Проект ИТЭР. Путь к энергетике будущего. - Заброшенная лаборатория. Форум

Заброшенная лаборатория. Форум: Проект ИТЭР. Путь к энергетике будущего. - Заброшенная лаборатория. Форум

Перейти к содержимому

Страница 1 из 1
  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему

Проект ИТЭР. Путь к энергетике будущего.

#1

Статус: Offline

  kovolchik  11 Март 2012 - 00:30

  • Старший научный сотрудник
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 437
  • Регистрация: 07 Май 11

На территории Франции ведется строительство международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Ученые со всего мира сплотились для достижения глобальной цели, способной в корне изменить наш мир. Уникальный проект может подарить человечеству реальный шанс получить безопасный и неисчерпаемый источник энергии, которая уже много миллиардов лет не позволяет угаснуть звездам.

Прикрепленное изображение: Установка ИТЭР.jpg
0
7

#2

Статус: Offline

  kovolchik  11 Март 2012 - 00:52

  • Автор темы
  • Старший научный сотрудник
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 437
  • Регистрация: 07 Май 11

ИТЭР – беспрецедентный международный научно-технический проект строительства экспериментального термоядерного реактора. В рамках проекта планируется продемонстрировать возможность применения термоядерного реактора в промышленных масштабах. ИТЭР считается одной из самых сложных технологических систем за всю историю человечества. Научно-технической базой для проекта ИТЭР стали ведущие мировые термоядерные программы, разработанные в течение последних десятилетий.
Изначально термин ITER образовался как аббревиатура International Thermonuclear Experimental Reactor, но сейчас название проекта официально считается производным слова «iter», что в переводе с английского означает «путь». Это путь к доступной, безопасной, экологически чистой, недорогой термоядерной энергетике.

Термоядерная энергия.

Были времена, когда возможность использования термоядерной энергии в земных условиях казалась фантастикой. В недрах звезд протекают процессы, сопровождающиеся колоссальным выбросом практически бесконечного количества энергии. Но для ее использования требуется огромная температура, достигающая нескольких миллионов градусов.

Прикрепленное изображение: Термоядерная реакция.JPG
Термоядерная реакция, протекающая внутри Cолнца, сопровождается превращением водорода в тяжелый изотоп дейтерий, а после – в гелий. Разница массы гелия и водорода становится источником термоядерной энергии. Процесс синтеза водорода протекает на протяжении миллиардов лет. Именно поэтому реакцию превращения водорода в дейтерий ученые не применяют, а используют существующие в природе атомы дейтерия. Этот элемент присутствует на нашей планете в готовом виде. Например, в каждом кубическом метре воды содержится 110 килограмм водорода и 33 грамма дейтерия. Это не мало, ведь при использовании этого количества дейтерия в термоядерной реакции теоретически можно получить энергию, эквивалентную сжиганию двухсот тонн бензина. Другая составляющая термоядерной реакции – тритий. Этот элемент на Земле отсутствует, но ученые научились получать его из лития, запасы которого на суше и в воде также огромны. По сути, топливо для термоядерных реакторов очень легко доступно и практически неисчерпаемо.
В отличие от ядерного реактора, генерирующего энергию в результате деления атома, термоядерная установка является намного более безопасной системой в радиационном отношении. Даже в случае аварии количество выделенной энергии будет недостаточным для разрушения реактора. Самое серьезное последствие возможных непредвиденных ситуаций – угасание термоядерного «пламени». Землетрясение или, например, падение самолета на реактор могут разрушить оболочку установки. При этом выделится весь радиоактивный тритий, но его количество будет очень незначительным и не принесет вреда окружающей среде.
Проведение полноценной термоядерной реакции и управление этим процессом связано с огромными сложностями. Дело в том, что для получения термоядерной энергии требуется выполнить три условия – температура в сотни миллионов градусов, возможность удержания нагретой плазмы и, наконец, условия для длительного поддержания температуры плазмы на нужном уровне. Минимальная температура требуется для протекания реакции синтеза дейтерия и трития. При нагреве этих элементов до температуры в 100 миллионов градусов смесь превращается в ионизированную плазму, в состав которой входят заряженные ядра и электроны. Реакция термоядерного синтеза по истечении определенного времени начинает поддерживать сама себя, даже после выключения источников нагрева постоянная температура плазмы будет поддерживаться энергией образованных атомов гелия.

Токамак – основа реактора ИТЭР.

Основой международного проекта ИТЭР стала концепция термоядерной установки Токамак, разработанная российскими учеными. В 1950 году советский физик О. А. Лаврентьев впервые сформулировал идею использования термоядерного синтеза для выработки энергии в промышленных целях. На основе работ ученого многие советские исследователи взялись за изучение этого вопроса. Уже через год родилась идея устройства токамак – реактора, в котором плазма, сконцентрированная в форме тора, удерживается магнитным полем.

Прикрепленное изображение: Классический токамак.JPG
Токамак представляет собой вакуумную тороидальную камеру с магнитными катушками. Камера, из которой откачан воздух, заполняется смесью трития и дейтерия. Плазма удерживается в камере за счет специально созданного магнитного поля, поскольку стенки ни одной емкости не способны выдержать сверхвысокую температуру плазмы. Для разогрева, сжатия и удержания равновесия плазмы используется вихревое электрическое поле. Ток, протекая через плазму, нагревает ее и создает так называемое полоидальное магнитное поле, которое буквально «обвивает» плазменную нить, многократно закручиваясь вокруг тора. Классическое устройство токамака не позволяет удерживать плазму долго. Для продления действия магнитного поля ученые разрабатывают целый комплекс дополнительных технологий.

Прикрепленное изображение: Схема работы токамака.png
Первая экспериментальная установка Токамак была построена в 1956 году, а спустя 12 лет, когда внутри тороидальной камеры была достигнута температура плазмы в 10 миллионов градусов, изобретением заинтересовались иностранные ученые. После этого исследование токамаков проводились по всему миру. Эта модель реактора по сей день остается безусловным лидером в области управляемого термоядерного синтеза. Пройдя множества стадий совершенствования, установка Токамак послужила базой для создания реактора ИТЭР. В результате многолетней работы ученые научились создавать условия для нагрева плазмы до температуры в 100 миллионов градусов.

0

#3

Статус: Offline

  kovolchik  11 Март 2012 - 01:07

  • Автор темы
  • Старший научный сотрудник
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 437
  • Регистрация: 07 Май 11

Развитие проекта ИТЭР.

История проекта ИТЭР берет свое начало в 1985 году, когда Советский Союз внес предложение построить установку Токамак нового поколения – камеру, в которой могут быть созданы условия для протекания реакции термоядерного синтеза. США, Европейское сообщество и Япония поддержали инициативу СССР и выдвинули встречные предложения по реализации поставленной цели.
В 1988 году ученые из четырех государств начали разработку концептуального проекта термоядерного реактора. К декабрю 1990 года концепция проекта была полностью проработана. 21 июля 1992 года в Вашингтоне между Японией, СССР, США и ЕС было заключено четырехстороннее межправительственное соглашение о реализации проекта ИТЭР. В этот момент стартовала фаза технического проектирования. Этот этап должен был завершиться через шесть лет, на протяжении которых планировалось подготовить детальный технический проект и сформировать базу всех необходимых данных для строительства реактора ИТЭР.

Прикрепленное изображение: Схема реактора.JPG
В 1998 году разработка полномасштабного технического проекта ИТЭР была завершена, однако к строительству реактора участники программы на тот момент оказались не готовы по причине недостаточного финансирования. Тогда разработчики приняли решение внести некоторые изменения в проект, чтобы снизить его стоимость вдвое. В 2001 году разработка проекта ИТЭР была успешно завершена. Стоимость проектирования составила 200 миллионов долларов.

Прикрепленное изображение: Затраты на проектирование.JPG
После завершения стадии технического проектирования к программе ИТЭР присоединились Канада, Китай и Южная Корея и Индия.
В 2005 году было определено место сооружения установки. Началась подготовка к строительству Международного термоядерного реактора в исследовательском центре ядерной энергетики Кадараш, расположенном на юге Франции в 60 километрах от Марселя.

Прикрепленное изображение: Место раположения реактора.pngМесто раположения реактора
Прикрепленное изображение: Схема комплекса.JPG
Схема комплекса
Комплекс ИТЭР строится на территории площадью 180 гектар. Реактор и служебные помещения, сопровождающие работу установки, будут расположены на площадке 400х1000 метров. Габариты самого реактора составят 40х40 метров.

Прикрепленное изображение: ИТЭР.jpgТермоядерный реактор. На рисунке 1 – центральный индуктор, 2 – катушки полоидального поля, 3 – катушка тороидального поля, 4 – рабочая камера, 5 – защитный криостат, 6 – дивертор.
Прикрепленное изображение: Характеристики ИТЭР.jpgХарактеристики ИТЭР

В 2006 году участники проекта подписали соглашение о переходе проекта на стадию практической реализации. 24 октября 2007 года была создана Организация ИТЭР, участниками которой стали Россия, США, Япония, Корея, Китай, Канада, Индия и Европейское сообщество по атомной энергии.
Строительство термоядерного реактора планируется завершить в 2020 году. Далее на протяжении семи лет будет реализовываться экспериментальная часть проекта. В 2026 году будут проведены первые термоядерные реакции, а завершение экспериментальных запусков установки запланировано на 2037 год. В случае успешных экспериментов после 2040 года реактор ИТЭР начнет вырабатывать термоядерную энергию. Проектная мощность установки составляет 100 МВт, при этом энергия на входе не будет превышать 50 МВт.

Прикрепленное изображение: Макет реактора.jpgМакет реактора
Все ответственные детали реактора будут изготовлены из новейшей стали, разработанной американскими учеными. Прочность уникального материала на 70 процентов превосходит прочность всех известных марок стали. Из сверхпрочного металла изготовлены стенки рабочей камеры, внутри которой будет располагаться нагретая плазма.

Прикрепленное изображение: Детали реактора.JPG
Прикрепленное изображение: Детали реактора ИТЭР.JPG
Детали реактора
Специалисты утверждают, что вероятность успешной реализации проекта очень высока. Уже сейчас ученые задумываются над созданием прототипа полноценной термоядерной электростанции. Это позволит значительно ускорить наступление эры термоядерной энергетики, поскольку сразу после успешного запуска экспериментальной установки ИТЭР сможет быть запущена первая коммерческая термоядерная электростанция. По предварительным прогнозам, это может произойти уже в 2045 году, а в 2050 году термоядерная энергия придет в каждый дом. Стоимость энергии нового поколения будет ниже стоимости энергии, полученной устаревшими способами.

Прикрепленное изображение: Перспективы проекта.JPG
Изначально стоимость проекта ИТЭР оценивалась в 12 миллиардов долларов. В 2010 году эта цифра выросла до 15 миллиардов евро. Эта, на первый взгляд, очень внушительная сумма ничтожна по сравнению с мировым оборотом энергетического рынка. По грубым подсчетам, годовой оборот электроэнергии на нашей планете исчисляется в нескольких триллионах долларов.
Каждая из стран внесет свой вклад в реализацию проекта: на долю Китая, Японии, Кореи, Индии, США и России придется по 10 процентов от всей суммы, а страны Европейского Союза готовы оплатить почти половину стоимости проекта.
В последние годы ситуацию с проектом ИТЭР было сложно назвать стабильной. Развитие проекта сопровождалось значительными финансовыми трудностями, в которых не последнюю роль сыграл мировой финансовый кризис и трагические события, произошедшие в 2011 году в Японии. Но на сегодняшний день руководство проекта контролирует ход событий и утверждает, что основные вопросы финансирования урегулированы. Ближайшие два года проект будет развиваться за счет средств, выделенных Евросоюзом.

ИТЭР и Россия.

Россия играет одну из ключевых ролей в международном проекте ИТЭР. Колоссальный опыт в области термоядерных исследований, огромный научно-технический потенциал, лучшие ученые с мировым именем – все это позволяет России быть на первых позициях в процессе создания уникального комплекса ИТЭР.

Прикрепленное изображение: Вклад России.jpg
На сегодняшний день Россия является основным поставщиком высокотехнологичного оборудования, на основе которого будут построены главные системы реактора. Российские специалисты имеют огромный опыт по разработке и изготовлению оборудования для термоядерных реакторов, поэтому изначально Россия была главным кандидатом на роль поставщика систем для ИТЭР.
Россия изготавливает гиротроны – устройства для нагрева плазмы в установках термоядерного синтеза, разработанные в Институте прикладной физики в Нижнем Новгороде.

