AtomNews

Агентство атомных новостей  

RSS
АНОНС. ТОРЖЕСТВЕННОЕ ОТКРЫТИЕ ВЕСЕННЕЙ ШКОЛЫ НАЭК «ЭНЕРГОАТОМ»     ПРЕЗИДЕНТ ЭНЕРГОАТОМА И ПРЕДСЕДАТЕЛЬ ПРОФКОМА КОМПАНИИ ПОДПИСАЛИ КОЛЛЕКТИВНЫЙ ДОГОВОР НА 2015 ГОД     О НЕДОВЕРИИ НАЦИОНАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЦЕНТРА ЭКСПЕРТАМ ПО ЯДЕРНОЙ И РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УКРАИНЫ И МАГАТЭ     ХМЕЛЬНИЦКАЯ АЭС В 2014 ГОДУ УВЕЛИЧИЛА ПЛАТЕЖИ В БЮДЖЕТ НА 9% ‒ ДО 368,6 МЛН ГРН     ОПЕРАТИВНЫЙ ПЕРСОНАЛ ЗАПОРОЖСКОЙ АЭС ПРОХОДИТ КУРС ПОДДЕРЖАНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ     
Мнение эксперта 
01.04.2016 16:07:11 

18.03.2015 8:53:49 Левый берег

17.07.2014 15:08:03 

23.06.2014 15:58:00 Дело

12.06.2014 18:31:42 AtomNews

07.05.2014 15:16:50 UA-energy

06.03.2014 16:46:28 Форбс.ua

31.01.2014 10:38:29 AtomNews

24.10.2013 10:13:32 AtomNews

02.10.2013 13:58:02 

Статья
Илона Заец, Эксперт-Украина

31.12.2009 0:07:07

В июне 2009-го на четвертом заседании Совета Международного экспериментального термоядерного реактора (ITER) в японском городе Мито был одобрен поэтапный подход к строительству установки, а 2018 год обозначен как срок окончания работ и получения первой плазмы. Таким образом, участники проекта зафиксировали намерение продолжать проект ITER вопреки мировому экономическому кризису. А в ноябре нынешнего года на пятом заседании Совета ITER во французском центре Кадараш решили, что функционирование ITER на основе дейтериево-тритиевого топлива должно начаться еще раньше. Возможно, окончательно Совет определится со сроками в феврале 2010 года. Но все национальные агентства уже подписали договоры с промышленными предприятиями о начале поставок, то есть ITER входит в стадию строительства. Изначально при подписании 21 ноября 2006-го в Париже соглашения о создании Международной организации ITER датой получения первой плазмы указывался 2016-й. Однако позднее ее передвинули на два года позже, а начало полномасштабной эксплуатации реактора — на 2026-й. Длительный промежуток времени между первой плазмой и сдачей в эксплуатацию объясняется необходимостью «доводки» железа.

Первоначальное затягивание проекта было связано с острой дискуссией о месте строительства объекта. В итоге выбор пал на французский атомный центр Кадараш, расположенный неподалеку от Экс-ан-Прованса. Основным его конкурентом был японский город Рокасё-мура.

Далее, скорее всего, споры разгорятся вокруг финансирования. Долевое участие в финансировании проекта распределили следующим образом: Евросоюз должен обеспечить около 40%, остальные страны-участники — по 10%. Однако беспокойство вызывает то, что с 2001 года ни разу не пересматривался бюджет — пять миллиардов долларов. Требуемая смета, по словам физиков, значительно выше и может достичь 16 млрд долларов.

