Сегодня 25 апреля 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → термоядерная энергия

Британская компания создаст лазерную систему контроля плазмы для термоядерных реакторов будущего

Британская компания Tokamak Energy заявила, что разрабатывает новую технологию лазерных измерений, которая имеет решающее значение для контроля экстремальных условий внутри реакторов будущих термоядерных электростанций и доставки чистой энергии в сеть. Для этого плазменный жгут должен оставаться стабильным, что при рабочих температурах свыше 100 млн градусов так просто не проверить.

 Источник изображений: Tokamak Energy

Источник изображений: Tokamak Energy

Контролировать качество плазмы в реакторе — её плотность и температуру — предложено с помощью новой лазерной системы дисперсионного интерферометра. Сейчас она работает на испытательном стенде в штаб-квартире Tokamak Energy в Оксфорде, прежде чем позже в этом году будет установлена на прототипе сферического термоядерного реактора компании — установке ST40.

«Измерение плотности плазмы является ключом к нашему пониманию и контролю термоядерного топлива и эффективной работе будущих электростанций, — сказал физик плазмы сотрудник Tokamak Energy Тадас Пираджиус (Tadas Pyragius). — Лазерный луч, пропускаемый через плазму, взаимодействует с электронами и сообщает нам плотность топлива, что важно для поддержания условий термоядерного синтеза и безопасной подачи энергии в сеть».

«Экстремальные условия, создаваемые процессом термоядерного синтеза, означают, что нам необходимо усовершенствовать технологию лазерной диагностики уже сейчас, чтобы продвигаться вперёд в выполнении нашей миссии по обеспечению чистой, безопасной и доступной термоядерной энергии в 2030-х годах».

В прошлом году компания Tokamak Energy успешно ввела в эксплуатацию на установке ST40 лазерную диагностику на эффекте томсоновского рассеяния для получения подробных показаний температуры и плотности плазмы в определенных местах. В дополнение к этому новая система дисперсионного интерферометра будет определять среднюю плотность по всему плазменному жгуту. Компания утверждает, что это будет простой, надёжный и безотказный способ контроля качества плазмы в реакторе, который обязательно найдёт применение в будущих электростанциях.

 Визуализация нового проекта.

Визуализация проекта ST80-HTS

Добавим, компания Tokamak Energy объявила в феврале 2022 года, что к 2026 году построит новый прототип сферического токамака — ST80-HTS, который будет располагаться в кампусе Управления по атомной энергии Великобритании в Калхэме, недалеко от Оксфорда. Следующим шагом станет создание экспериментальной термоядерной установки ST-E1, которая должна будет в начале 30-х годов продемонстрировать способность вырабатывать до 200 МВт чистой электроэнергии. За этим последует запуск коммерческих термоядерных установок мощностью 500 МВт «в середине 2030-х годов».

Эксперты подтвердили прорыв в термоядерном синтезе, достигнутый учёными США

В декабре 2022 года учёные из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL) на установке NIF впервые добились термоядерного воспламенения — самоподдерживающейся реакции термоядерного синтеза, которая дала больше энергии, чем было потрачено на её запуск. Учёное сообщество с предельной осторожностью отнеслось к работе. Экспертная оценка длилась около года, и только недавно поддержала выводы авторов: термоядерный синтез с помощью лазеров работает.

 Источник изображения: Jacob Long/Lawrence Livermore National Laboratory

Источник изображения: Jacob Long/Lawrence Livermore National Laboratory

Эксперты оценили пять работ учёных LLNL, представленных для публикации в одном из престижных для физиков журнале Physical Review Letters. Все выкладки авторов работ были перепроверены независимыми специалистами. Цифры сошлись. В том теперь уже историческом эксперименте в начале декабря 2022 года на капсулу с топливом было подано 2,05 МДж энергии, а высвободилось 3,15 МДж, что примерно в 1,5 раза больше. Учёные около 50 лет шли к этой цели, что можно назвать переломным моментом в освоении термоядерной энергии синтеза.

Позже, в середине 2023 года, после улучшения капсулы с топливом, изменения объёма самого топлива, условий зажигания и оптимизации лазеров, был получен ещё лучший выход: 3,88 МДж при той же энергии входа. Это стало наивысшим на сегодняшний день достижением в сфере инерциального термоядерного синтеза, когда почти две сотни мощных лазеров (192 шт.) были сфокусированы на специальной капсуле с 220 мкг смеси дейтерия и трития. Вокруг топлива было создано давление до 600 млрд атмосфер и температура 151 млн °C. И это привело к запуску самоподдерживающейся реакции синтеза, когда атомы водорода сливались и изливали в пространство энергию вместе с атомами новорожденного гелия и нейтронами.

Опубликованные в журнале Physical Review Letters работы можно найти здесь, здесь, здесь, здесь и здесь. О практической ценности исследования говорить очень и очень рано. На самом деле, на запуск и поддержание в работе лазеров в процессе эксперимента ушло на два порядка энергии больше, чем высвободилось в процессе синтеза. Для нас главное, что инерциальный метод термоядерного синтеза доказал свою работоспособность и в будущем может стать основой для запуска управляемых термоядерных реакций.

