Міжнародний експериментальний термоядерний реактор

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
International Thermonuclear Experimental Reactor
( ITER )
ITER Logo NoonYellow.svg
Загальні відомості
Область дослідження Термоядерний синтез
Тип Токамак
Країна Франція Франція
Місто Кадараш
Установа «CEA-Cadarache»
Технічні характеристики
Висота 30 м
Радіус конструкції 10,7 м
Тороїдальне магнітне поле 5,3 
Q 10
Потужність 500 МВт
Нагрів 40 МВт
Плазма
Зовнішній радіус 6,2 м
Внутрішній радіус 2,0 м
Струм плазми 15 МА
Об'єм плазми 837 м3
Температура плазми 100 млн.°С
Тривалість імпульсу > 400 сек
Інше
Веб-сторінка www.iter.org

Міжнародний Експериментальний Термоядерний Реактор (англ. International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER) — експериментальний проект, який передбачає побудову, випробовування і використання токамака, у якому завдяки реакції термоядерного синтезу вдастся отримувати значну кількість енергії без викидів діоксиду вуглецю та небезпеки радіації. Місцем його зведення обрано дослідницький центр «CEA-Cadarache» (Прованс, Франція). Термін будівництва — 2013-2025 роки. Повноцінний запуск заплановано на 2035 рік[1].

Країни-учасники[ред. | ред. код]

Історія[ред. | ред. код]

Дослідницький центр в Кадараші, Франція
Будівельний майданчик (2018 рік)
  • 1985 — СРСР запропонувала створити «токамак» (Тороїдальна Камера з Магнітними Котушками) нового покоління за участю країн — дослідників термоядерної реакції.
  • 1988—1990 — концептуальна пропрацьовка проекту термоядерного реактора за участю радянських, американських, японських та європейських вчених.
  • 21 липня 1992 — у Вашингтоні підписана чотиристороння міжурядова угода про розробку інженерного проекту ITER.
  • 1996 — США припинили участь в проекті.
  • 2001 — технічний проект реактора ITER успішно завершено.
  • 2001—2003 — Канада розпочала свою участь у проекті.
  • 2003 — до проекту повернулися США, до нього приєдналися Китай і Корея.
  • 28 червня 2005 — у Москві міністри країн-учасниць проекту підписали протокол про місце будівництва реактора — дослідницький центр «Кадараш» (фр. Cadarache), Франція (на півдні країни).
  • 6 грудня 2005 — до проекту приєдналася Індія.
  • 25 травня 2006 — в Брюселі учасниками консорціуму підписана угода про початок практичної реалізації проекту у 2007 р.
  • 2008 — початок будівництво.
  • 2015 — розклад продовжено принаймні на шість років.
  • листопад 2023 — початок встановлення центрального соленоїду[2].
  • 2025 — запланована дата завершення будівництва, перше вироблення плазми[3].
  • 2035 — повноцінний запуск установки[4][5].

Технічні дані[ред. | ред. код]

Дейтерій-трітієва реакція ядерного синтезу, внаслідок якої утворюється значна кількість енергії

Установка ITER — термоядерний реактор типу «токамак». Процес, що відбуватиметься у ньому певною мірою протилежний тому, що проходить у атомному реакторі, де атоми контрольовано розщеплюють. У новітній установці ядра дейтерію і тритію зливатимуться із утворенням ядра гелію (альфа-частинка) і високоенергетичного нейтрону:

Це відбуватиметься у камері тороїдної форми, де під впливом високих температур та тиску ядра атомів водню втрачатимуть електрони, а газ перетворюється на розпечену плазму. Від контакту зі стінками камери її утримуватиме дія надпотужних магнітних котушок. Однак, вона має тенденцію прориватися крізь магнітний бар'єр і завдавати ушкоджень внутрішній стінці реактора.

Великим позитивом є те, що ITER вироблятиме значно більше енергії, ніж будь-яка атомна станція, і при цьому відходами виробництва буде нешкідливий гелій та майже не шкідливий тритій[6].

Макет реактора ITER

Характеристики реактора за проектом:

  • Загальний радіус конструкції — 10,7 м
  • Висота — 30 м
  • Великий радіус плазми — 6,2 м
  • Малий радіус плазми — 2,0 м
  • Об'єм плазми — 837 м3
  • Магнітне поле — 5,3 Тл
  • Максимальний струм у плазмовому шнурі — 15 МА
  • Потужність зовнішнього нагріву плазми — 40 МВт
  • Термоядерна потужність — 500 МВт
  • Коефіцієнт посилення потужності — 10x
  • Середня температура — 100 млн.°С
  • Тривалість імпульсу > 400 c

Фінансовий аспект[ред. | ред. код]

Вартість проекту оцінюється в $12 млрд.