Зачем нам термояд

Суть термоядерной энергетики — использование энергии, которая выделяется не при делении тяжелых атомных ядер, как на обычной атомной станции, а при слиянии (синтезе) легких. Именно так происходит взрыв водородной бомбы, когда ядра тяжелого (дейтерий) и сверхтяжелого (тритий) водорода сливаются, образуя ядра гелия с выделением огромного количества энергии. Дело за малым — научиться применять этот процесс в мирных целях. В кадарашском термоядерном реакторе собирались использовать либо слияние дейтерия с тритием (российский вариант), либо с гелием-3 (американское предложение). Поскольку с гелием на Земле ситуация напряженная, выбор пал на российский вариант (правда, РФ уже объявила о планах построения космической станции на Луне после 2015 года, которая займется и получением гелия).

Чтобы началась реакция синтеза, ядра надо столкнуть, чему мешает их электростатическое (кулоновское) отталкивание. Для его преодоления нужно нагреть исходные материалы до сверхвысоких температур — в сотни миллионов градусов, выше температуры Солнца — и создать сильное давление. В термоядерной бомбе для запуска реакции сначала взрывают небольшой атомный заряд. Если на кадарашском реакторе удастся получить на выходе больше энергии, нежели потратить на создание плазмы и ее сжатие, эксперимент можно будет считать успешным.

Проблема заключается в том, что плазма является неустойчивым состоянием вещества. Чтобы предотвратить ее контакт со стенками камеры, ученые разработали несколько способов удержания плазмы. Наиболее эффективным оказался токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), одним из авторов которого являлся советский академик Андрей Сахаров.

Началом современной эпохи в изучении возможностей термоядерного синтеза считается 1969 год, когда на советском токамаке ТЗ около одного кубометра плазмы удалось нагреть до трех миллионов градусов по Цельсию. Уже через несколько лет было принято решение о создании установки JET (Joint European Torus) с гораздо большим объемом плазмы (почти 100 кубометров). Эта установка начала работать в 1983 году и остается пока крупнейшим в мире токамаком, обеспечивающим нагрев плазмы до температуры +150 млн °С. Эксперименты, которые проводятся в Великобритании в рамках программы JET, показывают, что ядерный синтез может обеспечить не только текущие энергетические потребности человечества (16 ТВт), но и выработать значительно большее количество энергии.

Возможная альтернатива

Датой рождения ITER принято считать 1985 год, когда на Международном женевском саммите генеральный секретарь ЦК КПСС Михаил Горбачев на встрече с французским лидером Франсуа Миттераном и президентом США Рональдом Рейганом предложил идею совместного строительства экспериментального реактора. В 1992-м в Вашингтоне подписали четырехстороннее — Евросоюз, США, Россия и Япония — межправительственное соглашение о разработке ITER, в 2001-м был завершен технический проект реактора. Через два года к проекту подключились Канада, Китай и Южная Корея. Место строительства было выбрано в 2005 году, и тогда же в состав участников вошла Индия. А 25 мая 2006-го было подписано соглашение о начале практической фазы проекта, и уже в декабре заключены первые 40 контрактов с персоналом.

Параллельно с токамаком ученые в Соединенных Штатах рассматривают альтернативные решения. Наиболее перспективным считается метод с инерционным удержанием плазмы. В этом случае топливные таблетки, содержащие дейтерий и тритий, нагреваются лазерными лучами или пучками ионов. При быстром нагреве таблетки сжимаются или взрываются, вынуждая ядра водорода сливаться с выделением энергии.

Пока вокруг проекта ITER велись дебаты, в июне нынешнего года в Калифорнии стартовал другой проект стоимостью 3,5 млрд долларов — National Ignition Facility (NIF, буквально — «национальный комплекс зажигания»). Комплекс состоит из 192 лазеров высокой мощности, лучи которых фокусируются на миниатюрном образце из дейтерия и трития. В феврале 2009-го на NIF были впервые опробованы все 192 лазера, и именно этому комплексу сегодня принадлежит рекорд мощности светового импульса — более одного мегаджоуля. Но до характеристик, требующихся для запуска термоядерной реакции, еще далеко. Как прогнозируют в самом центре, минимум год. И не исключено, что попытки будут тщетными.

