Зростання споживання енергії зростає з роками в міру розвитку енергетичної революції. Зростання світового споживання породжує потребу в пошуку нових, більш ефективних і стійких варіантів отримання енергії. У цьому контексті ядерний синтез Він представлений як альтернатива з величезним потенціалом виробництва енергії. Однак наразі він не існує на промисловому рівні через великі технічні проблеми. Однією з найпередовіших спроб розробки цієї технології є Проект ІТЕР (Міжнародний термоядерний експериментальний реактор), міжнародна програма, яка прагне продемонструвати життєздатність ядерного синтезу.
У цій статті ми розповімо, з чого складається програма ІТЕР, яка її основна мета та останні новини про її розвиток.
Що таке ІТЕР
El ІТЕР Це один із найбільших і найскладніших наукових проектів у світі. Це експериментальний термоядерний реактор, який намагається відтворити процеси, що відбуваються в всередині Сонця та інших зірок, де злиття атомів водню генерує енергію. У такому реакторі, як ITER, реакції синтезу відбуваються в контрольованому середовищі з екстремальними матеріалами та температурами, які намагаються імітувати умови сонячного ядра, генеруючи значну кількість енергії.
Ядерний синтез зазвичай складається з об'єднання двох легких атомів дейтерій y тритію, щоб утворити важчий (гелій) і вивільнити велику кількість енергії в процесі. Ця енергія набагато більша, ніж енергія, отримана в результаті ядерного поділу, який зараз використовується на звичайних атомних станціях. ITER використовує систему магнітного утримання через пристрій, відомий як «токамак». Цей реактор має форму тороїда (пончика) і використовує потужні надпровідні магніти для концентрації гарячої плазми, необхідної для реакцій термоядерного синтезу, без її контакту зі стінками реактора.
Одним із великих технологічних завдань проекту ІТЕР є досягнення температури близько 150 мільйонів градусів Цельсія, приблизно в 10 разів вище, ніж у ядра Сонця. Цей рівень температури необхідний для злиття ізотопів водню в контрольованих умовах. Мета ITER — продемонструвати, що ядерний синтез не тільки можливий, але й може стати комерційно життєздатним джерелом енергії в майбутньому.
Енергія, яку можна отримати за допомогою ядерного синтезу, може бути практично невичерпний, оскільки основні види палива, дейтерій і тритій, є відносно багатими. Дейтерій можна добути з морської води, а тритій можна отримати з літію, матеріалу, який також поширений на планеті.
ІТЕР, Кадараш та Іспанія
ІТЕР будується Кадараш, на півдні Франції, дослідницький центр з довгою історією ядерних досліджень. З моменту створення цього гігантського проекту співпрацювали 35 країн, включаючи Європейський Союз, Сполучені Штати, Китай, Індію, Японію, Росію та Південну Корею.
Початковий бюджет на його будівництво становив близько 5.000 10 мільйонів євро, хоча ці цифри можуть значно зрости в міру просування проекту. За оцінками, будівництво ІТЕР займе близько 20 років, а його експлуатація триватиме ще щонайменше XNUMX років. Протягом цього періоду головною метою буде продемонструвати, що можна створити a великомасштабна термоядерна електростанція, здатний генерувати більше енергії, ніж споживає.
Іспанія також відіграє важливу роль у проекті ІТЕР. З 2007 року штаб-квартира Європейського термоядерного агентства знаходиться в Барселоні, де більша частина зусиль координується між європейськими інженерами, науковцями та адміністраторами, залученими до проекту. Іспанія бере активну участь у дослідженні та розробці сучасних матеріалів для реактора, на додаток до співпраці в розробці систем дистанційного керування та розширеної діагностики для моніторингу та керування роботою токамака.
Переваги ядерного синтезу
Розвиток ядерного синтезу має кілька переваг, які роблять його дуже привабливим енергетичним варіантом:
- Нульові викиди парникових газів: На відміну від викопного палива, термоядерні електростанції під час роботи не викидають в атмосферу вуглекислий газ або забруднюючі речовини.
- Безпека: Ядерний синтез не становить такого ж ризику, як ядерний поділ. У разі виходу з ладу реактора реакції припинилися б природним шляхом без катастрофічних наслідків, подібних до тих, що можуть виникнути на заводі з ядерним розщепленням.
- Рясне паливо: Як згадувалося, дейтерій можна легко отримати з морської води, а тритій можна виробити з літію, що забезпечує майже необмежену кількість палива.
- Менше утворення радіоактивних відходів: Хоча ядерний синтез утворює деякі відходи, вони набагато менші та менш небезпечні, ніж ті, що утворюються в результаті поділу. Відходи термоядерного синтезу стають нешкідливими протягом кількох десятиліть, тоді як відходи ділення можуть залишатися радіоактивними тисячі років.
Останні новини та технологічні досягнення
В останні роки ITER досяг вирішального етапу. У 2012 році французька влада отримала ліцензію на будівництво, а в 2014 році почалися роботи зі складання ключових частин і компонентів реактора. Поставки були розподілені між країнами-учасницями відповідно до їхніх внесків у проект.
Однією з найважливіших віх у новітній історії ІТЕР став початок складання ядро машини в 2020 році. Ця збірка триватиме приблизно п’ять років, і очікується, що перша плазма – фаза, на якій реактор починає працювати – буде отримана в рік 2025. Незважаючи на те, що ця перша плазма буде короткочасною і її основною метою буде продемонструвати, що магніти працюють правильно, вона знаменує важливий крок у підтвердженні концепції великомасштабного термоядерного синтезу.
Однією з головних проблем, яку необхідно вирішити, є поводження з радіоактивним газом тритію, який утворюється під час реакцій синтезу. ITER досліджує методи безпечного контролю та обмеження цього матеріалу.
Крім прогресу в будівництві реактора, вчені та дослідницькі групи по всьому світу працюють над іншими ключовими аспектами, щоб забезпечити успіх ITER. Вони розвиваються краща діагностика та операційні процедури для контролю стабільності плазми, а також нові матеріали для внутрішніх стінок реактора, які можуть витримувати екстремальні умови, створювані термоядерним синтезом.
Технічна та комерційна здійсненність ядерного синтезу залишатиметься на стадії оцінки протягом наступних двох десятиліть, але попередні результати є багатообіцяючими. Експерти вже вважають, що ITER може стати першим кроком до енергетичного майбутнього, де домінуватиме ядерний синтез, і деякі прогнозують, що комерційне виробництво енергії З цього джерела це стане можливим приблизно в 2050 році.
ITER представляє найкращу надію на енергію ядерного синтезу як довгострокове рішення енергетичних та екологічних проблем сучасного світу.