Прикрепленное изображение: Гиротрон.JPGГиротрон
В 2016 году Россия станет поставщиком важнейшей системы, предназначенной для диагностики состояния плазмы внутри реактора. Авторство данной разработки принадлежит специалистам Физико-технического института им. Иоффе в Санкт-Петербурге. Также российская сторона планирует обеспечить ИТЭР сверхбыстрой коммутационной аппаратурой и катушками полоидального магнитного поля общей стоимостью более 100 миллионов евро.

Прикрепленное изображение: Катушка реактора.JPGКатушка реактора
Россия имеет в своем распоряжении весь комплекс технической документации проекта ИТЭР. Получив неоценимый опыт в работе с термоядерными системами, в будущем российские специалисты смогут самостоятельно строить термоядерные электростанции в своей стране.


Актуальность современной энергетической проблемы сложно переоценить. Потребление электроэнергии населением нашей планеты неуклонно растет, а запасы источников этой энергии с такой же скоростью уменьшаются.

Прикрепленное изображение: Потребности в энергии.JPG
По самым оптимистичным прогнозам, уже через 20 лет количество нефти в недрах Земли приблизиться к нулю. Природный газ можно будет добывать еще около 50 лет. Стоит ли упоминать, к каким последствиям для экологии может привести тотальное уничтожение природных ресурсов, на долю которых приходится около 80 процентов выработки электроэнергии. Ветер, вода, солнечное излучение и прочие дополнительные источники энергии могут несколько облегчить ситуацию, но спасти планету от приближающегося глобального энергетического кризиса они вряд ли способны. Сегодня человечество может полагаться только на безопасную и эффективную термоядерную энергетику. Остается надеяться, что ученые, работающие над проектом ИТЭР, успеют покорить энергию звезд до того момента, когда ситуация станет критической.

0

#4

Статус: Offline

  Белан Дмитрий Анатольевич  06 Июнь 2013 - 23:22

  • На стажировке
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 4
  • Регистрация: 06 Июнь 13

Очень похоже на пенсионный проект Адронный коллайдер.
0

#5

Статус: Offline

  алексей 1980  31 Октябрь 2013 - 18:33

  • На стажировке
  • Группа: Пользователи
  • Сообщений: 3
  • Регистрация: 31 Октябрь 13

ксожелению в данном устройстве отсутствуют элементы управления и поддержанивания тя р-ии в таком виде небудет работать как надо
элементы управления-может служить терогерцевый резонатор а для поддержанивания тя р-ии необходима многоконтурная система

другой путь
воздействовать на u-кварк в протоне на время меняя его свойства до d-кварка
0

Поделиться темой:


Страница 1 из 1
  • Вы не можете создать новую тему
  • Вы не можете ответить в тему

Чтобы ответить в тему нужно Зарегистрироваться , это займет не больше минуты.

Свернуть категорию Похожие темы

  Название темы Автор Статистика Последнее сообщение
Открытая тема (есть новые ответы) Прикрепления Фотоэлектрохимический суперконденсатор. Солнечная батарея будущего. kovolchik 
  • 2 Ответов
  • 7 790 Просмотров
Открытая тема (есть новые ответы) Прикрепления Смелый проект по переселению людей на Марс
Билет в один конец
kovolchik 
  • 5 Ответов
  • 9 775 Просмотров
Открытая тема (есть новые ответы) Прикрепления Recompose - трехмерный интерфейс будущего kovolchik 
  • 5 Ответов
  • 4 245 Просмотров
Открытая тема (есть новые ответы) Прикрепления Озеленение пустыни Сахара. Масштабный проект норвежских ученых. kovolchik 
  • 1 Ответов
  • 7 430 Просмотров
Открытая тема (есть новые ответы) Прикрепления Искусственный сапфир - материал будущего
Новые разработки на основе сапфира
kovolchik 
  • 1 Ответов
  • 16 030 Просмотров

1 человек читают эту тему
0 пользователей, 1 гостей, 0 скрытых пользователей

Быстрый переход

Рекламные объявления:



Активные темы