмі частинок, її утримання часу, а його температура – досягає певного значення. Вище цього значення (так званий “потрійний продукт”), енергія, що виділяється в реакторі перевищує енергію, необхідну для продовження реакції.

Тиск, який є продуктом щільності і температури, становить близько двох третин від цієї проблеми. Величина потужності виробництва зростає пропорційно квадрату тиску – тому подвоєння тиску призводить до чотирикратного збільшення виробництва енергії.

Протягом 23 років токамак C-Mod знаходиться в експлуатації в Массачусетському технологічному інституті, він неодноразово просунули рекорд тиску плазми в магнітному пристрої утримання. Попередній рекорд 1,77 атмосфер був встановлений у 2005 році (також в токамаці C-Mod). Під час установки новий рекорд 2,05 атмосфер, поліпшення на 15 відсотків, температура всередині токамака C-Mod сягнула понад 35 мільйонів градусів за Цельсієм, або приблизно в два рази гаряче, як центр Сонця. Плазма 300 трильйонів реакцій синтезу в секунду і мала центральну напруженість магнітного поля 5,7 тесла. Він ніс 1,4 мільйона ампер електричного струму і нагрівали з більш ніж 4 мільйони ват потужності. Реакція відбувається в обсязі приблизно на 1 кубічний метр (не набагато більше, ніж гардеробна кімната) і плазма тривала протягом двох повних секунд.

Інші експерименти, проведені злиті в реакторах, подібних до токамака, досягли цих температур, але при тисках ближче до 1 атм; Результати МТІ перевищив наступний найвище тиск, досягнутий у пристроях іншого типу (відмінних від токамака) приблизно на 70 відсотків.

У той час як внесок токамака C-Mod у сприяння розвитку термоядерної енергії має важливе значення, це науково-дослідний центр. У 2012 році Міністерство енергетики вирішило припинити фінансування токамака через тиск з боку бюджету на будівництво великої дороги. Після цього рішення Конгрес США відновив фінансування токамака C-Mod на період трьох років, який завершився 30 вересня.

Це чудове досягнення, яке висуває на перший план вельми успішну програму “Токамак C-Mod” у Массачусетському технологічному інституті”, – говорить Дейл Мід, колишній заступник директора Прінстонської лабораторії фізики плазми, який не був безпосередньо залучений до експериментів. “Тиск записи плазми підтверджує високого магнітного поля підхід як привабливий шлях до практичної енергії термоядерного синтезу”.

“Цей результат підтверджує, що високий тиск, необхідний для горіння плазми, може найкраще досягатися з високого магнітного поля токамака, таких як C-Mod”, – говорить Ріккардо Бетті, професор Роберт Л. Маккрорі інженерної механіки, фізики й астрономії в Університеті Рочестера.

Токамак C-Mod є єдиним у світі компактним, магнітного поля термоядерного реактора з попереднім формуванням в конструкції під назвою токамак (транслітерація російського слова для “тороидальной камери”), що обмежує перегрітого плазму в формі пончика камера. Високої інтенсивності магнітного поля C-Mod в – до 8 тесла або 160000 разів магнітне поле Землі – дозволяє пристрою створювати щільні, гарячої плазми і тримати їх стабільними на більш ніж 80 мільйонів градусів. Його магнітне поле більш ніж удвічі більше, ніж зазвичай використовується в інших конструкціях, яка четвірок його здатність стримувати тиск плазми.

C-Mod є третім в лінії високого магнітного поля токамака, по-перше, що відстоюються професор фізики MТІ Бруно Коппи, буде побудований і експлуатується в Массачусетському технологічному інституті. Рон Паркер, професор електротехніки та обчислювальної техніки, привели її етап проектування. Професор Ян Хатчінсон із Департаменту ядерної науки і техніки призвело його будівництво і перші 10 років експлуатації до 2003 року.

Якщо новий пристрій не буде оголошений і побудований, запис тиску просто встановити в C-Mod, швидше за все, стояти протягом наступних 15 років. Велика дорога, токамак в даний час в стадії будівництва у Франції, буде приблизно в 800 разів більше за обсягом, ніж токамак C-Mod, але він буде працювати на більш низькому магнітному полі. Велика дорога, як очікується, досягне 2,6 атмосфер, коли в повному обсязі до 2032 року, за даними недавнього Департаменту енергетики доповіді.

Токамак C-Mod також аналогічний за розміром і вартості для нетокамак магнітні варіанти злиття переслідують приватні злиття компаній, хоча вона може досягти тисків в 50 разів вище. “Компактний, високого поля токамака забезпечують ще одну захоплюючу можливість для прискорення розвитку термоядерної енергії, так що він доступний досить швидко, щоб зробити різницю таких проблем, як зміна клімату і майбутнє чистої енергії – цілей, які я думаю, що ми всі поділяємо,” говорить Денніс Вайт , професор інженерних наук, Hitachi America, директор Центру плазмових наук і термоядерного синтезу та голова Департаменту ядерної науки і техніки в Массачусетському технологічному інституті.

Ці експерименти були заплановані групою МТІ і співробітниками з інших лабораторій у США – у тому числі Прінстонської лабораторії фізики плазми, національної лабораторії Oak Ridge і Дженерал Атомікс – і провели в останній день токамак C-Mod в експлуатації. Об’єкт токамак C-Mod, який офіційно закритий після 23 років роботи на 30 вересня, залишає глибокий слід співпраці. Об’єкт сприяло більш 150 кандидатських дисертацій і десятки міжвузівських науково-дослідних проектів.

Для того, щоб зрозуміти, яким чином принципи проектування токамака C-Mod могли бути застосовані до вироблення електроенергії, ф’южн гурт Массачусетського технологічного інституту працює над адаптацією нових доступних надпровідників високого поля, високотемпературний, які будуть здатні виробляти магнітні поля ще більшої міцності без споживання електроенергії або генерування тепла. Ці надпровідники є центральним компонентом концептуальної пілотній установці під назвою Доступний міцний компактний реактор, який може генерувати до 250 мільйонів ват електроенергії.

Учені, студенти та викладачі з команди “Токамак C-Mod” обговорюватимуть термоядерний реактор, запис тиску, токамак C-Mod, і підхід високого поля в сесії Ask Me Anything (“Запитай мене що-завгодно”) на Reddit у четвер, 20 жовтня, о 1 ночі. РЕД.

About The Author

admin

Comments are closed.