?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Крупнейший в мире токамак JET после 18 месяцев подготовки и ремонта восстанавливает работу с целью начать в следующем году запуски с дейтерий-тритиевой плазмой, т.е. реальные термоядерные запуски. Подобные эксперименты не проводились на токамаках с середины 90х годов и пришло время накопившиеся новые идеи проверить экспериментально.


Композиционное изображение камеры токамака JET (диаметром около 8 метров) и плазмы во время экспериментов.

Именно здесь, на JET в 1997 году был поставлен рекорд мощности термоядерной реакции для магнитных ловушек - 16 мегаватт в течении примерно 100 миллисекунд. Длительность тогда, впрочем, ограничивалась длительностью работы системы инжекции нейтралов, отвечающей за внешний нагрев плазмы. Сегодня эти ограничения гораздо мягче, поэтому есть планы продержать 16-мегаваттное горение в течении ~5 секунд. Опять же, дольше нельзя, т.к. есть определенный лимит на общее облучение конструкции вакуумной камеры термоядерными нейтронами.



Профили рекордных по мощности термоядерных экспериментов и планируемое будущее

Важным изменением по сравнению с 1997 стал перевод реактора на полностью металлическую облицовку - исчезли углепластиковые и графитовые элементы. Последние в свое время помогли снизить загрязнение плазмы материалами с высокими атомными номерами и пройти так называемый “радиационный барьер” на пути к термоядерным температурам. Однако, со временем стало понятно, что металлическая стенка с точки зрения эксплуатации все же лучше - меньше пыли, меньше “застревающего” в конструкции трития.


Элемент дивертора ИТЭР, недавно изготовленный европой - облицовка из вольфрамовых блоков и активное охлаждение. На прямую часть приходится (под острым углом) поток плазмы мощностью 5-10 мегаватт/м^2

Кроме взаимодействия трития с перспективной (запланированной и на ИТЭР) полнометаллической стенкой, будут также проверены решения по подавлению ELM-неустойчивостей с помощью специальных пушек, стреляющих замороженными дробинками из DT-смеси, ну и множество идей токамачников по поведению плазмы.

В ходе “экспериментальной DT кампании №2 - DTE-2” также, впервые в истории, планируются плазменные эксперименты на чистом тритии. Поскольку отношение масса/заряд у трития в полтора раза больше, чем у дейтерия, на множестве явлений, чувствительных к этому отношению, можно будет сравнить моделирование и эксперимент.


По планам ближайшие несколько месяцев произойдет пуско-наладка машины, а затем примерно 5-месячная калибровочная серия физических экспериментов на дейтерии. После примерно 1-месячной проверки атомным надзором Великобритании готовности всех систем к работе с тритием начнется 3-х месячная физическая TT программа. Далее последуют дополнительные тренировки по безопасности, еще одна приемка, и наконец - сама четырехмесячная DTE-2.

Самый первый запуск JET после перерыва на водородной плазме. Ускорено в 40 раз.

Долгий и сложный заход в эту программу экспериментов связан как с неприятностью самого трития, так и с наведенной радиоактивностью в результате термоядерной реакции.


Тритий - легколетучий, как любой водород, пожароопасный и крайне радиоактивный газ. Для работы с ним приходится все оборудование устанавливать в герметичные перчаточные ящики, трубопроводы окружать герметичными вторыми оболочками, здание оборудовать системой понижения давления (чтобы снизить вероятность утечки наружу) и уменьшения содержания кислорода (для предотвращения пожаров, которые будут ночным кошмаром в случае трития). Всего на площадке может находится не больше 20 грамм трития, хранимого в виде гидрида(трейтида?) урана, и выдаваемого в систему нагревов. Но сожжено во всех экспериментах будет всего порядка 1 миллиграмма. Такая большая разница между “складом” и потребностями объясняется тем, что при проходе через плазму сгорает очень небольшая доля трития, а остальное, к сожалению загрязняется дейтерием и протием, после чего смесь надо отправлять на разделение изотопов - а этой системы на площадке JET нет.




Второй важнейшей инженерной задачей здесь (и в будущем - на ИТЭР) станет работа с активированной конструкцией. В конце DTE-2 радиационный фон в центре вакуумной камеры достигнет 80 мЗв/ч (8 рентген в час), поэтому для работы внутри будет применятся телеуправляемая робототехника. В ходе подготовки на ней уже тренировались в замене плиток, установке новых, установке различных датчиков и т.п.


Телеуправляемый робот внутри JET

На мой взгляд, подобный программы с одной стороны важны для подготовки запуска полноценной дейтерий-тритиевой кампании на ИТЭР, а с другой стороны подчеркивают невероятные сложности по работе с DT-реакцией. В условиях, когда термоядерная энергетика не является “спасительной соломинкой” для цивилизации, сложно ожидать ставки на DT-реакторы.