Частки учасників: Китай, Індія, Корея, Росія, США — кожна по 1/11 суми, Японія — 2/11, ЄС — 4/11.

Вступ нової країни до проекту — 1 млрд євро.

Участь України в проекті[ред. | ред. код]

Попри те, що між Україною і ЄС існує договір про співпрацю в галузі термоядерного синтезу, на державному рівні участі в проекті ITER Україна досі не бере. Ймовірною причиною є брак фінансування науки державою, адже для повноцінної участі в проекті потрібно зібрати 1 млрд євро.

Однак, слід зазначити, що на рівні наукових інститутів, організацій та установ українські вчені беруть активну участь в проекті. Зокрема фахівці з України працюють над розробкою окремих елементів: оболонки, засоби та пристрої магнітної діагностики реактора.

Однією з форм співпраці українських та європейських вчених — це міжнародні проекти Українського Науково-Технологічного Центру (УНТЦ). Зокрема було виконано такі проекти, що стосувались даної галузі:

  • Проект № 3535 «Інтелектуальні гальваномагнітні засоби для діагностики магнітного поля ITER» (2005—2007рр).
  • Проект № 3988 «Радіаційностійкі холлівські зонди та пристрої для JET» (2007—2010рр).

Цікаві факти[ред. | ред. код]

  • Один кілограм тритію коштував в 2010 році порядка 30 млн доларів[7]. Для запуску ITER буде потрібно як мінімум близько 3 кг тритію, для запуску DEMO знадобиться 4-10 кг[8]. Гіпотетичний тритієвий реактор витрачав би 56 кг тритію на виробництво 1 ГВт · рік електроенергії, тоді як всесвітні запаси тритію на 2003 рік становили 18 кг[8]. Світова комерційна потреба на 1995 рік становить щорічно близько 400 гр, і ще близько 2 кг було потрібно для підтримання ядерного арсеналу США[9](7 кг для світових військових споживачів). Близько 4 кг тритію в рік утворюється на АЕС, але не виділяється[10].
  • Для стабільної довготривалої роботи в умовах інтенсивного потоку нейтронів та високих температур розроблений спеціальний вид сталі[11].
  • Однією з теоретичних концепцій, перевірка якої передбачається на ITER, є те, що тритію, утвореного в реакції поділу ядер літію (реакція ) буде достатньо щоб забезпечувати потреби самої установки, або навіть перевищить ці потреби, що теоретично дозволило б забезпечувати тритієм і нові установки. Літій, що використовується для реакції, входить до складу оболонки камери токамаку[12].
  • У 2015 р. німецькі вчені з Інституту плазменої фізики Макса Планка (Max Planck Institute for Plasma Physics) досягли стійкої термоядерної реакції з перевищенням виділеної енергії над затраченою. Для цього використано стеларатор[13].
  • 2020 — перший запуск схожого реактора, розробленого Китайською національною атомною корпорацією та Південно-західним фізичним інститутом[6].

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Start of ITER assembly paves way for fusion energy era (en). eurekalert.org. 28 липня 2020. 
  2. Cold test first poloidal field coil (en). iter.org. липень 2020. 
  3. What is ITER? (en). iter.org. Процитовано 20 липня 2020. 
  4. Banks, Michael (2017). ITER council endorses new 'baseline' schedule. Physics World (en) 30 (1): 12–12. ISSN 0953-8585. doi:10.1088/2058-7058/30/1/28. 
  5. ITER Council endorses updated project schedule to Deuterium-Tritium Operation (pdf). ITER (en). 
  6. а б Тарас Стрихоцький (4 грудня 2019). 2020 року в Китаї увімкнуть «штучне сонце» токамак. Tokar.ua (uk). 
  7. Is fusion power really viable? BBC News (5 березня 2010 р.)
  8. а б Tritium Supply Considerations, LANL, 2003. «ITER startup inventory estimated to be ~3 Kg»
  9. Hisham Zerriffi (1996). Tritium: The environmental, health, budgetary, and strategic effects of the Department of Energy’s decision to produce tritium. Institute for Energy and Environmental Research. Процитовано 2013-11-13. 
  10. International Control of Tritium for Nuclear Nonproliferation and Disarmament, CRC Press, 2004, page 15
  11. Новая сталь позволит оптимизировать расходы на термоядерный реактор Lenta.ru (27 октября 2008 р.)
  12. На пути к термоядерной энергетике Элементы (17 травня 2009 р.)
  13. Немецкие ученые получили устойчивую термоядерную реакцию, которая может привести к революции в энергетике. Архів оригіналу за 2015-12-18. Процитовано 2015-12-13. 

Посилання[ред. | ред. код]

Wikinews
Вікіновини мають подію, пов'язану з цією статтею: