โครงสร้างทางวิทยาศาสตร์ที่ทะเยอทะยานที่สุดในยุคของเรา เราจะห่อดวงอาทิตย์ด้วยโดนัท เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน: ITER

โครงสร้างทางวิทยาศาสตร์ที่ทะเยอทะยานที่สุดในยุคของเรา วิธีสร้างเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น ITER ในฝรั่งเศส

เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันที่ควบคุมได้คือความฝันสีน้ำเงินของนักฟิสิกส์และบริษัทพลังงาน ซึ่งพวกเขาใฝ่หามานานหลายทศวรรษ การติดดวงอาทิตย์เทียมเป็นความคิดที่ดี “แต่ปัญหาคือเราไม่รู้วิธีสร้างกล่องแบบนี้”- พูดว่า รางวัลโนเบลปิแอร์ กิลส์ เดอ เกนส์ ในปี 1991 อย่างไรก็ตาม ภายในกลางปี ​​2561 เรารู้แล้วว่าต้องทำอย่างไร และเรากำลังสร้างด้วยซ้ำ ผู้ที่มีความคิดที่ดีที่สุดในโลกกำลังทำงานในโครงการเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัส ITER ซึ่งเป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ที่มีความทะเยอทะยานและมีราคาแพงที่สุด

เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวมีราคาสูงกว่าเครื่องชนอนุภาคแฮดรอนขนาดใหญ่ถึงห้าเท่า นักวิทยาศาสตร์หลายร้อยคนทั่วโลกกำลังทำงานในโครงการนี้ เงินทุนของบริษัทอาจเกิน 19 พันล้านยูโรได้อย่างง่ายดาย และพลาสมาตัวแรกจะถูกปล่อยเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2568 เท่านั้น แม้ว่าจะมีความล่าช้าอย่างต่อเนื่อง ปัญหาทางเทคโนโลยี และเงินทุนไม่เพียงพอจากประเทศที่เข้าร่วมแต่ละประเทศ แต่ "เครื่องจักรการเคลื่อนที่ตลอดกาล" ที่ใช้เทอร์โมนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกก็กำลังถูกสร้างขึ้น มันมีข้อดีมากกว่าข้อเสียมาก อันไหน? เราเริ่มต้นเรื่องราวเกี่ยวกับโครงการก่อสร้างทางวิทยาศาสตร์ที่ทะเยอทะยานที่สุดในยุคของเราด้วยทฤษฎี

โทคามักคืออะไร?

ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิและแรงโน้มถ่วงอันมหาศาล ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นเกิดขึ้นในส่วนลึกของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ นิวเคลียสของไฮโดรเจนชนกัน ก่อตัวเป็นอะตอมฮีเลียมที่หนักกว่า และในเวลาเดียวกันก็ปล่อยนิวตรอนและ เป็นจำนวนมากพลังงาน.

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ได้สรุปว่าที่อุณหภูมิเริ่มต้นต่ำสุด จำนวนมากที่สุดพลังงานผลิตโดยปฏิกิริยาระหว่างไอโซโทปไฮโดรเจน - ดิวทีเรียมและไอโซโทป แต่สำหรับเงื่อนไขทั้งสามนี้มีความสำคัญ: ความร้อน(ประมาณ 150 ล้านองศาเซลเซียส) ความหนาแน่นของพลาสมาสูง และเวลาในการกักเก็บพลาสมาสูง

ความจริงก็คือเราไม่สามารถสร้างความหนาแน่นมหาศาลเช่นดวงอาทิตย์ได้ สิ่งที่เหลืออยู่คือการทำให้แก๊สมีสถานะเป็นพลาสมาโดยใช้อุณหภูมิที่สูงเป็นพิเศษ แต่ไม่มีวัสดุใดที่สามารถทนต่อการสัมผัสกับพลาสมาร้อนเช่นนี้ได้ ในการทำเช่นนี้ นักวิชาการ Andrei Sakharov (ตามคำแนะนำของ Oleg Lavrentyev) ในปี 1950 ได้เสนอให้ใช้ห้อง toroidal (รูปโดนัทกลวง) ที่มีสนามแม่เหล็กที่จะยึดพลาสมา ต่อมาจึงได้บัญญัติศัพท์ว่า โตกมัก

โรงไฟฟ้าสมัยใหม่ การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล แปลงสภาพ พลังกล(เช่น การบิดกังหัน) ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า Tokamak จะใช้พลังงานฟิวชันซึ่งดูดซับเป็นความร้อนที่ผนังของอุปกรณ์ เพื่อให้ความร้อนและผลิตไอน้ำซึ่งจะหมุนกังหัน

โทคามักตัวแรกของโลก โซเวียต T-1 1954

โทคามัคทดลองขนาดเล็กถูกสร้างขึ้นทั่วโลก และพวกเขาก็พิสูจน์ได้สำเร็จว่าบุคคลสามารถสร้างพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูงและกักเก็บเอาไว้ได้ระยะหนึ่ง สภาพที่มั่นคง- แต่การออกแบบทางอุตสาหกรรมยังห่างไกลออกไป

การติดตั้ง T-15 1980

ข้อดีและข้อเสียของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั่วไปใช้พลังงานเชื้อเพลิงกัมมันตรังสีหลายสิบตัน (ซึ่งในที่สุดจะกลายเป็นกากกัมมันตรังสีหลายสิบตัน) ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันต้องการไอโซโทปและดิวทีเรียมเพียงหลายร้อยกรัม สิ่งแรกที่สามารถผลิตได้ในเครื่องปฏิกรณ์เอง: นิวตรอนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการสังเคราะห์จะส่งผลกระทบต่อผนังของเครื่องปฏิกรณ์ที่มีลิเธียมเจือปนซึ่งมีไอโซโทปปรากฏขึ้น ปริมาณสำรองลิเธียมจะมีอายุการใช้งานนับพันปี จะไม่ขาดแคลนดิวทีเรียม - ผลิตในโลกนับหมื่นตันต่อปี

เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันไม่ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ซึ่งเป็นเรื่องปกติของเชื้อเพลิงฟอสซิล และผลพลอยได้ในรูปฮีเลียม-4 จะเป็นก๊าซเฉื่อยที่ไม่เป็นอันตราย

นอกจากนี้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสยังปลอดภัยอีกด้วย ในภัยพิบัติใดๆ ปฏิกิริยาแสนสาหัสจะหยุดโดยไม่มีอะไรเกิดขึ้น ผลกระทบร้ายแรงสำหรับสิ่งแวดล้อมหรือบุคลากร เนื่องจากไม่มีอะไรจะสนับสนุนปฏิกิริยาการสังเคราะห์ได้ เนื่องจากต้องใช้สภาวะโรงเรือนร้อนเกินไป

อย่างไรก็ตาม เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสก็มีข้อเสียเช่นกัน ประการแรก นี่คือความยากลำบากซ้ำซากในการเริ่มต้นปฏิกิริยาการพึ่งพาตนเอง เธอต้องการสุญญากาศแบบลึก ระบบกักขังแม่เหล็กที่ซับซ้อนต้องใช้ขดลวดแม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวดขนาดใหญ่

และอย่าลืมเรื่องรังสี แม้จะมีทัศนคติแบบเหมารวมบางประการเกี่ยวกับความไม่เป็นอันตรายของเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัส แต่การทิ้งระเบิดนิวตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างฟิวชันนั้นไม่สามารถยกเลิกได้ การทิ้งระเบิดนี้ส่งผลให้เกิดรังสี ดังนั้นการบำรุงรักษาเครื่องปฏิกรณ์จึงต้องดำเนินการจากระยะไกล เมื่อมองไปข้างหน้า สมมติว่าหลังจากเปิดตัว หุ่นยนต์จะดูแล ITER tokamak โดยตรง

นอกจากนี้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีอาจเป็นอันตรายได้หากเข้าสู่ร่างกาย จริงอยู่ที่การดูแลพื้นที่จัดเก็บที่เหมาะสมและสร้างอุปสรรคด้านความปลอดภัยก็เพียงพอแล้ว วิธีที่เป็นไปได้การกระจายสินค้าในกรณีเกิดอุบัติเหตุ นอกจากนี้ครึ่งชีวิตของไอโซโทปคือ 12 ปี

เมื่อวางรากฐานขั้นต่ำที่จำเป็นของทฤษฎีแล้ว คุณสามารถไปยังฮีโร่ของบทความได้

โครงการที่ทะเยอทะยานที่สุดในยุคของเรา

ในปี 1985 การประชุมส่วนตัวครั้งแรกของหัวหน้าสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกาในรอบหลายปีเกิดขึ้นที่เจนีวา ก่อนหน้านี้ สงครามเย็นได้มาถึงจุดสูงสุดแล้ว: มหาอำนาจคว่ำบาตรการแข่งขันกีฬาโอลิมปิก สร้างศักยภาพทางนิวเคลียร์ และจะไม่เข้าร่วมการเจรจาใดๆ การประชุมสุดยอดของทั้งสองประเทศในดินแดนที่เป็นกลางนี้มีความโดดเด่นในสถานการณ์สำคัญอีกประการหนึ่ง ในระหว่างนั้น มิคาอิล กอร์บาชอฟ เลขาธิการคณะกรรมการกลาง CPSU เสนอให้ดำเนินโครงการระหว่างประเทศร่วมเพื่อพัฒนาพลังงานแสนสาหัสเพื่อจุดประสงค์ทางสันติ

หนึ่งปีต่อมา มีการบรรลุข้อตกลงในโครงการนี้ระหว่างนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน โซเวียต ยุโรป และญี่ปุ่น และการพัฒนาแนวความคิดของ ITER ที่ซับซ้อนทางแสนสาหัสขนาดใหญ่ก็เริ่มขึ้น การพัฒนารายละเอียดทางวิศวกรรมล่าช้า สหรัฐอเมริกาออกไปแล้วกลับมาที่โครงการ ในที่สุดจีนก็เข้าร่วม เกาหลีใต้และอินเดีย ผู้เข้าร่วมแบ่งปันความรับผิดชอบในการจัดหาเงินทุนและการทำงานโดยตรงและในปี 2010 การเตรียมหลุมสำหรับการวางรากฐานของคอมเพล็กซ์ในอนาคตก็เริ่มขึ้นในที่สุด พวกเขาตัดสินใจสร้างมันทางตอนใต้ของฝรั่งเศสใกล้กับเมืองเอ็กซองโพรวองซ์

แล้ว ITER คืออะไร? นี่เป็นการทดลองทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่และเป็นโครงการพลังงานอันทะเยอทะยานเพื่อสร้างโทคามักที่ใหญ่ที่สุดในโลก การก่อสร้างจะต้องพิสูจน์ความเป็นไปได้ในการใช้เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันในเชิงพาณิชย์ ตลอดจนแก้ไขปัญหาทางกายภาพและเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นตลอดทาง

เครื่องปฏิกรณ์ ITER ประกอบด้วยอะไร?

Tokamak คือห้องสุญญากาศแบบวงแหวนที่มีขดลวดแม่เหล็กและไครโอสแตตที่มีน้ำหนัก 23,000 ตัน จากคำจำกัดความที่ชัดเจนแล้วว่าเรามีกล้อง ห้องสุญญากาศลึก ในกรณีของ ITER นี่จะเป็นปริมาตรห้องอิสระ 850 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งเมื่อเริ่มต้นจะมีส่วนผสมของดิวเทอเรียมและไอโซโทปเพียง 0.1 กรัมเท่านั้น

1. ห้องสุญญากาศ ซึ่งมีพลาสมาอาศัยอยู่ 2. หัวฉีดลำแสงเป็นกลางและความร้อนด้วยความถี่วิทยุของพลาสมาสูงถึง 150 ล้านองศา 3. แม่เหล็กยิ่งยวดที่ควบคุมพลาสมา 4. ผ้าห่มปกป้องกล้องและแม่เหล็กจากการทิ้งระเบิดนิวตรอนและความร้อน 5. ตัวเปลี่ยนทิศทางซึ่งขจัดความร้อนและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยานิวเคลียร์แสนสาหัส 6. เครื่องมือวินิจฉัยเพื่อศึกษาฟิสิกส์พลาสมา รวมถึงเกจวัดความดันและห้องนิวตรอน 7. Cryostat - กระติกน้ำร้อนขนาดใหญ่พร้อมสุญญากาศลึกที่ช่วยปกป้องแม่เหล็กและห้องสุญญากาศไม่ให้ร้อน

และนี่คือลักษณะของห้องสุญญากาศ "เล็ก" ที่มีหุ่นคนงานอยู่ข้างใน มีความสูง 11.4 เมตรและเมื่อรวมกับผ้าห่มและไดเวอร์เตอร์จะมีน้ำหนัก 8.5 พันตัน

ผนังด้านในของห้องมีโมดูลพิเศษที่เรียกว่าผ้าห่ม น้ำไหลเวียนอยู่ข้างใน นิวตรอนอิสระที่หนีออกมาจากพลาสมาจะตกลงไปในผ้าห่มเหล่านี้และถูกน้ำทำให้ช้าลง อะไรทำให้มันร้อนขึ้น? ผ้าห่มป้องกันส่วนที่เหลือของยักษ์ใหญ่จากความร้อน รังสีเอกซ์ และรังสีนิวตรอนของพลาสมาตามที่กล่าวไปแล้ว

ระบบดังกล่าวมีความจำเป็นเพื่อยืดอายุของเครื่องปฏิกรณ์ ผ้าห่มแต่ละผืนมีน้ำหนักประมาณ 4.5 ตัน โดยจะถูกแทนที่ด้วยแขนหุ่นยนต์ทุกๆ 5-10 ปีโดยประมาณ เนื่องจากแนวป้องกันแรกนี้จะต้องผ่านการระเหยและรังสีนิวตรอน

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด ห้องนี้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ในห้อง, เทอร์โมคัปเปิ้ล, มาตรความเร่ง, ระบบผ้าห่ม 440 บล็อกที่กล่าวถึงแล้ว, ระบบทำความเย็น, บล็อกป้องกัน, ไดเวอร์เตอร์, ระบบแม่เหล็ก 48 องค์ประกอบ, เครื่องทำความร้อนพลาสมาความถี่สูง, อะตอมที่เป็นกลาง หัวฉีด ฯลฯ และทั้งหมดนี้ตั้งอยู่ภายในตู้แช่แข็งขนาดใหญ่สูง 30 เมตร มีเส้นผ่านศูนย์กลางและปริมาตรเท่ากัน 16,000 ลูกบาศก์เมตร เครื่องแช่แข็งรับประกันสุญญากาศที่ลึกและอุณหภูมิที่เย็นเป็นพิเศษสำหรับห้องโทคามักและแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ซึ่งระบายความร้อนด้วยฮีเลียมเหลวจนถึงอุณหภูมิ -269 องศาเซลเซียส

ด้านล่าง. หนึ่งในสามของฐานไครโอสแตท โดยรวมแล้ว "กระติกน้ำร้อน" นี้จะประกอบด้วย 54 องค์ประกอบ

และนี่คือลักษณะของไครโอสแตตในการเรนเดอร์ การผลิตได้รับความไว้วางใจจากอินเดีย เครื่องปฏิกรณ์จะถูกประกอบภายใน “กระติกน้ำร้อน”

กำลังประกอบเครื่องแช่แข็งอยู่แล้ว ตัวอย่างเช่น ที่นี่ คุณสามารถมองเห็นหน้าต่างที่อนุภาคจะถูกโยนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้ความร้อนแก่พลาสมา

การผลิตอุปกรณ์ทั้งหมดนี้แบ่งออกเป็นประเทศที่เข้าร่วม ตัวอย่างเช่น พวกเขากำลังทำงานกับผ้าห่มบางส่วนในรัสเซีย ตัวเครื่องแช่แข็งในอินเดีย และในส่วนของห้องสุญญากาศในยุโรปและเกาหลี

แต่นี่ไม่ใช่กระบวนการที่รวดเร็วแต่อย่างใด นอกจากนี้ นักออกแบบไม่มีที่ว่างสำหรับข้อผิดพลาด ในขั้นแรก ทีมงาน ITER จำลองน้ำหนักและข้อกำหนดสำหรับองค์ประกอบโครงสร้าง โดยได้รับการทดสอบบนม้านั่ง (เช่น ภายใต้อิทธิพลของปืนพลาสมา เช่น ตัวเปลี่ยนทาง) ปรับปรุงและแก้ไข ประกอบต้นแบบ และทดสอบอีกครั้งก่อนที่จะปล่อยองค์ประกอบสุดท้าย

ตัวแรกของขดลวดทอรอยด์ แม่เหล็กยักษ์ตัวแรกจากทั้งหมด 18 อัน ครึ่งหนึ่งผลิตในญี่ปุ่น อีกครึ่งหนึ่งผลิตในเกาหลี

แม่เหล็กขนาดยักษ์ 18 อัน รูปตัว Dวางเป็นวงกลมเพื่อสร้างกำแพงแม่เหล็กที่เจาะเข้าไปไม่ได้ ภายในแต่ละสายมีสายเคเบิลตัวนำยิ่งยวด 134 รอบ

แต่ละม้วนดังกล่าวมีน้ำหนักประมาณ 310 ตัน

แต่การเอามันมารวมกันก็เรื่องหนึ่ง และการรักษาทั้งหมดนี้ก็เป็นอีกเรื่องหนึ่ง เนื่องจากระดับรังสีที่สูง จึงห้ามไม่ให้เข้าถึงเครื่องปฏิกรณ์ ระบบหุ่นยนต์ทั้งตระกูลได้รับการพัฒนาเพื่อรองรับการใช้งานดังกล่าว บางแห่งจะเปลี่ยนผ้าห่มและไดเวอร์เตอร์เทป (น้ำหนักสูงสุด 10 ตัน) บางแห่งจะถูกควบคุมจากระยะไกลเพื่อกำจัดอุบัติเหตุ บางแห่งจะเปลี่ยนอยู่ในกระเป๋าของห้องสุญญากาศที่มีกล้อง HD และเครื่องสแกนเลเซอร์เพื่อการตรวจสอบที่รวดเร็ว และทั้งหมดนี้ต้องทำในสุญญากาศ ในพื้นที่แคบ ด้วยความแม่นยำสูงและโต้ตอบกับทุกระบบได้อย่างชัดเจน งานนี้ยากกว่าการซ่อมแซม ISS นอกจากนี้ เขาจะสามารถรักษามันให้อยู่ในสภาพที่มั่นคงได้นานขึ้นมากในตอนนี้ การติดตั้งที่มีอยู่- นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่านี่คือสาเหตุที่จำเป็นต้องมีโครงการขนาดใหญ่เช่นนี้

ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าว ผู้เชี่ยวชาญจะเชื่อมช่องว่างระหว่างการติดตั้งทดลองขนาดเล็กในปัจจุบันกับโรงไฟฟ้าฟิวชันแห่งอนาคต ตัวอย่างเช่น บันทึกสำหรับพลังงานแสนสาหัสตั้งขึ้นในปี 1997 ที่โทคามักในอังกฤษ - 16 MW โดยใช้ไป 24 MW ในขณะที่ ITER ได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงพลังงานแสนสาหัส 500 MW จากพลังงานความร้อนที่ป้อนเข้า 50 MW

Tokamak จะทดสอบเทคโนโลยีสำหรับการทำความร้อน การควบคุม การวินิจฉัย ไครโอเจนิกส์ และการบำรุงรักษาระยะไกล ซึ่งก็คือเทคนิคทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับต้นแบบทางอุตสาหกรรมของเครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์

การผลิตไอโซโทปทั่วโลกจะไม่เพียงพอสำหรับโรงไฟฟ้าแห่งอนาคต ดังนั้น ITER จะพัฒนาเทคโนโลยีผ้าห่มทวีคูณที่ประกอบด้วยลิเธียมด้วย ไอโซโทปจะถูกสังเคราะห์จากมันภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนแสนสาหัส

อย่างไรก็ตามเราไม่ควรลืมว่าสิ่งนี้แม้จะมีราคาแพง แต่ก็เป็นการทดลอง Tokamak จะไม่ติดตั้งกังหันหรือระบบอื่นในการแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้า นั่นคือจะไม่มีไอเสียเชิงพาณิชย์ในรูปแบบของการผลิตพลังงานโดยตรง ทำไม เพราะจะทำให้โครงการมีความซับซ้อนจากมุมมองทางวิศวกรรมเท่านั้น และทำให้มีราคาแพงยิ่งขึ้นไปอีก

รูปแบบการจัดหาเงินทุนค่อนข้างสับสน ในขั้นตอนของการก่อสร้าง การสร้างเครื่องปฏิกรณ์และระบบอื่น ๆ ของคอมเพล็กซ์ ประเทศในสหภาพยุโรปเป็นผู้รับผิดชอบค่าใช้จ่ายประมาณ 45% ผู้เข้าร่วมที่เหลือ - 9% ต่อประเทศ อย่างไรก็ตาม การบริจาคส่วนใหญ่เป็น "สิ่งดี" ส่วนประกอบส่วนใหญ่จัดส่งให้กับ ITER โดยตรงจากประเทศที่เข้าร่วม

พวกเขามาถึงฝรั่งเศสทางทะเล และจากท่าเรือไปยังสถานที่ก่อสร้างจะถูกส่งไปตามถนนที่ได้รับการดัดแปลงเป็นพิเศษโดยรัฐบาลฝรั่งเศส ประเทศนี้ใช้เงิน 110 ล้านยูโรและทำงาน 4 ปีบนเส้นทาง ITER 104 กม. เส้นทางได้รับการขยายและเข้มแข็งขึ้น ความจริงก็คือภายในปี 2564 ขบวนรถ 250 ขบวนที่บรรทุกสินค้าจำนวนมากจะผ่านไป ส่วนที่หนักที่สุดถึง 900 ตันสูงสุด - 10 เมตรยาวที่สุด - 33 เมตร

ITER ยังไม่ได้ถูกนำไปใช้งาน อย่างไรก็ตาม มีโครงการสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชัน DEMO อยู่แล้ว โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงให้เห็นถึงความน่าสนใจของการใช้เทคโนโลยีดังกล่าวในเชิงพาณิชย์ คอมเพล็กซ์นี้จะต้องสร้างพลังงานอย่างต่อเนื่อง (และไม่ใช่พัลส์เช่น ITER) 2 GW

ระยะเวลาของโครงการระดับโลกใหม่นั้นขึ้นอยู่กับความสำเร็จของ ITER แต่ตามแผนปี 2555 การเปิดตัว DEMO ครั้งแรกจะเกิดขึ้นไม่ช้ากว่าปี 2587

มนุษยชาติกำลังค่อยๆ เข้าใกล้ขอบเขตของการสูญเสียทรัพยากรไฮโดรคาร์บอนของโลกอย่างถาวร เราได้สกัดน้ำมัน ก๊าซ และถ่านหินออกจากส่วนลึกของโลกมาเป็นเวลาเกือบสองศตวรรษ และเป็นที่แน่ชัดแล้วว่าปริมาณสำรองของพวกมันหมดลงอย่างรวดเร็ว ประเทศชั้นนำของโลกคิดมานานแล้วเกี่ยวกับการสร้างแหล่งพลังงานใหม่ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปลอดภัยจากมุมมองของการดำเนินงาน โดยมีเชื้อเพลิงสำรองจำนวนมหาศาล

เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น

วันนี้มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับการใช้สิ่งที่เรียกว่า ประเภททางเลือกพลังงาน - แหล่งพลังงานหมุนเวียนในรูปของเซลล์แสงอาทิตย์ พลังงานลม และไฟฟ้าพลังน้ำ เห็นได้ชัดว่าเนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ทิศทางเหล่านี้จึงสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเสริมเท่านั้น

เนื่องจากเป็นโอกาสระยะยาวสำหรับมนุษยชาติ จึงพิจารณาได้เฉพาะพลังงานที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์เท่านั้น

ในด้านหนึ่ง รัฐต่างๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ แสดงความสนใจในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในอาณาเขตของตน แต่ถึงกระนั้น ปัญหาเร่งด่วนสำหรับพลังงานนิวเคลียร์คือการแปรรูปและการกำจัดกากกัมมันตภาพรังสี และสิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม ย้อนกลับไปในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์ชั้นนำของโลกในการค้นหาพลังงานประเภทใหม่ได้หันไปหาแหล่งกำเนิดของชีวิตบนโลก - ดวงอาทิตย์ในระดับความลึกซึ่งมีปฏิกิริยาที่อุณหภูมิประมาณ 20 ล้านองศา การสังเคราะห์ (ฟิวชั่น) ของธาตุแสงเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยพลังงานมหาศาล

ผู้เชี่ยวชาญในประเทศจัดการงานในการพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการนำปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันไปปฏิบัติภายใต้สภาวะภาคพื้นดินอย่างดีที่สุด ความรู้และประสบการณ์ในด้านการควบคุมฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์ (CTF) ที่ได้รับในรัสเซียเป็นพื้นฐานของโครงการซึ่งเป็นความหวังด้านพลังงานของมนุษยชาติโดยไม่ต้องพูดเกินจริง - เครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์ทดลองระหว่างประเทศ (ITER) ซึ่งกำลังเป็นอยู่ สร้างขึ้นใน Cadarache (ฝรั่งเศส)

ประวัติความเป็นมาของฟิวชั่นแสนสาหัส

การวิจัยนิวเคลียร์แสนสาหัสครั้งแรกเริ่มต้นขึ้นในประเทศต่างๆ ที่ทำงานในโครงการป้องกันปรมาณู จึงไม่น่าแปลกใจเพราะในช่วงรุ่งสางของยุคปรมาณู เป้าหมายหลักการถือกำเนิดของเครื่องปฏิกรณ์พลาสมาดิวทีเรียมคือการศึกษากระบวนการทางกายภาพในพลาสมาร้อน ซึ่งความรู้ที่จำเป็นเหนือสิ่งอื่นใดในการสร้างอาวุธแสนสาหัส จากข้อมูลที่ไม่เป็นความลับอีกต่อไป สหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกาเริ่มต้นพร้อมกันเกือบในช่วงทศวรรษ 1950 ทำงานกับ UTS แต่ในขณะเดียวกันก็มีหลักฐานทางประวัติศาสตร์ที่ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2475 นักปฏิวัติและเพื่อนสนิทเก่าของผู้นำชนชั้นกรรมาชีพโลกนิโคไล บูคาริน ซึ่งในขณะนั้นดำรงตำแหน่งประธานคณะกรรมการสภาเศรษฐกิจสูงสุดและติดตาม การพัฒนาวิทยาศาสตร์ของสหภาพโซเวียตเสนอให้เปิดโครงการในประเทศเพื่อศึกษาปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ควบคุมได้

ประวัติความเป็นมาของโครงการนิวเคลียร์แสนสาหัสของสหภาพโซเวียตนั้นไม่ใช่เรื่องน่าสนุกเลย Andrei Dmitrievich Sakharov นักวิชาการผู้มีชื่อเสียงในอนาคตและผู้สร้างระเบิดไฮโดรเจนได้รับแรงบันดาลใจจากแนวคิดเรื่องฉนวนกันความร้อนแม่เหล็กของพลาสมาอุณหภูมิสูงจากจดหมายจากทหารกองทัพโซเวียต ในปี 1950 จ่าสิบเอก Oleg Lavrentyev ซึ่งทำหน้าที่ใน Sakhalin ได้ส่งไปยังคณะกรรมการกลางของ All-Union พรรคคอมมิวนิสต์จดหมายที่เขาเสนอให้ใช้ ระเบิดไฮโดรเจนลิเธียม-6 ดิวเทอไรด์แทนดิวเทอเรียมและทริเทียมเหลว และยังสร้างระบบที่มีการจำกัดไฟฟ้าสถิตของพลาสมาร้อนเพื่อควบคุมฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์ จดหมายดังกล่าวได้รับการตรวจสอบโดยนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ในขณะนั้น Andrei Sakharov ผู้เขียนในการทบทวนของเขาว่าเขา "พิจารณาว่าจำเป็นต้องมีการอภิปรายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงการของ Comrade Lavrentiev"

ภายในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2493 Andrei Sakharov และเพื่อนร่วมงานของเขา Igor Tamm ได้ทำการประมาณค่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัส (MTR) เป็นครั้งแรก การติดตั้ง Toroidal ครั้งแรกที่มีสนามแม่เหล็กตามยาวแรงสูงตามแนวคิดของ I. Tamm และ A. Sakharov ถูกสร้างขึ้นในปี 1955 ในเมือง LIPAN มันถูกเรียกว่า TMP - พรูที่มีสนามแม่เหล็ก การติดตั้งครั้งต่อไปมีชื่อว่า TOKAMAK หลังจากการรวมกันของพยางค์เริ่มต้นในวลี "TORIDAL CHAMBER MAGNETIC COIL" ในเวอร์ชันคลาสสิก tokamak คือห้องวงแหวนรูปโดนัทที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กวงแหวน ตั้งแต่ พ.ศ. 2498 ถึง พ.ศ. 2509 ที่สถาบัน Kurchatov มีการสร้างสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่ง 8 แห่งซึ่งมีการศึกษาที่แตกต่างกันมากมาย หากก่อนปี 1969 Tokamak ถูกสร้างขึ้นนอกสหภาพโซเวียตเฉพาะในออสเตรเลียเท่านั้น จากนั้นในปีต่อ ๆ มาพวกเขาก็ถูกสร้างขึ้นใน 29 ประเทศรวมถึงสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น ประเทศในยุโรป อินเดีย จีน แคนาดา ลิเบีย อียิปต์ โดยรวมแล้วมีการสร้างโทคามัคประมาณ 300 ชิ้นในโลกจนถึงปัจจุบัน รวมถึง 31 แห่งในสหภาพโซเวียตและรัสเซีย 30 แห่งในสหรัฐอเมริกา 32 แห่งในยุโรป 32 แห่งในยุโรป และ 27 แห่งในญี่ปุ่น ในความเป็นจริง สามประเทศ - สหภาพโซเวียต บริเตนใหญ่ และสหรัฐอเมริกา - มีส่วนร่วมในการแข่งขันที่ไม่ได้พูดเพื่อดูว่าใครจะเป็นคนแรกที่ควบคุมพลาสมาและเริ่มผลิตพลังงาน "จากน้ำ" อย่างแท้จริง

ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของเครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์คือการลดอันตรายทางชีวภาพจากการแผ่รังสีประมาณพันเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องปฏิกรณ์พลังงานนิวเคลียร์สมัยใหม่ทั้งหมด

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไม่ก่อให้เกิดกากกัมมันตภาพรังสี "หนัก" เครื่องปฏิกรณ์นี้สามารถวางได้ทุกที่ทุกเวลา

ก้าวหนึ่งครึ่งศตวรรษ

ในปี 1985 นักวิชาการ Evgeniy Velikhov ในนามของสหภาพโซเวียตเสนอให้นักวิทยาศาสตร์จากยุโรปสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นทำงานร่วมกันเพื่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสและในปี 1986 ในเจนีวาได้บรรลุข้อตกลงเกี่ยวกับการออกแบบการติดตั้งซึ่งต่อมา ได้รับชื่อ ITER ในปีพ.ศ. 2535 พันธมิตรได้ลงนามในข้อตกลงรูปสี่เหลี่ยมเพื่อพัฒนาการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ การก่อสร้างขั้นแรกมีกำหนดจะแล้วเสร็จภายในปี 2563 เมื่อมีการวางแผนที่จะรับพลาสมาเครื่องแรก ในปี 2554 การก่อสร้างจริงเริ่มต้นที่ไซต์ ITER

การออกแบบ ITER ตามแบบ tokamak ของรัสเซียสุดคลาสสิก ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงปี 1960 มีการวางแผนว่าในระยะแรกเครื่องปฏิกรณ์จะทำงานในโหมดพัลซิ่งด้วยพลังปฏิกิริยาแสนสาหัส 400–500 เมกะวัตต์ในขั้นตอนที่สองจะมีการทดสอบการทำงานอย่างต่อเนื่องของเครื่องปฏิกรณ์ตลอดจนระบบการสืบพันธุ์ไอโซโทป .

ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่เครื่องปฏิกรณ์ ITER ถูกเรียกว่าอนาคตพลังงานของมนุษยชาติ ประการแรก นี่เป็นโครงการวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก เนื่องจากในฝรั่งเศสเกือบทั่วโลกกำลังสร้างโครงการนี้ ได้แก่ สหภาพยุโรป + สวิตเซอร์แลนด์ จีน อินเดีย ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ รัสเซีย และสหรัฐอเมริกา ข้อตกลงในการก่อสร้างการติดตั้งได้ลงนามในปี 2549 ประเทศในยุโรปมีส่วนร่วมประมาณ 50% ของเงินทุนของโครงการ รัสเซียคิดเป็นประมาณ 10% ของจำนวนเงินทั้งหมด ซึ่งจะลงทุนในรูปแบบของอุปกรณ์ไฮเทค แต่การสนับสนุนที่สำคัญที่สุดของรัสเซียคือเทคโนโลยี tokamak ซึ่งเป็นพื้นฐานของเครื่องปฏิกรณ์ ITER

ประการที่สอง นี่จะเป็นความพยายามขนาดใหญ่ครั้งแรกในการใช้ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในดวงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ประการที่สาม งานทางวิทยาศาสตร์นี้ควรนำมาซึ่งผลลัพธ์เชิงปฏิบัติอย่างมาก และภายในสิ้นศตวรรษนี้ โลกคาดว่าจะมีการปรากฏตัวของต้นแบบแรกของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แสนสาหัสเชิงพาณิชย์

นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าพลาสมาเครื่องแรกในเครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์ทดลองระหว่างประเทศจะมีการผลิตในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2568

เหตุใดชุมชนวิทยาศาสตร์ทั่วโลกจึงเริ่มสร้างเครื่องปฏิกรณ์เช่นนี้ ความจริงก็คือเทคโนโลยีจำนวนมากที่วางแผนจะใช้ในการก่อสร้าง ITER ไม่ได้เป็นของทุกประเทศในคราวเดียว รัฐหนึ่ง แม้แต่รัฐที่มีการพัฒนาขั้นสูงสุดในแง่วิทยาศาสตร์และเทคนิค ก็ไม่สามารถมีเทคโนโลยีระดับสูงสุดของโลกนับร้อยเทคโนโลยีในทุกสาขาที่ใช้ในโครงการเทคโนโลยีขั้นสูงและก้าวหน้าเช่นนี้ในฐานะเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสได้ แต่ ITER ประกอบด้วยเทคโนโลยีที่คล้ายกันหลายร้อยรายการ

รัสเซียก้าวล้ำระดับโลกในด้านเทคโนโลยีเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันมากมาย แต่ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ของญี่ปุ่นก็มีความสามารถพิเศษในด้านนี้เช่นกัน ซึ่งค่อนข้างนำไปใช้ได้ใน ITER

ดังนั้นในช่วงเริ่มต้นของโครงการ ประเทศหุ้นส่วนจึงได้ตกลงกันว่าใครและสิ่งที่จะจัดหาให้กับไซต์งาน และนี่ไม่ควรเป็นเพียงความร่วมมือในด้านวิศวกรรมเท่านั้น แต่ยังเป็นโอกาสสำหรับพันธมิตรแต่ละรายที่จะได้รับเทคโนโลยีใหม่ ๆ จากผู้เข้าร่วมรายอื่นเพื่อพัฒนาตนเองในอนาคต

Andrey Retinger นักข่าวต่างประเทศ

เมื่อเร็ว ๆ นี้สถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีแห่งมอสโกเป็นเจ้าภาพการนำเสนอโครงการ ITER ของรัสเซียซึ่งมีการวางแผนที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสที่ทำงานบนหลักการโทคามัก นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งจากรัสเซียพูดถึงโครงการระหว่างประเทศและการมีส่วนร่วมของนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียในการสร้างวัตถุนี้ Lenta.ru เข้าร่วมการนำเสนอของ ITER และพูดคุยกับหนึ่งในผู้เข้าร่วมโครงการ

ITER (ITER, เครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ระหว่างประเทศ) เป็นโครงการเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสที่ช่วยให้สามารถสาธิตและวิจัยเทคโนโลยีเทอร์โมนิวเคลียร์เพื่อนำไปใช้ต่อไปเพื่อวัตถุประสงค์เชิงสันติและเชิงพาณิชย์ ผู้สร้างโครงการเชื่อว่าฟิวชั่นแสนสาหัสที่ควบคุมได้สามารถกลายเป็นพลังงานแห่งอนาคตและเป็นทางเลือกแทนก๊าซ น้ำมัน และถ่านหินสมัยใหม่ นักวิจัยสังเกตเห็นความปลอดภัย ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และความสามารถในการเข้าถึงเทคโนโลยี ITER เมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานทั่วไป ความซับซ้อนของโครงการเทียบได้กับ Large Hadron Collider; การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างมากกว่าสิบล้านชิ้น

เกี่ยวกับ ITER

แม่เหล็ก Tokamak Toroidal ต้องใช้เส้นใยตัวนำยิ่งยวดยาว 80,000 กิโลเมตร น้ำหนักรวมของพวกเขาถึง 400 ตัน เครื่องปฏิกรณ์จะมีน้ำหนักประมาณ 23,000 ตัน หากเปรียบเทียบ น้ำหนักของหอไอเฟลในปารีสอยู่ที่เพียง 7.3 พันตัน ปริมาตรของพลาสมาในโทคามักจะสูงถึง 840 ลูกบาศก์เมตร ในขณะที่ตัวอย่างเช่นในเครื่องปฏิกรณ์ที่ใหญ่ที่สุดประเภทนี้ที่ทำงานในสหราชอาณาจักร - JET - ปริมาตรจะเท่ากับหนึ่งร้อยลูกบาศก์เมตร

ความสูงของโทคามักอยู่ที่ 73 เมตร โดยจะอยู่เหนือพื้นดิน 60 เมตร และอยู่ด้านล่าง 13 เมตร สำหรับการเปรียบเทียบ ความสูงของหอคอย Spasskaya ของมอสโกเครมลินคือ 71 เมตร แท่นเครื่องปฏิกรณ์หลักจะครอบคลุมพื้นที่ 42 เฮกตาร์ ซึ่งเทียบได้กับพื้นที่สนามฟุตบอล 60 สนาม อุณหภูมิในพลาสมาโทคามักจะสูงถึง 150 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิที่ใจกลางดวงอาทิตย์ถึงสิบเท่า

ในการก่อสร้าง ITER ในช่วงครึ่งหลังของปี 2553 มีการวางแผนที่จะดึงดูดผู้คนได้มากถึงห้าพันคนพร้อมกัน - ซึ่งจะรวมถึงทั้งคนงานและวิศวกรตลอดจนเจ้าหน้าที่ธุรการ ส่วนประกอบต่างๆ ของ ITER จะถูกขนส่งจากท่าเรือใกล้ทะเลเมดิเตอร์เรเนียนไปตามถนนที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษซึ่งมีความยาวประมาณ 104 กิโลเมตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิ้นส่วนที่หนักที่สุดของการติดตั้งจะถูกขนส่งไปตามนั้นซึ่งมีมวลมากกว่า 900 ตันและความยาวจะอยู่ที่ประมาณสิบเมตร ดินมากกว่า 2.5 ล้านลูกบาศก์เมตรจะถูกกำจัดออกจากสถานที่ก่อสร้างของการติดตั้ง ITER

ต้นทุนรวมสำหรับการออกแบบและ งานก่อสร้างมีมูลค่าประมาณ 13 พันล้านยูโร เงินทุนเหล่านี้ได้รับการจัดสรรโดยผู้เข้าร่วมโครงการหลักเจ็ดคนที่เป็นตัวแทนผลประโยชน์ของ 35 ประเทศ สำหรับการเปรียบเทียบ ต้นทุนทั้งหมดในการสร้างและบำรุงรักษา Large Hadron Collider นั้นเกือบครึ่งหนึ่ง และการสร้างและบำรุงรักษาสถานีอวกาศนานาชาตินั้นมีค่าใช้จ่ายมากกว่าเกือบหนึ่งเท่าครึ่ง

โตกมัก

ปัจจุบันในโลกนี้มีสองโครงการที่มีแนวโน้มของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัส: tokamak ( ที่รอยด์ คะวัดด้วย แม่เน่าเสีย ถึง atushki) และตัวเอก ในการติดตั้งทั้งสอง พลาสมาถูกบรรจุไว้โดยสนามแม่เหล็ก แต่ในโทคามักนั้น จะอยู่ในรูปของสายโทรอยด์ซึ่งกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่าน ในขณะที่ในสเตลลาเรเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกเหนี่ยวนำโดยขดลวดภายนอก ในเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสปฏิกิริยาการสังเคราะห์องค์ประกอบหนักจากธาตุเบา (ฮีเลียมจากไอโซโทปไฮโดรเจน - ดิวเทอเรียมและไอโซโทป) เกิดขึ้นตรงกันข้ามกับเครื่องปฏิกรณ์ทั่วไปซึ่งจะเริ่มกระบวนการสลายนิวเคลียสหนักไปเป็นนิวเคลียสที่เบากว่า

รูปถ่าย: ศูนย์วิจัยแห่งชาติ "สถาบัน Kurchatov" / nrcki.ru

กระแสไฟฟ้าในโทคามักยังใช้ในการให้ความร้อนพลาสมาในเบื้องต้นจนถึงอุณหภูมิประมาณ 30 ล้านองศาเซลเซียส การให้ความร้อนเพิ่มเติมนั้นดำเนินการโดยอุปกรณ์พิเศษ

การออกแบบทางทฤษฎีของโทคามักถูกเสนอในปี 1951 โดยนักฟิสิกส์โซเวียต Andrei Sakharov และ Igor Tamm และการติดตั้งครั้งแรกถูกสร้างขึ้นในสหภาพโซเวียตในปี 1954 อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถรักษาพลาสมาให้อยู่ในสภาวะคงตัวได้เป็นเวลานาน และเมื่อถึงกลางทศวรรษ 1960 โลกก็เชื่อมั่นว่าการควบคุมฟิวชันนิวเคลียร์แสนสาหัสโดยใช้โทคามักนั้นเป็นไปไม่ได้

แต่เพียงสามปีต่อมาที่การติดตั้ง T-3 ที่สถาบันพลังงานปรมาณู Kurchatov ภายใต้การนำของ Lev Artsimovich มันเป็นไปได้ที่จะให้ความร้อนพลาสมาจนถึงอุณหภูมิมากกว่าห้าล้านองศาเซลเซียสและคงไว้เป็นเวลาสั้น ๆ เวลา; นักวิทยาศาสตร์จากบริเตนใหญ่ซึ่งเข้าร่วมการทดลองได้บันทึกอุณหภูมิบนอุปกรณ์ของตนไว้ประมาณสิบล้านองศาเซลเซียส หลังจากนั้นความเจริญของ Tokamak อย่างแท้จริงก็เริ่มขึ้นในโลก โดยมีการติดตั้งประมาณ 300 ชิ้นในโลก ซึ่งใหญ่ที่สุดตั้งอยู่ในยุโรป ญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และรัสเซีย

ภาพ: Rfassbind/ wikipedia.org

การจัดการไอเทอร์

อะไรคือพื้นฐานสำหรับความเชื่อมั่นว่า ITER จะสามารถดำเนินการได้ใน 5-10 ปี? การพัฒนาเชิงปฏิบัติและเชิงทฤษฎีมีอะไรบ้าง?

ทางฝั่งรัสเซีย เรากำลังปฏิบัติตามตารางการทำงานที่ระบุไว้และจะไม่ละเมิดตารางดังกล่าว น่าเสียดายที่เราเห็นความล่าช้าบางอย่างในงานที่ดำเนินการโดยผู้อื่น ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในยุโรป มีความล่าช้าบางส่วนในอเมริกาและมีแนวโน้มว่าโครงการจะล่าช้าบ้าง กักตัวแต่ไม่หยุด มีความมั่นใจว่ามันจะได้ผล แนวคิดของโครงการนี้เป็นไปในทางทฤษฎีอย่างสมบูรณ์ มีการคำนวณและเชื่อถือได้ ดังนั้นฉันคิดว่ามันจะได้ผล จะออกมาประกาศผลครบถ้วนหรือไม่...ก็รอดูกันต่อไป

โครงการนี้เป็นโครงการวิจัยมากกว่าหรือไม่?

แน่นอน. ผลลัพธ์ที่ระบุไม่ใช่ผลลัพธ์ที่ได้รับ หากได้รับครบจะยินดีเป็นอย่างยิ่ง

มีเทคโนโลยีใหม่อะไรบ้างที่ปรากฏ กำลังปรากฏ หรือจะปรากฏในโครงการ ITER?

โครงการ ITER ไม่ใช่แค่โครงการที่ซับซ้อนมาก แต่ยังเป็นโครงการที่เครียดมากอีกด้วย เครียดทั้งในแง่ของภาระพลังงาน สภาพการทำงานขององค์ประกอบบางอย่างรวมถึงระบบของเราด้วย ดังนั้นเทคโนโลยีใหม่ ๆ จึงต้องถือกำเนิดขึ้นในโครงการนี้

มีตัวอย่างไหม?