Многие эксперты сомневаются и в экономическом эффекте лазерного метода, поскольку лазер сам по себе достаточно энергоемок. Однако американские власти рассматривают будущее NIF в контексте не энергетики, а обороны. С помощью этой установки армия США якобы сможет поддерживать в боеспособном состоянии свои арсеналы в условиях моратория на ядерные испытания.

Плюсы и минусы

Основное преимущество ядерного синтеза в том, что для него в качестве топлива требуется очень небольшое количество распространенных в природе веществ. Чтобы обеспечить работу тепловой электростанции мощностью 1 ГВт, необходимо десять тысяч тонн угля в день (десять железнодорожных вагонов), а термоядерная установка такой же мощности будет потреблять в день лишь около килограмма смеси дейтерия и трития. Дейтерий довольно легко добывать из воды: примерно в одной из каждых 3350 ее молекул один из атомов обычного водорода замещен дейтерием. Более сложным является получение трития. Однако предполагается, что тритий будет возникать прямо внутри термоядерной установки в процессе работы за счет реакции нейтронов с литием (опять-таки как в водородной бомбе).

По прогнозам профессора Оксфордского университета, бывшего председателя Совета ITER Кристофера Ллуэллин-Смита, термоядерная установка даже с учетом неидеальной эффективности сможет производить 200 МВт-ч электрической энергии, что эквивалентно сжиганию 70 тонн угля. Требуемое для этого количество лития содержится в одной батарее ноутбука, а дейтерия — в 45 литрах воды.

Превращать термоядерную энергию собираются, конечно, в электрическую. Некоторая её часть должна использоваться для нагревания плазмы, а также работы сверхпроводящих обмоток электромагнитов и других систем. В самой примитивной модели мощность термоядерной энергии оценивается в пять гигаватт. На выходе ожидается два гигаватта электричества, из которых полгигаватта пойдет на обеспечение процесса его получения. Более эффективная модель, согласно прогнозам, будет давать примерно 2,5 ГВт термоядерной энергии и 1,5 ГВт электричества на выходе.

Кроме того, в пользу термоядерной энергетики свидетельствует высокая внутренняя безопасность: используемая в термоядах плазма имеет очень низкую плотность — в миллион раз ниже плотности атмосферы. Вследствие этого рабочая среда установок никогда не будет содержать в себе энергии, достаточной для возникновения серьезных происшествий. Загрузка «топливом» должна производиться непрерывно, что позволяет легко останавливать работу установки, в отличие от АЭС. В случае полного отказа контура охлаждения радиоактивность стенок продолжит выделять тепло, но максимальная температура будет значительно ниже того значения, при котором установка расплавится.

Следующий аргумент — отсутствие долгоживущих высокорадиоактивных отходов. В ядерном реакторе при расщеплении ядра образуются два радиоактивных осколка, а в его стенках появляется наведенная радиация. При термоядерном синтезе камера, в которой происходит процесс, становится мягко радиоактивной, но побочных продуктов нет. Радиоактивный тритий имеет относительно небольшой период полураспада — 12 лет. При этом в плазме благодаря ее низкой плотности содержится очень небольшое количество трития, поэтому даже при гипотетическом полном разрушении оболочки реактора в окружающую среду поступит мизерное количество радиоактивного топлива.

Основным недостатком термоядерных реакторов является технологическая сложность осуществления самоподдерживающейся термоядерной реакции. Системы с магнитным удержанием требуют огромных сверхпроводящих магнитных катушек, глубокого вакуума и чистоты стенок реактора, умения утилизировать высокие тепловые и нейтронные потоки, дистанционного обслуживания реактора. Наконец, пока нет технических решений, способных преобразовывать в мирное электричество энергию, выделяющуюся во время термоядерного синтеза. Поэтому реактор ITER будет представлять собой экспериментальное устройство, не оборудованное даже турбинами для производства электроэнергии. Целью его создания является изучение условий, которые должны выполняться при работе таких энергетических установок. Ожидается, что на базе полученного опыта человечество сможет приступить к созданию настоящих, экономически выгодных электростанций. Это требует решения двух задач. Во-первых, необходимо продолжить разработку новых материалов, способных выдерживать суровые условия эксплуатации. Во-вторых, нужно решить много чисто технических задач и развить новые технологии, относящиеся к дистанционному управлению, конструкции оболочек, топливным циклам и т. д.

Окончательной фазой исследований станет DEMO: создание прототипа промышленного реактора, который сможет дать первую электроэнергию. По самым оптимистичным прогнозам, эта фаза завершится только через 30 лет. А от промышленного использования термоядерной энергии нас отделяет еще полвека.

Несколько лет назад нобелевский лауреат по физике, нынешний министр энергетики США Стивен Чу на конференции по проблемам энергетики сказал: «Я собираюсь пропустить в своем выступлении упоминания о термоядерных реакторах, потому что они, в свою очередь, собираются пропустить всё XXI столетие». Этот скепсис может развеять ближайшее десятилетие. Но при условии, что в 2010 году строительство экспериментальной установки всё-таки начнется.

Комментарий

Максим Благонравин

Всемирный долгострой

Первая атомная бомба была взорвана 16 июля 1945 года в США. Через каких-то девять лет, 27 июня 1954-го, в СССР была запущена в эксплуатацию первая промышленная атомная электростанция (в Обнинске Калужской области).

Первую водородную бомбу взорвали Соединенные Штаты в ноябре 1952 года. Тогда ученые были уверены, что уже через десятилетие даст ток и первая термоядерная электростанция. В начале 60-х британский ученый Джон Дуглас Кокрофт уверял, что на создание такой электростанции потребуется двадцать лет. Сейчас — почти через шестьдесят лет после того взрыва — лучшие умы мира утверждают, что для этого нужно еще как минимум четыре десятилетия.

За эти шестьдесят лет на исследования были потрачены огромные средства. Многие ученые защитили диссертации, получили премии, написали множество статей и книг. На исследованиях термоядерного синтеза сложились даже целые научные династии.

Это дает обильную пищу для предположений о «заговоре». В одной из гипотез говорится, что физики мира, понимая, к каким последствиям может привести управляемый синтез, попади он в руки тоталитарного режима, решили саботировать дальнейшие работы. В качестве подтверждения обычно приводится тот факт, что во время хрущевской оттепели по инициативе советского физика Игоря Курчатова было налажено международное взаимодействие в изучении ядерного синтеза. Сторонники другой гипотезы говорят о существовании так называемой токамакомафии — группы ученых, причастных к исследованиям управляемого ядерного синтеза. Эта группа в совершенстве овладела искусством выбивания огромных средств и не заинтересована в завершении исследований. Еще одно предположение гласит, что окончание работ невыгодно могущественным силам, контролирующим мировой рынок углеводородного топлива.

Эти гипотезы выглядят логично только на первый взгляд; при детальном рассмотрении становится очевидной их несостоятельность. Тем не менее один вывод сделать можно: сейчас в физике доминирует теория о возможности получения управляемого ядерного синтеза на установках токамак. Альтернативные методы либо отвергаются, либо им уделяется гораздо меньшее внимание.

Между тем во времена Курчатова ученые предпочитали не складывать все яйца в одну корзину. Такие популярные сейчас токамаки были придуманы в Советском Союзе. А в США для тех же целей использовали стеллараторы. Разница в том, что в токамаке внутри плазмы течет электрический ток и это помогает удерживать ее в установке. В стеллараторах возможно удержание плазмы и без тока, но эти устройства гораздо более сложные и дорогие. И хотя советские токамаки показывали лучшие результаты, Курчатов в конце пятидесятых годов доказывает руководству страны необходимость постройки стелларатора, причем самого большого в мире — чтобы не отстать от Соединенных Штатов, если в будущем стелларатор покажет лучший результат. Это сооружение получило название «Украина» и должно было располагаться в Харькове, в Украинском физико-техническом институте (УФТИ). На тот момент институт был главным в СССР по ядерным исследованиям.

