Энергаз2
Аналитика - Генерация энергии

Сделан еще один «шажочек» на пути к энергобезопасности планеты


22.11.08 16:58
В исследовательской лаборатории Oak Ridge (США), участвующей в международном проекте создания термоядерного реактора (ITER), разработана уникальная сталь, превосходящая прочность ранее известных сталей на 70%!

В проекте создания первого в мире промышленного термоядерного реактора (стоимость которого оценивается в 12 млрд. долл.), способного в будущем решить энергетические проблемы человечества, участвуют сотни научных центров и тысячи ученых всего мира. Основная задача проекта – на практике подтвердить технологическую возможность контролируемой термоядерной реакции. Главным препятствием, из-за которого термоядерный реактор долгое время считался несбыточной мечтой физиков, является высокая температура процесса.

Для достижения энергетической эффективности процесса топливо (которым являются изотопы водорода - дейтерий и тритий) должно быть нагрето до температуры превышающей температуру недр Солнца в 5 раз (то есть до 100 млн. градусов Цельсия). При такой температуре смесь дейтерия и трития превращается в полностью ионизированную высокотемпературную плазму, состоящую из положительно заряженных ядер дейтерия и трития, а также электронов.

Уравнение термоядерной реакции

Уравнение термоядерной реакции

Первый в мире термоядерный реактор строится в исследовательском центре Кадараш (Cadarache) на Лазурном берегу во Франции. Различные компоненты реактора разрабатываются и производятся в США, Китае, Европейском союзе, Индии, Японии, Корее и России. В основе проекта лежит концепция «Токамак», разработанная еще 1951 году в Советском Союзе Игорем Евгеньевичем Таммом и Андреем Дмитриевичем Сахаровым. Электрическая мощность всей установки составит 500 МВт.

Википедия: Токамак — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы. Плазма удерживается не стенками камеры, которые не способны выдержать её температуру, а специально создаваемым магнитным полем. Особенностью токамака является использование электрического тока, протекающего через плазму для создания полоидального поля, необходимого для равновесия плазмы. Этим он отличается от стелларатора, в котором и тороидальное и полоидальное поле создается с помощью магнитных катушек.

новый-4_1.jpgДля того, чтобы реактор ITER стал реальностью потребуется несколько сотен тонн стали со сверх свойствами. Сталей способных выдерживать температуры, существующие вокруг зоны термоядерной реакции, до недавнего времени просто не существовало. В октябре 2008 года было официально объявлено о том, что задача разработки сверх стали решена. Эта работа была доверена одному из ведущих исследовательских центров Департамента Энергетики США - Oak Ridge National Laboratory (шт. Теннеси). Работу возглавил Jeremy Busby.

Jeremy Busby ( руководитель работ) проводит опыт с новой сталью

На фото: Jeremy Busby ( руководитель работ) проводит опыт с новой сталью (Источник: DOE/Oak Ridge National Laboratory)

В интервью для официального сайта лаборатории г-н Busby не раскрывает секретов создания сверх стали. Известно лишь, что усилия ученых были направлены на совершенствование микроструктуры стали с целью повышения ее сопротивляемости излому и растяжению, улучшения коррозионной стойкости и радиационной непроницаемости.

Г-н Busby признается, что добиться успеха ученым помогли современные методы моделирования и мощнейший вычислительный центр Oak Ridge National Laboratory (в лаборатории установлен самый быстрый научный суперкомпьютер в мире).

Касаясь вопроса дальнейшего совершенствования технологии, г-н Busby сказал: «Проектом ITER предусмотрено, что Соединенные Штаты должны поставить около 100 сверхпрочных металлических защитных экранов, весом 3-4 тонны каждый. Экраны крайне сложны в изготовлении, они имеют столько отверстий различного назначения, что при их выполнении теряется до 30% веса заготовки. Чтобы упростить и ускорить изготовление экранов, мы планируем использовать литье. При литье можно было бы получать экраны необходимой формы с готовыми отверстиями. Однако, литые детали обладают меньшей прочностью. Чтобы это предотвратить, мы пытаемся усовершенствовать процесс. Применение литья и отказ от механической обработки заготовок, по предварительным оценкам, удешевят экраны на 20-40%, что составит значительную сумму».

Справка:

Ядерные реакции синтеза легких элементов – источник энергии Солнца, потенциальная энергетическая возможность человечества в условиях стоящих перед ним энергетических вызовов.

Проблема овладения энергией реакции синтеза в мирных целях получила название Управляемый термоядерный синтез. Наиболее доступной (в смысле осуществимости) является реакция слияния (синтеза) ядер изотопов водорода – дейтерия и трития.

В земных условиях для энергетически выгодной термоядерной реакции топливо (дейтерий и тритий) должно быть нагрето до температуры превышающей температуру недр Солнца в 5 раз. При этом смесь дейтерия и трития превращается в полностью ионизированную высокотемпературную плазму, состоящую из положительно заряженных ядер дейтерия и трития и электронов.

Дейтерий содержится в обычной воде и технология его получения из воды хорошо отработана. Тритий практически отсутствует на Земле, но его можно получить, если нейтрон провзаимодействует с литием (Li6), введенном в состав теплоносителя.

Таким образом, в конечном итоге топливом для термоядерного реактора является дейтерий и литий.

Достоинства термоядерной энергетики:

  • неограниченные запасы топлива;
  • экологически безопасные технологии;
  • возможность размещения реактора в любом месте (отсутствие привязки к конкретному месту).

Схема рактора ИТЭР

Источник: буклет "Международный Проект ИТЭР"







О проекте Размещение рекламы на портале Баннеры и логотипы "Energyland.info"
Яндекс цитирования         Яндекс.Метрика