ช่องว่าง. ตัวอย่างเช่น เครื่องตรวจจับเพชรของเรา เราได้พูดคุยถึงความเป็นไปได้ในการใช้เครื่องตรวจจับเพชรบนรถบรรทุกอวกาศ ซึ่งเป็นยานพาหนะนิวเคลียร์ที่ขนส่งวัตถุบางอย่าง เช่น ดาวเทียมหรือสถานีจากวงโคจรหนึ่งไปอีกวงโคจร มีโครงการดังกล่าวสำหรับรถบรรทุกอวกาศ เนื่องจากอุปกรณ์นี้เป็นอุปกรณ์ที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อยู่บนเครื่อง สภาพการทำงานที่ซับซ้อนจึงจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์และการควบคุม ดังนั้นเครื่องตรวจจับของเราจึงสามารถดำเนินการนี้ได้อย่างง่ายดาย ในขณะนี้ยังไม่มีการสนับสนุนหัวข้อการสร้างการวินิจฉัยดังกล่าว หากถูกสร้างขึ้นก็สามารถนำไปใช้ได้ และไม่จำเป็นต้องลงทุนเงินในขั้นตอนการพัฒนา แต่เฉพาะในขั้นตอนการพัฒนาและการนำไปใช้เท่านั้น

อะไรคือส่วนแบ่งของการพัฒนาสมัยใหม่ของรัสเซียในช่วงทศวรรษปี 2000 และ 1990 เมื่อเปรียบเทียบกับการพัฒนาของโซเวียตและตะวันตก?

ส่วนแบ่งการสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์ของรัสเซียต่อ ITER เมื่อเทียบกับระดับโลกนั้นมีขนาดใหญ่มาก ฉันไม่รู้แน่ชัด แต่มันสำคัญมาก เห็นได้ชัดว่าไม่น้อยไปกว่าเปอร์เซ็นต์การมีส่วนร่วมทางการเงินของรัสเซียในโครงการนี้ เนื่องจากมีทีมอื่น ๆ อีกหลายทีม จำนวนมากชาวรัสเซียที่ไปทำงานต่างประเทศในสถาบันอื่น ในญี่ปุ่นและอเมริกา ทุกที่ เราสื่อสารและทำงานร่วมกับพวกเขาเป็นอย่างดี บางส่วนเป็นตัวแทนของยุโรป บางส่วนเป็นตัวแทนของอเมริกา นอกจากนี้ยังมีโรงเรียนวิทยาศาสตร์อยู่ที่นั่นด้วย ดังนั้นไม่ว่าเราจะพัฒนาสิ่งที่เราทำมาก่อนมากขึ้นหรือมากกว่านั้น... ผู้ยิ่งใหญ่คนหนึ่งกล่าวว่า "เรายืนอยู่บนไหล่ของไททัน" ดังนั้นฐานที่พัฒนาขึ้นในสมัยโซเวียตจึงยิ่งใหญ่อย่างปฏิเสธไม่ได้และหากไม่มีเราก็เป็น ไม่มีอะไรที่เราทำไม่ได้ แต่แม้ในขณะนี้เราไม่ได้ยืนนิ่ง แต่เรากำลังเคลื่อนไหว

กลุ่มของคุณทำอะไรที่ ITER กันแน่?

ฉันมีภาคส่วนในแผนก แผนกกำลังพัฒนาการวินิจฉัยหลายอย่าง ภาคของเรากำลังพัฒนาห้องนิวตรอนแนวตั้งโดยเฉพาะ การวินิจฉัยนิวตรอนของ ITER และตัดสินใจ วงกลมใหญ่งานตั้งแต่การออกแบบจนถึงการผลิต และยังดำเนินการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนา โดยเฉพาะเครื่องตรวจจับเพชร เครื่องตรวจจับเพชรเป็นอุปกรณ์พิเศษที่สร้างสรรค์ขึ้นในห้องปฏิบัติการของเรา ก่อนหน้านี้เคยใช้ในสถานประกอบการแสนสาหัสหลายแห่ง ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการหลายแห่งตั้งแต่อเมริกาไปจนถึงญี่ปุ่น สมมติว่าพวกเขาติดตามเรา แต่เรายังคงอยู่ด้านบนต่อไป ขณะนี้เรากำลังสร้างเครื่องตรวจจับเพชรและกำลังจะก้าวไปสู่ระดับการผลิตทางอุตสาหกรรม (การผลิตขนาดเล็ก)

เครื่องตรวจจับเหล่านี้สามารถใช้ในอุตสาหกรรมใดได้บ้าง?

ในกรณีนี้เป็นการวิจัยนิวเคลียร์แสนสาหัส ในอนาคต เราคาดว่าพลังงานนิวเคลียร์จะเป็นที่ต้องการ

เครื่องตรวจจับทำหน้าที่อะไรกันแน่ และวัดอะไร?

นิวตรอน ไม่มีผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่ามากไปกว่านิวตรอน คุณและฉันประกอบด้วยนิวตรอนด้วย

พวกเขาวัดคุณลักษณะอะไรของนิวตรอน?

สเปกตรัม ประการแรก งานเร่งด่วนที่แก้ไขได้ที่ ITER คือการวัดสเปกตรัมพลังงานนิวตรอน นอกจากนี้ยังตรวจสอบจำนวนและพลังงานของนิวตรอนด้วย ภารกิจที่สองเพิ่มเติมเกี่ยวข้องกับพลังงานนิวเคลียร์ เรามีการพัฒนาแบบคู่ขนานที่สามารถวัดนิวตรอนความร้อนซึ่งเป็นพื้นฐานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้ นี่เป็นงานรองสำหรับเรา แต่ก็ยังอยู่ระหว่างการพัฒนานั่นคือเราสามารถทำงานที่นี่ได้และในขณะเดียวกันก็ทำการพัฒนาที่สามารถนำไปใช้ในพลังงานนิวเคลียร์ได้สำเร็จ

คุณใช้วิธีการใดในการวิจัยของคุณ: เชิงทฤษฎี, เชิงปฏิบัติ, การสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์?

ทุกคน: ตั้งแต่คณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน (วิธีฟิสิกส์คณิตศาสตร์) และการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ไปจนถึงการทดลอง การคำนวณประเภทต่างๆ ทั้งหมดที่เราทำได้รับการยืนยันและตรวจสอบโดยการทดลอง เนื่องจากเรามีห้องปฏิบัติการทดลองโดยตรงซึ่งมีเครื่องกำเนิดนิวตรอนที่ทำงานอยู่หลายเครื่อง ซึ่งเราทดสอบระบบที่เราพัฒนาขึ้นเอง

คุณมีเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้งานได้ในห้องทดลองของคุณหรือไม่?

ไม่ใช่เครื่องปฏิกรณ์ แต่เป็นเครื่องกำเนิดนิวตรอน อันที่จริงเครื่องกำเนิดนิวตรอนนั้นเป็นแบบจำลองขนาดเล็กของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่เป็นปัญหา ทุกอย่างเหมือนกันที่นั่น มีเพียงกระบวนการเท่านั้นที่แตกต่างกันเล็กน้อย มันทำงานบนหลักการของตัวเร่งความเร็ว - เป็นลำแสงไอออนบางตัวที่กระทบเป้าหมาย นั่นคือในกรณีของพลาสมา เรามีวัตถุร้อนซึ่งแต่ละอะตอมมีพลังงานสูง และในกรณีของเรา ไอออนที่มีความเร่งเป็นพิเศษจะกระทบกับเป้าหมายที่มีไอออนคล้ายกันอิ่มตัว ปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้น สมมติว่านี่เป็นวิธีหนึ่งที่คุณสามารถทำปฏิกิริยาฟิวชันแบบเดียวกันได้ สิ่งเดียวที่ได้รับการพิสูจน์แล้วคือวิธีนี้ไม่ได้มีประสิทธิภาพสูงนั่นคือคุณจะไม่ได้รับพลังงานเชิงบวก แต่คุณจะได้รับปฏิกิริยาเอง - เราสังเกตปฏิกิริยานี้และอนุภาคและทุกสิ่งที่เข้าไปโดยตรง .

เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน

เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน

อยู่ระหว่างการพัฒนา. (ยุค 80) อุปกรณ์สำหรับรับพลังงานผ่านปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสงที่ นิวเคลียสเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงมาก (=108 K) ขั้นพื้นฐาน ข้อกำหนดที่ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ต้องเป็นไปตามนั้นคือการปล่อยพลังงานอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์มากกว่าการชดเชยต้นทุนพลังงานจากแหล่งภายนอก แหล่งเพื่อรักษาปฏิกิริยา

T.r. มีสองประเภท ประเภทแรกประกอบด้วย TR จำเป็นต้องมีไครเมียจากภายนอก แหล่งที่มาสำหรับการจุดระเบิดของฟิวชั่นแสนสาหัสเท่านั้น ปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเพิ่มเติมได้รับการสนับสนุนโดยพลังงานที่ปล่อยออกมาในพลาสมาระหว่างการฟิวชัน ปฏิกิริยา; ตัวอย่างเช่น ในส่วนผสมดิวทีเรียม-ทริเทียม พลังงานของอนุภาค a ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาจะถูกใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิพลาสมาให้สูง ในโหมดการทำงานแบบอยู่กับที่ T.r. พลังงานที่ถูกส่งโดยอนุภาค a จะชดเชยพลังงานนั้น การสูญเสียจากพลาสมา สาเหตุหลักมาจากการนำความร้อนของพลาสมาและการแผ่รังสี สำหรับ T.r. ประเภทนี้ นำไปใช้ เช่น .

ไปยัง T.r. ประเภทอื่น เครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ที่พลังงานที่ปล่อยออกมาในรูปของอนุภาค a ไม่เพียงพอที่จะรักษาการเผาไหม้ของปฏิกิริยา แต่จำเป็นต้องใช้พลังงานจากแหล่งภายนอก แหล่งที่มา สิ่งนี้เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ที่มีระดับพลังงานสูง การสูญเสียเช่น เปิดกับดักแม่เหล็ก

ต.ร. สามารถสร้างขึ้นบนพื้นฐานของระบบแม่เหล็ก การคุมขังในพลาสมา เช่น โทคามัก แม่เหล็กเปิด กับดัก ฯลฯ หรือระบบที่มีการจำกัดพลาสมาเฉื่อยเมื่อพลาสมาอยู่ เวลาอันสั้นพลังงาน (10-8-10-7 วินาที) ถูกนำมาใช้ (ไม่ว่าจะใช้การแผ่รังสีเลเซอร์ หรือการใช้ลำอิเล็กตรอนหรือไอออนเชิงสัมพัทธภาพ) เพียงพอสำหรับการเกิดและคงไว้ซึ่งปฏิกิริยา ต.ร. ด้วยแม่เหล็ก การกักขังในพลาสมาสามารถทำงานในโหมดกึ่งหยุดนิ่งหรือหยุดนิ่งได้ ในกรณีของการกักขังพลาสมาเฉื่อย T. r. ต้องทำงานในโหมดพัลส์สั้น

ต.ร. โดดเด่นด้วยค่าสัมประสิทธิ์ การขยายกำลัง (ปัจจัยด้านคุณภาพ) Q เท่ากับอัตราส่วนของพลังงานความร้อนที่ได้รับในเครื่องปฏิกรณ์ต่อต้นทุนพลังงานในการผลิต เทอร์มอล T.r. ประกอบด้วยพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการหลอมรวม ปฏิกิริยาในพลาสมาและพลังงานที่ปล่อยออกมาในสิ่งที่เรียกว่า ผ้าห่ม TR - เปลือกพิเศษที่ล้อมรอบพลาสมาซึ่งใช้พลังงานของนิวเคลียสแสนสาหัสและนิวตรอน เทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุดดูเหมือนจะเป็นเทคโนโลยีที่ทำงานบนส่วนผสมดิวทีเรียม-ทริเทียม เนื่องจากมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงกว่าปฏิกิริยาฟิวชันอื่นๆ

ต.ร. สำหรับเชื้อเพลิงดิวทีเรียม - ไอโซโทปอาจเป็น "บริสุทธิ์" หรือไฮบริดก็ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของผ้าห่ม ผ้าห่มของ "บริสุทธิ์" T. r. มีหลี่; ในนั้นภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนทำให้เกิด "การเผาไหม้" ในพลาสมาดิวทีเรียม - ทริเทียมและพลังงานของเทอร์โมนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น ปฏิกิริยาจาก 17.6 ถึง 22.4 MeV ในผ้าห่มของรถไฮบริด T.r. ไม่เพียงแต่ผลิตไอโซโทปเท่านั้น แต่ยังมีหลายโซนที่เมื่อใส่ 238U เข้าไป ก็จะสามารถรับ 239Pu ได้ (ดูเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์) ในเวลาเดียวกัน พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในผ้าห่มเท่ากับประมาณ 140 MeV ต่อหนึ่งเทอร์โมนิวเคลียร์ - ดังนั้นในไฮบริด T. r. เป็นไปได้ที่จะได้รับพลังงานมากกว่าในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ "บริสุทธิ์" ประมาณหกเท่า แต่จะมีกัมมันตภาพรังสีฟิชไซล์อยู่ในเครื่องแรก อินอินสร้างสภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงกับที่มีพิษ เครื่องปฏิกรณ์ฟิชชัน

ทางกายภาพ พจนานุกรมสารานุกรม- - ม.: สารานุกรมโซเวียต. หัวหน้าบรรณาธิการอ.เอ็ม. โปรโครอฟ. 1983 .

เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน

พัฒนาขึ้นในปี 1990 อุปกรณ์สำหรับรับพลังงานผ่านปฏิกิริยาฟิวชันของนิวเคลียสอะตอมแสงที่เกิดขึ้นในพลาสมาที่อุณหภูมิสูงมาก (10 8 K) ขั้นพื้นฐาน ข้อกำหนดที่ T.R. ต้องปฏิบัติตามก็คือการปล่อยพลังงานออกมา ปฏิกิริยาแสนสาหัส(TP) มากกว่าการชดเชยต้นทุนพลังงานจากแหล่งภายนอก แหล่งเพื่อรักษาปฏิกิริยา

T.r. มีสองประเภท ประเภทแรกประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งผลิตพลังงานจากแหล่งภายนอก แหล่งที่มาจำเป็นสำหรับการจุดระเบิด TP เท่านั้น ปฏิกิริยาเพิ่มเติมจะได้รับการสนับสนุนจากพลังงานที่ปล่อยออกมาในพลาสมาที่ TP เป็นต้น ในส่วนผสมดิวเทอเรียม-ทริเทียม พลังงานของอนุภาค a ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาจะถูกใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิสูง ในส่วนผสมของดิวทีเรียมกับ 3 He พลังงานของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาทั้งหมด เช่น อนุภาคและโปรตอน ถูกใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิพลาสมาที่ต้องการ ในโหมดการทำงานแบบอยู่กับที่ T.r. พลังงานที่มีประจุ ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาชดเชยพลังงาน การสูญเสียจากพลาสมามีสาเหตุหลักมาจาก การนำความร้อนและการแผ่รังสีของพลาสมา เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า เครื่องปฏิกรณ์ที่มีการจุดระเบิดของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์แบบยั่งยืนในตัวเอง (ดู เกณฑ์การจุดระเบิด)ตัวอย่างของ T.r.: โทคามัค ผู้เป็นดาวเด่น

ไปยัง T.r. ประเภทอื่น เครื่องปฏิกรณ์รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์ที่พลังงานที่ปล่อยออกมาในพลาสมาในรูปของประจุไม่เพียงพอที่จะรักษาการเผาไหม้ของปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา แต่ต้องการพลังงานจากแหล่งภายนอก แหล่งที่มา เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวมักเรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์ที่รองรับการเผาไหม้ของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ สิ่งนี้เกิดขึ้นในแม่น้ำ T. ซึ่งมีพลังงานสูง การสูญเสียเช่น เปิดแม็ก กับดัก, tokamak, ทำงานในโหมดที่มีความหนาแน่นของพลาสมาและอุณหภูมิต่ำกว่าเส้นโค้งการจุดระเบิด TP เครื่องปฏิกรณ์ทั้งสองประเภทนี้รวมทั้งหมด ประเภทที่เป็นไปได้ T.r. ซึ่งสามารถสร้างขึ้นบนพื้นฐานของระบบที่มีแม่เหล็ก การกักขังพลาสมา (โตคามัก, สเตลลาเรเตอร์, กับดักแม่เหล็กแบบเปิด ฯลฯ) หรือระบบที่มี แรงเฉื่อยพลาสมา

เครื่องปฏิกรณ์ทดลองแสนสาหัสระหว่างประเทศ ITER: 1 - ศูนย์กลาง ; 2 - ผ้าห่ม - ; 3 - พลาสมา; 4 - ผนังสุญญากาศ 5 - ท่อสูบน้ำ; 6- แช่แข็ง; 7- คอยล์ควบคุมแบบแอคทีฟ 8 - คอยล์ทอรอยด์ สนามแม่เหล็ก; 9 - ผนังแรก; 10 - แผ่นเปลี่ยนทาง; 11 - ขดลวดสนามแม่เหล็กโปลอยด์

เครื่องปฏิกรณ์ที่มีการจำกัดพลาสมาเฉื่อยมีลักษณะเฉพาะคือในเวลาอันสั้น (10 -8 -10 -7 วินาที) พลังงานจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์โดยใช้รังสีเลเซอร์หรือลำแสงของอิเล็กตรอนหรือไอออนเชิงสัมพัทธภาพ ซึ่งเพียงพอสำหรับการเกิดและการบำรุงรักษา ทีพี. เครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวจะทำงานในโหมดพัลส์สั้นเท่านั้น ไม่เหมือนเครื่องปฏิกรณ์ที่มีแม่เหล็ก การกักขังในพลาสมาซึ่งสามารถทำงานในโหมดกึ่งหยุดนิ่งหรือหยุดนิ่งได้

ต.ร. โดดเด่นด้วยค่าสัมประสิทธิ์ กำลังรับ (ปัจจัยด้านคุณภาพ) ถามเท่ากับอัตราส่วนของพลังงานความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์ต่อต้นทุนพลังงานในการผลิต พลังงานความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่าง TP ในพลาสมา พลังงานที่นำเข้าสู่พลาสมาเพื่อรักษาอุณหภูมิการเผาไหม้ TP หรือรักษากระแสนิ่งในพลาสมาในกรณีของโทคามัก และพลังงานที่ปล่อยออกมาในพลาสมา พลาสมา

การพัฒนา T.r. ด้วยแม่เหล็ก การเก็บรักษามีความก้าวหน้ามากกว่าระบบกักเก็บเฉื่อย แผนการทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ระหว่างประเทศ เครื่องปฏิกรณ์ ITER tokamak ซึ่งเป็นโครงการที่ได้รับการพัฒนาตั้งแต่ปี 1988 โดยสี่ฝ่าย - สหภาพโซเวียต (ตั้งแต่ปี 1992 รัสเซีย), สหรัฐอเมริกา, ประเทศ Euratom และญี่ปุ่นถูกนำเสนอในรูป ต.ร. มันมี . พารามิเตอร์: รัศมีพลาสมาขนาดใหญ่ 8.1 ม.; รัศมีพลาสมาเล็กโดยเฉลี่ย เครื่องบิน 3 ม. การยืดตัวของส่วนตัดพลาสม่า 1.6; แม็กทอรอยด์ บนแกน 5.7 เทสลา; จัดอันดับพลาสมา 21 MA; ระบุ พลังงานแสนสาหัสด้วยเชื้อเพลิง DT 1500 MW. เครื่องปฏิกรณ์มีร่องรอย ขั้นพื้นฐาน โหนด: ศูนย์กลาง โซลินอยด์ ฉัน,ไฟฟ้า สาขาที่ดำเนินการควบคุมการเพิ่มขึ้นของกระแสและบำรุงรักษาร่วมกับพิเศษ จะมีการเสริมระบบ เครื่องทำความร้อนพลาสม่า ผนังแรก 9, ขอบหันเข้าหาพลาสมาโดยตรงและรับรู้กระแสความร้อนในรูปของการแผ่รังสีและอนุภาคที่เป็นกลาง ผ้าห่ม - การป้องกัน 2, ซึ่งปรากฏการณ์ต่างๆ ส่วนหนึ่งของ T.r. บนเชื้อเพลิงดิวทีเรียม-ไตร-เทียม (DT) เนื่องจากไอโซโทปที่ถูกเผาในพลาสมาจะถูกสร้างซ้ำในผ้าห่ม ต.ร. สำหรับเชื้อเพลิง DT ขึ้นอยู่กับวัสดุของผ้าห่มอาจเป็น "บริสุทธิ์" หรือไฮบริดก็ได้ ผ้าห่มของ "สะอาด" T. r. มีหลี่; ในนั้นภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนแสนสาหัสจะมีการผลิตไอโซโทป: 6 Li +nT+ 4 He+ 4.8 MeV และพลังงาน TP เพิ่มขึ้นจาก 17.6 MeV เป็น 22.4 MeV ในช่องว่าง เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นไฮบริดไม่เพียงแต่ผลิตไอโซโทปเท่านั้น แต่ยังมีโซนที่มีของเสีย 238 U ไว้เพื่อผลิต 239 Pu ในเวลาเดียวกัน พลังงานเท่ากับ 140 MeV ต่อนิวตรอนแสนสาหัสจะถูกปล่อยออกมาในผ้าห่ม T. o. ในลูกผสม T. r. มีความเป็นไปได้ที่จะได้รับพลังงานมากกว่าประมาณหกเท่าต่อเหตุการณ์ฟิวชันเริ่มต้นมากกว่าใน T.R. "บริสุทธิ์" แต่จะเกิดขึ้นในกรณีแรกของกัมมันตรังสีฟิสไซล์ สารจะก่อให้เกิดรังสี มีสภาพแวดล้อมคล้ายสวรรค์ที่มีอยู่ในนั้น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แผนก.