Китай стал ещё ближе к созданию «искусственного солнца» — на токамаке получена плазма с током в 1 млн ампер

Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) сделала значительный шаг на пути к созданию «искусственного солнца», то есть к управляемой реакции ядерного синтеза. Установка HL-2A типа токамак впервые сгенерировала плазму с током силой более 1 млн ампер или 1 МА в режиме улучшенного удержания (H-режим).

 Источник изображений: China National Nuclear Corporation

Источник изображений: China National Nuclear Corporation

CNNC подтвердила успешную работу установки HL-2A в режиме улучшенного удержания, в котором можно добиться значительного роста температуры и плотности плазмы. Это является ключевым этапом в разработке управляемого ядерного синтеза, который, по мнению учёных, может предоставить миру безопасную, экологически чистую и практически неограниченную энергию. В отличие от ядерного расщепления, используемого в современных атомных станциях, синтез производит меньше радиоактивных отходов.

CNNC также отметила, что новый реактор успешно преодолел ключевые технические трудности, связанные с использованием более мощной системы нагрева и передового отводящего устройства. Устройство было разработано в Юго-Западном институте физики в Чэнду (SWIP).

 Китайское «искусственное солнце» нового поколения, демонстрирует поразительные результаты в области ядерного синтеза

Китайское «искусственное солнце» нового поколения демонстрирует поразительные результаты в области ядерного синтеза

Однако HL-2A не является первым устройством, способным генерировать и поддерживать экстремально горячую плазму. В апреле Экспериментальный передовой суперпроводящий токамак — установка тороидальной формы, предназначенная для магнитного удержания раскалённой плазмы с целью реализации термоядерного синтеза — установил новый рекорд, поддерживая плазму почти 7 минут.

Ученые по всему миру работают над созданием подобных «искусственных солнц», которые генерируют энергию, нагревая атомы водорода до температур выше 100 млн градусов Цельсия, чтобы те соединялись друг с другом. Основная проблема заключается в контроле этого процесса, чтобы реактор не расплавился.

Китай также активно участвует в проекте Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) во Франции в сотрудничестве с Евросоюзом, Индией, Японией, Южной Кореей, Россией и США. Страна стремится к самодостаточности в области энергетики, и ядерная энергия играет в этом ключевую роль.

По данным Всемирной ядерной ассоциации (WNA), Китай утроил свою ядерную мощность за последнее десятилетие. С 2011 по 2022 год Китай подал больше патентов на технологию ядерного синтеза, чем любая другая страна.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Из Git в RuStore: «РеСолют» интегрировала платформу GitFlic с российским магазином приложений 36 мин.
Ожившая настольная игра Baladins с кооперативом на четверых предложит спасать мир от пожирающего время дракона — дата выхода и новый трейлер 42 мин.
Минцифры: доля Telegram в российском мобильном трафике составляет 10 % 2 ч.
Росфинмониторинг и банки научились отслеживать связи между банковскими операциями и криптовалютой 2 ч.
VK Play исполнилось два года: 16,4 млн активных пользователей, программы поддержки разработчиков и кое-что ещё 3 ч.
8К-гейминг: в турецких PS Store и Microsoft резко подорожали игры Electronic Arts 3 ч.
Meta не ждёт быстрой отдачи от генеративного ИИ 3 ч.
Аудитория Threads превысила 150 млн, и в США стала больше, чем у X 5 ч.
Meta подешевела на $200 млрд — инвесторам не понравились вложения в ИИ без явной отдачи 6 ч.
Метавселенная опять принесла Meta огромные убытки — в сумме на неё спустили более $45 млрд 7 ч.
Вычислительный модуль Raspberry Pi Compute Module 4S получил до 8 Гбайт ОЗУ 48 мин.
ЦОД на самообеспечении: Vantage намерена построить в Ирландии за $1 млрд кампус с собственной электростанцией 48 мин.
Корейские учёные научились быстро и просто выращивать искусственные алмазы — алмазные чипы уже рядом 2 ч.
США задумались о возможности ограничения Китаю доступа к открытой архитектуре RISC-V 2 ч.
Телескоп «Хаббл» отметил 34-ю годовщину работы красочным изображением туманности Гантель 5 ч.
Контрактное производство электроники в России выросло за прошлый год в полтора раза 5 ч.
Micron получит $6,1 млрд госсредств на строительство полупроводниковых заводов в США 5 ч.
Seagate: надёжность HAMR HDD ничуть не хуже, чем у PMR-дисков 5 ч.
Xiaomi набрала 75 723 заказа на электромобиль SU7 и к июню намерена выпускать по 10 000 машин в месяц 6 ч.
У Seagate упала квартальная выручка, но компания показала чистую прибыль 6 ч.