После смерти Курчатова от постройки огромной «Украины» отказались, вместо нее в Харькове создали стеллератор «Ураган». Чуть позже американцы признали превосходство токамаков и бросились строить «советские» установки, а европейцы начали создание самого крупного токамака ITER. Но сейчас оказалось, что стеллараторы хоть и требуют более точной подгонки деталей и регулировки, но всё-таки превосходят токамаки по параметрам получаемой плазмы. Между тем в мире осталось всего восемь таких установок, одна из них — в УФТИ. Если бы «Украина» была построена, это сэкономило бы примерно 15 лет исследований.

Многие ученые сейчас говорят, что проблеме ядерного синтеза необходима «перезагрузка», которая даст возможность нащупать другие подходы. Возможно, это позволит сделать американский проект NIF. А может быть, украинская лаборатория «Протон-21», о которой «Эксперт» обязательно расскажет в одном из номеров 2010 года.

Источник: Эксперт-Украина



 

 

Другие статьи по теме

Термоядерный реактор(15)

 

Комментарии

21.10.2010 11:21:18 Владимир
Уважаемые господа! Станислав Адаменко получил прекрасные экспериментальные результаты. Он прав – ядерные реакции «в Протон 21» идут за счет сверхвысокой плотности вещества. Ну а дальше он уже ничего не понимает. Он не знает, как формируется сверхвысокая плотность. Он не знает, как, то же самое можно получить и без иглы. Он не знает, что этот процесс может протекать и в непрерывном режиме. Он не догадывается, что еще раньше была создана установка, которая работает по тому же принципу в постоянном режиме, без всяких игл, и что эта установка уже наработала сотни килограмм синтезированных элементов. Он сильно ошибается, когда говорит, что ХЯС к его установке не имеет отношения. Протон 21 это сто процентный ХЯС, и главное достоинство этой установки в том, что холодный ядерный синтез доказан экспериментально с абсолютной достоверностью. Ни для чего другого Протон 21 не годится в принципе. Все это есть в моей теории. http://termoreactor.ru/ http://www.stanislav-grinev.narod.ru/gri2.htm
* Ваше имя
* Комментарий
 
правила размещения комментариев
 
 
Статьи










Все статьи
Опрос
Вы считаете, что атомной энергетике...

нужна широкая пропаганда
достаточно присутствия в деловых и отраслевых энергетических СМИ
стоит ограничиться пропагандой в городах-спутниках
вообще подсветка в прессе не нужна - деньги любят тишину

Теги
Атомпром(245) - АЭС(793) - В мире(744) - Дискуссионный клуб(375) - ЗАЭС(162) - Инжиниринг(26) - Кадры(132) - КИУМ(7) - Курьезы(39) - МОКС-топливо(14) - МЦОУ(31) - Наука(83) - Оказывается(130) - ОЯТ(89) - Продление ресурса(86) - РАО(54) - РАЭС(152) - Регуляторная политика(367) - Термоядерный реактор(15) - Технологии(202) - Украина(489) - Уран(215) - Финансы(207) - ХАЭС(202) - Цирконий(9) - ЧАЭС(247) - ЮУАЭС(189) - Ядерное машиностроение(175) - Ядерное приборостроение(25) - Ядерное топливо(396)
Реклама
Авиабилеты avia.ua
Погода Киев
Информационные партнеры
AtomInfo.ru
Асоціація «Український ядерний форум»
Вісник екологічної безпеки
Архів Вісника екологічної безпеки
© 2009-2019 AtomNews
Агентство атомных новостей
Использование и перепечатка материалов допускается при указании ссылки на источник.

Разработка и дизайн
Интерактивные системы