ในต.ร. ด้วยเชื้อเพลิงบนส่วนผสมของ D กับ 3 He จึงไม่มีผ้าห่มเนื่องจากไม่จำเป็นต้องสร้างไอโซโทปซ้ำ: D + 3 He 4 He (3.6 MeV) + p (14.7 MeV) และพลังงานทั้งหมดจะถูกปล่อยออกมาใน แบบฟอร์มการเรียกเก็บเงิน ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา การแผ่รังสี การป้องกันถูกออกแบบมาเพื่อดูดซับพลังงานของนิวตรอนและกัมมันตภาพรังสี การแผ่รังสีและการลดความร้อนและการแผ่รังสีจะไหลไปยังแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ระบบให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้สำหรับการทำงานแบบอยู่กับที่ ขดลวดแม่เหล็กทอรอยด์ สาขา 8 ทำหน้าที่สร้างแม่เหล็กวงแหวน สนามและถูกสร้างเป็นตัวนำยิ่งยวดโดยใช้ตัวนำยิ่งยวด Nb 3 Sn และเมทริกซ์ทองแดงที่ทำงานที่อุณหภูมิฮีเลียมเหลว (4.2 K) การพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อให้ได้ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงอาจทำให้สามารถลดการระบายความร้อนของคอยล์ด้วยฮีเลียมเหลวและเปลี่ยนไปใช้มากขึ้น วิธีราคาถูกการระบายความร้อน เช่น ไนโตรเจนเหลว. การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์จะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ คอยล์สนามโปลอยด์ 11 ยังเป็นตัวนำยิ่งยวดและแมกนีเซียมอีกด้วย สนามกระแสพลาสมาจะสร้างสมดุลของสนามแม่เหล็กโพลอยด์ ช่องที่มีโปลอยด์หนึ่งหรือสองศูนย์ d i v er t o r 10, ทำหน้าที่ขจัดความร้อนออกจากพลาสมาในรูปของประจุไหล อนุภาคและสำหรับการสูบผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่ทำให้เป็นกลางบนแผ่นไดเวอร์เตอร์: ฮีเลียมและโปรเทียม ในต.ร. ด้วยเชื้อเพลิง D 3 He แผ่นเปลี่ยนทิศทางสามารถทำหน้าที่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบของระบบการแปลงพลังงานที่ชาร์จโดยตรง ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเป็นไฟฟ้า ไครโอสแตท 6 ทำหน้าที่ทำความเย็นขดลวดตัวนำยิ่งยวดให้เหลืออุณหภูมิฮีเลียมเหลวหรืออุณหภูมิที่สูงขึ้น เมื่อใช้ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงขั้นสูง ห้องสุญญากาศ 4 และการปั๊มหมายถึง 5 ได้รับการออกแบบเพื่อให้ได้สุญญากาศสูงในห้องทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งจะสร้างพลาสมา 3, และในปริมาตรเสริมทั้งหมด รวมถึงไครโอสแตตด้วย

ในขั้นตอนแรกสู่การสร้างพลังงานแสนสาหัส มีการเสนอเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสที่ทำงานบนส่วนผสม DT เนื่องจากมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงกว่าปฏิกิริยาฟิวชันอื่นๆ ในอนาคต มีการพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการสร้าง T.r. ที่มีกัมมันตภาพรังสีต่ำ บนส่วนผสมของ D กับ 3 He โดยที่เบส พลังงานมีประจุ ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา และนิวตรอนจะปรากฏเฉพาะในปฏิกิริยา DD และ DT ในระหว่างที่ไอโซโทปหมดสภาพในปฏิกิริยา DD ส่งผลให้ไบโอล อันตราย เห็นได้ชัดว่าสามารถลดลงได้สี่ถึงห้าลำดับความสำคัญเมื่อเทียบกับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิชชัน ไม่จำเป็นต้องใช้ทางอุตสาหกรรม การประมวลผลกัมมันตภาพรังสี วัสดุและการขนส่ง การกำจัดวัสดุกัมมันตภาพรังสีนั้นง่ายขึ้นในเชิงคุณภาพ ของเสีย. อย่างไรก็ตาม แนวโน้มการสร้าง TR ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในอนาคต บนส่วนผสมของดีกับ 3 ไม่ซับซ้อนด้วยปัญหาวัตถุดิบ : จากธรรมชาติ ความเข้มข้นของไอโซโทป 3 He บนโลกคือส่วนต่อล้านของไอโซโทป 4 He ดังนั้นจึงเกิดคำถามที่ยากขึ้นในการได้มาซึ่งวัตถุดิบ เช่น โดยการนำมันมาจากดวงจันทร์

ITER - เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสระหว่างประเทศ (ITER)

การใช้พลังงานของมนุษย์มีการเติบโตทุกปี ซึ่งผลักดันภาคส่วนพลังงานไปสู่การพัฒนาอย่างแข็งขัน ดังนั้นด้วยการเกิดขึ้นของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ปริมาณพลังงานที่สร้างขึ้นทั่วโลกจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งทำให้สามารถใช้พลังงานได้อย่างปลอดภัยสำหรับทุกความต้องการของมนุษยชาติ ตัวอย่างเช่น 72.3% ของการผลิตไฟฟ้าในฝรั่งเศสมาจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ในยูเครน - 52.3% ในสวีเดน - 40.0% ในสหราชอาณาจักร - 20.4% ในรัสเซีย - 17.1% อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีไม่หยุดนิ่ง และเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานเพิ่มเติมของประเทศในอนาคต นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานในโครงการนวัตกรรมหลายโครงการ ซึ่งหนึ่งในนั้นคือ ITER (เครื่องปฏิกรณ์ทดลองเทอร์โมนิวเคลียร์ระหว่างประเทศ)

แม้ว่าความสามารถในการทำกำไรของการติดตั้งนี้ยังคงเป็นปัญหาอยู่ ตามผลงานของนักวิจัยหลายคน การสร้างและการพัฒนาเทคโนโลยีฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ควบคุมในเวลาต่อมาอาจส่งผลให้เกิดแหล่งพลังงานที่ทรงพลังและปลอดภัย มาดูกันบ้างครับ ด้านบวกการติดตั้งที่คล้ายกัน:

• เชื้อเพลิงหลักของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสคือไฮโดรเจนซึ่งหมายถึงเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ไม่มีวันหมดสิ้น
• การผลิตไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้จากการแปรรูป น้ำทะเลซึ่งมีให้บริการในประเทศส่วนใหญ่ จากนี้ไปจะไม่สามารถเกิดการผูกขาดทรัพยากรเชื้อเพลิงได้
• ความน่าจะเป็นของการระเบิดฉุกเฉินระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสนั้นน้อยกว่าในระหว่างการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มาก ตามที่นักวิจัยระบุว่า แม้ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ การปล่อยรังสีจะไม่เป็นอันตรายต่อประชากร ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องอพยพ
• เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันต่างจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ตรงที่จะผลิตกากกัมมันตภาพรังสีซึ่งมีครึ่งชีวิตสั้น ซึ่งหมายความว่ามันจะสลายตัวเร็วขึ้น นอกจากนี้ยังไม่มีผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ในเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัส
• เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันไม่ต้องการวัสดุที่ใช้สำหรับอาวุธนิวเคลียร์เช่นกัน สิ่งนี้จะช่วยลดความเป็นไปได้ในการปกปิดการผลิตอาวุธนิวเคลียร์โดยการแปรรูปวัสดุตามความต้องการของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัส - มุมมองจากภายใน

อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อบกพร่องทางเทคนิคหลายประการที่นักวิจัยพบอยู่ตลอดเวลา

ตัวอย่างเช่นเชื้อเพลิงรุ่นปัจจุบันที่นำเสนอในรูปแบบของส่วนผสมของดิวเทอเรียมและไอโซโทปจำเป็นต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ตัวอย่างเช่น ในตอนท้ายของการทดสอบชุดแรกที่เครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์ JET ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่ใหญ่ที่สุดจนถึงปัจจุบัน เครื่องปฏิกรณ์มีกัมมันตภาพรังสีมากจนต้องมีการพัฒนาระบบบำรุงรักษาหุ่นยนต์พิเศษเพิ่มเติมเพื่อทำการทดลองให้เสร็จสิ้น ปัจจัยที่น่าผิดหวังอีกประการหนึ่งในการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสคือประสิทธิภาพ - 20% ในขณะที่ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์อยู่ที่ 33-34% และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนคือ 40%

การสร้างโครงการ ITER และการเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์

โครงการ ITER มีอายุย้อนไปถึงปี 1985 เมื่อใด สหภาพโซเวียตเสนอให้มีการสร้าง tokamak ซึ่งเป็นห้องวงแหวนที่มีขดลวดแม่เหล็กซึ่งสามารถจับพลาสมาโดยใช้แม่เหล็กได้ ทำให้เกิดสภาวะที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่น ในปี 1992 ได้มีการลงนามข้อตกลงสี่ฝ่ายเกี่ยวกับการพัฒนา ITER โดยมีสหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกา รัสเซีย และญี่ปุ่น ในปี 1994 สาธารณรัฐคาซัคสถานเข้าร่วมโครงการในปี 2544 - แคนาดาในปี 2546 - เกาหลีใต้และจีนในปี 2548 - อินเดีย ในปี พ.ศ. 2548 ได้มีการกำหนดสถานที่สำหรับการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ - ศูนย์วิจัยพลังงานนิวเคลียร์ Cadarache ประเทศฝรั่งเศส

การก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์เริ่มต้นด้วยการเตรียมหลุมสำหรับวางรากฐาน ดังนั้นพารามิเตอร์ของหลุมคือ 130 x 90 x 17 เมตร โทคามักคอมเพล็กซ์ทั้งหมดจะมีน้ำหนัก 360,000 ตัน โดยโทคามัก 23,000 ตันเอง

องค์ประกอบต่างๆ ของ ITER complex จะได้รับการพัฒนาและส่งมอบไปยังสถานที่ก่อสร้างจากทั่วทุกมุมโลก ดังนั้นในปี 2559 ตัวนำบางส่วนสำหรับคอยล์โปลอยด์จึงได้รับการพัฒนาในรัสเซีย จากนั้นจึงถูกส่งไปยังประเทศจีน ซึ่งจะผลิตคอยล์เอง

เห็นได้ชัดว่างานขนาดใหญ่ดังกล่าวไม่ใช่เรื่องง่ายเลยในการจัดระเบียบ หลายประเทศล้มเหลวในการดำเนินการตามกำหนดการของโครงการซ้ำแล้วซ้ำเล่า ซึ่งส่งผลให้การเปิดตัวเครื่องปฏิกรณ์ถูกเลื่อนออกไปอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นตามข้อความในเดือนมิถุนายนของปีที่แล้ว (2559): “มีการวางแผนการรับ plasma ตัวแรกในเดือนธันวาคม 2568”

กลไกการทำงานของ ITER tokamak

คำว่า "tokamak" มาจากคำย่อของรัสเซีย ซึ่งแปลว่า "ห้องวงแหวนที่มีขดลวดแม่เหล็ก"

หัวใจของโทคามัคคือห้องสุญญากาศที่มีรูปทรงพรู ภายในภายใต้อุณหภูมิและความดันที่รุนแรง ก๊าซเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะกลายเป็นพลาสมา ซึ่งเป็นก๊าซร้อนที่มีประจุไฟฟ้า ดังที่ทราบกันดีว่าสสารของดาวฤกษ์นั้นแสดงด้วยพลาสมา และปฏิกิริยาแสนสาหัสในแกนกลางสุริยะเกิดขึ้นอย่างแม่นยำภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิและความดันสูงขึ้น เงื่อนไขที่คล้ายกันสำหรับการก่อตัว การกักเก็บ การบีบอัด และการให้ความร้อนของพลาสมานั้นถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่อยู่รอบภาชนะสุญญากาศ อิทธิพลของแม่เหล็กจะจำกัดพลาสมาร้อนจากผนังของภาชนะ

ก่อนเริ่มกระบวนการ อากาศและสิ่งสกปรกจะถูกกำจัดออกจากห้องสุญญากาศ จากนั้นระบบแม่เหล็กที่จะช่วยควบคุมพลาสมาจะถูกชาร์จและนำเชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซเข้ามา เมื่อกระแสไฟฟ้าแรงสูงไหลผ่านถัง ก๊าซจะถูกแยกตัวทางไฟฟ้าและกลายเป็นไอออน (นั่นคือ อิเล็กตรอนออกจากอะตอม) และก่อตัวเป็นพลาสมา

เมื่ออนุภาคพลาสมาถูกกระตุ้นและชนกัน พวกมันก็เริ่มร้อนขึ้นเช่นกัน วิธีการช่วยเหลือการให้ความร้อนช่วยให้พลาสมามีอุณหภูมิหลอมละลาย (150 ถึง 300 ล้าน°C) อนุภาคที่ถูก "ตื่นเต้น" ในระดับนี้สามารถเอาชนะแรงผลักแม่เหล็กไฟฟ้าตามธรรมชาติเมื่อชนกัน โดยปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลอันเป็นผลจากการชนดังกล่าว

การออกแบบ tokamak ประกอบด้วยองค์ประกอบดังต่อไปนี้:

ถังสุญญากาศ

(“โดนัท”) คือห้องวงแหวนที่ทำจากสแตนเลส เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่คือ 19 ม. ตัวเล็กคือ 6 ม. และสูง 11 ม. ปริมาตรของห้องคือ 1,400 ม. 3 และน้ำหนักมากกว่า 5,000 ตัน น้ำหล่อเย็นจะไหลเวียนระหว่างผนังซึ่งจะเป็นน้ำกลั่น เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของน้ำ ผนังด้านในของห้องจึงได้รับการปกป้องจาก รังสีกัมมันตภาพรังสีใช้ผ้าห่ม

ผ้าห่ม

(“ผ้าห่ม”) – ประกอบด้วยชิ้นส่วน 440 ชิ้นที่ครอบคลุมพื้นผิวด้านในของห้อง พื้นที่จัดเลี้ยงรวม 700 ตร.ม. แต่ละชิ้นส่วนเป็นคาสเซ็ตต์ชนิดหนึ่ง ตัวเครื่องทำจากทองแดง ส่วนผนังด้านหน้าสามารถถอดออกได้และทำจากเบริลเลียม พารามิเตอร์ของคาสเซ็ตคือ 1x1.5 ม. และมวลไม่เกิน 4.6 ตัน คาสเซ็ตเบริลเลียมดังกล่าวจะทำให้นิวตรอนพลังงานสูงที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาช้าลง ในระหว่างการกลั่นกรองนิวตรอน ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาและกำจัดออกไปโดยระบบทำความเย็น ควรสังเกตว่าฝุ่นเบริลเลียมที่เกิดขึ้นจากการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์สามารถทำให้เกิดโรคร้ายแรงที่เรียกว่าเบริลเลียมและยังมีฤทธิ์เป็นสารก่อมะเร็งอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ จึงมีการพัฒนามาตรการรักษาความปลอดภัยที่เข้มงวดในบริเวณคอมเพล็กซ์

โตกมักในส่วน. สีเหลือง - โซลินอยด์, สีส้ม - แม่เหล็กสนามวงแหวน (TF) และสนามโปโลลอยด์ (PF), สีน้ำเงิน - ผ้าห่ม, สีฟ้าอ่อน - VV - ภาชนะสุญญากาศ, สีม่วง - ไดเวอร์เตอร์

(“ที่เขี่ยบุหรี่”) ประเภทโปลอยด์เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่หลักในการ "ทำความสะอาด" พลาสมาของสิ่งสกปรกอันเป็นผลมาจากการให้ความร้อนและปฏิสัมพันธ์ของผนังห้องที่ปูด้วยผ้าห่มด้วย เมื่อสารปนเปื้อนดังกล่าวเข้าสู่พลาสมา พวกมันจะเริ่มแผ่รังสีอย่างเข้มข้น ส่งผลให้เกิดการสูญเสียรังสีเพิ่มเติม ตั้งอยู่ที่ด้านล่างของ tokomak และใช้แม่เหล็กเพื่อควบคุมพลาสมาชั้นบน (ซึ่งมีการปนเปื้อนมากที่สุด) เข้าไปในห้องทำความเย็น ที่นี่พลาสมาจะเย็นลงและกลายเป็นก๊าซ หลังจากนั้นจะถูกปั๊มกลับออกจากห้อง ฝุ่นเบริลเลียมหลังจากเข้าไปในห้องแล้ว แทบจะไม่สามารถกลับคืนสู่พลาสมาได้ ดังนั้นการปนเปื้อนในพลาสมาจึงยังคงอยู่บนพื้นผิวเท่านั้นและไม่สามารถเจาะลึกลงไปได้

ไครโอสแตท

- ส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดของ tokomak ซึ่งเป็นเปลือกสแตนเลสที่มีปริมาตร 16,000 ม. 2 (29.3 x 28.6 ม.) และมวล 3,850 ตัน องค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบจะอยู่ภายในตู้แช่แข็งและทำหน้าที่เอง เป็นเครื่องกั้นระหว่างโทกามัคกับ สภาพแวดล้อมภายนอก- บนผนังด้านในจะมีตะแกรงระบายความร้อนโดยการหมุนเวียนไนโตรเจนที่อุณหภูมิ 80 เคลวิน (-193.15 °C)

ระบบแม่เหล็ก

– ชุดขององค์ประกอบที่ทำหน้าที่กักเก็บและควบคุมพลาสมาภายในภาชนะสุญญากาศ เป็นชุดประกอบด้วย 48 องค์ประกอบ:

• คอยล์สนามแบบ Toroidal ตั้งอยู่นอกห้องสุญญากาศและภายในตัวแช่แข็ง พวกมันถูกนำเสนอเป็น 18 ชิ้น แต่ละชิ้นมีขนาด 15 x 9 ม. และมีน้ำหนักประมาณ 300 ตัน ขดลวดเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กขนาด 11.8 เทสลารอบพลาสมาทอรัสและกักเก็บพลังงานได้ 41 กิกะจูล
• คอยล์สนามโปลอยด์ – ตั้งอยู่ด้านบนของคอยล์สนามโทรอยด์และภายในไครโอสแตต คอยล์เหล่านี้มีหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กที่แยกมวลพลาสมาออกจากผนังห้องและบีบอัดพลาสมาเพื่อให้ความร้อนแบบอะเดียแบติก จำนวนคอยล์ดังกล่าวคือ 6 คอยล์สองอันมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 24 ม. และมีมวล 400 ตัน ที่เหลืออีกสี่อันนั้นค่อนข้างเล็กกว่า
• โซลินอยด์ส่วนกลางอยู่ที่ส่วนด้านในของห้องวงแหวนหรืออยู่ใน "รูโดนัท" หลักการทำงานของมันคล้ายกับหม้อแปลงไฟฟ้าและงานหลักคือกระตุ้นกระแสอุปนัยในพลาสมา
• คอยล์แก้ไขจะอยู่ภายในภาชนะสุญญากาศ ระหว่างผ้าห่มและผนังห้อง หน้าที่ของพวกเขาคือรักษารูปร่างของพลาสมา ซึ่งสามารถ "โป่ง" ในพื้นที่ได้ และแม้แต่สัมผัสผนังของภาชนะได้ ช่วยให้คุณลดระดับปฏิสัมพันธ์ของผนังห้องกับพลาสมาและลดระดับการปนเปื้อนและยังช่วยลดการสึกหรอของห้องด้วย

โครงสร้างของคอมเพล็กซ์ ITER

การออกแบบ tokamak ที่อธิบายไว้ข้างต้น “โดยสรุป” เป็นกลไกนวัตกรรมที่ซับซ้อนสูงซึ่งประกอบขึ้นด้วยความพยายามของหลายประเทศ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ดำเนินการได้เต็มรูปแบบ จำเป็นต้องมีอาคารทั้งหลังที่ตั้งอยู่ใกล้กับโทคามัค ในหมู่พวกเขา:

• ระบบควบคุม การเข้าถึงข้อมูล และการสื่อสาร – CODAC ตั้งอยู่ในอาคารหลายหลังของคอมเพล็กซ์ ITER
• การจัดเก็บน้ำมันเชื้อเพลิงและระบบเชื้อเพลิง - ทำหน้าที่ส่งน้ำมันเชื้อเพลิงไปยังโตคามัก
• ระบบสุญญากาศ - ประกอบด้วยปั๊มสุญญากาศมากกว่าสี่ร้อยปั๊ม ซึ่งมีหน้าที่สูบผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ รวมถึงสารปนเปื้อนต่าง ๆ ออกจากห้องสุญญากาศ
• ระบบไครโอเจนิกส์ – แสดงโดยวงจรไนโตรเจนและฮีเลียม วงจรฮีเลียมจะทำให้อุณหภูมิในโทคามักเป็นปกติ งาน (และอุณหภูมิด้วย) ซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่เป็นพัลส์ วงจรไนโตรเจนจะทำให้แผงป้องกันความร้อนของไครโอสแตตและวงจรฮีเลียมเย็นลง นอกจากนี้ยังจะมีระบบระบายความร้อนด้วยน้ำซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อลดอุณหภูมิของผนังผ้าห่ม
• แหล่งจ่ายไฟ โตคามักต้องใช้พลังงานประมาณ 110 เมกะวัตต์ในการ งานถาวร- เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ สายไฟยาวหนึ่งกิโลเมตรจะถูกติดตั้งและเชื่อมต่อกับเครือข่ายอุตสาหกรรมของฝรั่งเศส เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การระลึกว่าศูนย์ทดลองของ ITER ไม่ได้มีไว้สำหรับการผลิตพลังงาน แต่ใช้งานได้เฉพาะในความสนใจทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น

เงินทุนของ ITER

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แสนสาหัสระหว่างประเทศ ITER เป็นกิจการที่ค่อนข้างแพง ซึ่งประเมินในตอนแรกว่ามีมูลค่า 12 พันล้านดอลลาร์ โดยรัสเซีย สหรัฐอเมริกา เกาหลี จีน และอินเดียคิดเป็น 1/11 ของปริมาณ ญี่ปุ่นคิดเป็น 2/11 และสหภาพยุโรปเป็น 4 /11 . จำนวนนี้เพิ่มขึ้นในภายหลังเป็น 15 พันล้านดอลลาร์ เป็นที่น่าสังเกตว่าการจัดหาเงินทุนเกิดขึ้นจากการจัดหาอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับคอมเพล็กซ์ซึ่งได้รับการพัฒนาในแต่ละประเทศ ดังนั้น รัสเซียจึงจัดหาผ้าห่ม อุปกรณ์ทำความร้อนด้วยพลาสมา และแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด

มุมมองโครงการ

ในขณะนี้ การก่อสร้าง ITER complex และการผลิตส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับ tokamak กำลังดำเนินการอยู่ หลังจากการวางแผนเปิดตัว tokamak ในปี 2025 การทดลองต่างๆ จะเริ่มต้นขึ้น โดยพิจารณาจากผลลัพธ์ที่ต้องมีการปรับปรุงจะถูกบันทึกไว้ หลังจากประสบความสำเร็จในการเดินเครื่องของ ITER ก็มีแผนจะสร้างโรงไฟฟ้าที่ใช้ความร้อนนิวเคลียร์ฟิวชั่นที่เรียกว่า DEMO (DEMOnstration Power Plant) เป้าหมายของ DEMo คือการแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่เรียกว่า "เสน่ห์เชิงพาณิชย์" ของพลังฟิวชัน หาก ITER สามารถสร้างพลังงานได้เพียง 500 MW DEMO จะสามารถสร้างพลังงานได้อย่างต่อเนื่องที่ 2 GW

อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าสถานที่ทดลองของ ITER จะไม่ผลิตพลังงาน และจุดประสงค์คือการได้รับผลประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์ล้วนๆ และดังที่คุณทราบการทดลองทางกายภาพครั้งนี้ไม่เพียงแต่สามารถตอบสนองความคาดหวังเท่านั้น แต่ยังนำความรู้และประสบการณ์ใหม่มาสู่มนุษยชาติอีกด้วย