Comments

( 92 comments — Leave a comment )
Page 1 of 2
<<[1] [2] >>
mitrichu
Jun. 3rd, 2018 02:20 pm (UTC)
Ну мы можем надеяться на не экспериментальный выход энергии?
В смысле, получилось наконец?
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 03:01 pm (UTC)
Получилось еще в 1997 году. Сейчас будет чуть подольше, но не кардинально. Кардинально - надо ждать запуска ИТЭР.
(no subject) - mitrichu - Jun. 3rd, 2018 05:20 pm (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Jun. 18th, 2018 08:35 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 18th, 2018 08:52 pm (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Jun. 18th, 2018 09:10 pm (UTC) - Expand
Allbuks Allbuks
Jun. 3rd, 2018 02:24 pm (UTC)
интересно, а протесты будут перед запуском? вроде тех что были при запуске Большого адронного коллайдера.
nastojashheeimj
Jun. 3rd, 2018 02:27 pm (UTC)
Вы, что ли, оплатите?
(no subject) - Allbuks Allbuks - Jun. 3rd, 2018 02:39 pm (UTC) - Expand
(no subject) - nastojashheeimj - Jun. 3rd, 2018 02:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - black_semargl - Jun. 10th, 2018 01:51 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Allbuks Allbuks - Jun. 3rd, 2018 02:40 pm (UTC) - Expand
(no subject) - curonian - Jun. 3rd, 2018 09:31 pm (UTC) - Expand
nastojashheeimj
Jun. 3rd, 2018 02:27 pm (UTC)
Это прелестно. Теперь я окончательно убедился что дешевая и чистая энергия синтеза не за горами.
dimasik1982
Jun. 3rd, 2018 02:42 pm (UTC)
А вот эти эксперементы (а так же с ускорителями) они черную дыру не создадут случайно?
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 03:02 pm (UTC)
Не создадут.
(no subject) - miroman - Jun. 4th, 2018 07:23 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 07:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - alexartukov - Jun. 5th, 2018 07:52 pm (UTC) - Expand
(Deleted comment)
(no subject) - dimasik1982 - Jun. 3rd, 2018 10:48 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Vlad lukashov - Jun. 4th, 2018 12:58 pm (UTC) - Expand
(no subject) - dimasik1982 - Jun. 4th, 2018 07:47 pm (UTC) - Expand
nivanych
Jun. 3rd, 2018 03:15 pm (UTC)
Я ожидаю, что уже сделюат эффективный источник нейтронов.
Но мне кажется, что дешёвые нейтроны будут не с токамаками ;-)
pz_true
Jun. 3rd, 2018 03:33 pm (UTC)
Пускай пилят, может что найдут интересного.
Научатся плазмой управлять, будем делать пушки для войны в космосе. Тоже полезно.
hentai_hunter
Jun. 3rd, 2018 06:02 pm (UTC)
Конечно, надо же чем-то от космических эльфов отстреливаться.
maikcg
Jun. 3rd, 2018 04:33 pm (UTC)
А вот на фотографии с роботом, это активная так сказать зона? Почему она такая, кхм, с дырками и щелями, или там общивка вся снята?
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 05:38 pm (UTC)
Фактически - уже нет, это фотография после того, как сняли как раз активированные в первой кампании элементы - середина-конец 2000х.

Для многих экспериментов, кстати, в общем-то все равно, есть обшивка или нет.
(no subject) - maikcg - Jun. 4th, 2018 12:16 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 07:28 am (UTC) - Expand
(no subject) - maikcg - Jun. 4th, 2018 07:33 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 07:45 am (UTC) - Expand
(no subject) - maikcg - Jun. 4th, 2018 07:55 am (UTC) - Expand
+1 - alexartukov - Jun. 5th, 2018 07:55 pm (UTC) - Expand
rempi
Jun. 3rd, 2018 04:40 pm (UTC)
>> Поскольку отношение заряд/масса у трития в полтора раза больше, чем у дейтерия
Видимо, автор поста имел в виду отношение масса/заряд.
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 05:45 pm (UTC)
Ага.
vikshevchenko
Jun. 3rd, 2018 05:19 pm (UTC)
вам не встречались научно-популярные статьи про ELMY H-Mode? научные статьи есть, а вот что-то более понятное...
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 05:40 pm (UTC)
Научно популярные не встречались. Для себя я примерно это так воображаю, что H-mode приводит к росту крутизны профиля температуры-давления на границе (на пьедестале), и этот крутой градиент становится неустойчивым, сбрасывая лишнюю энергию в виде ELMов. Их более-менее успешно давят разрушая идеальность конфаймента на границе и заставляя плазму там терять энергию - с помощью периодических возмущений магнитного поля.
(no subject) - kasnv - Jun. 24th, 2018 12:05 pm (UTC) - Expand
permea_kra
Jun. 3rd, 2018 05:39 pm (UTC)
Хм.
Я правильно понимаю, что внутренние конструкции потом придется захораниваться, как высокорадиоактивные отходы?
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 05:44 pm (UTC)
Эм, нет. Часть конструкций (элементы крепления внутренней облицовки) придется хранить - возможно пару десятилетий, сама облицовка, возможно потребует процедур очистки от трития. Однако подавляющая часть материала вакуумной камеры все время будет ниже нормативных требований и не потребует каких-то специальных процедур. Из-за этого и возникает ограничение по общему нейтронному потоку на стенку.
1greywind
Jun. 3rd, 2018 05:58 pm (UTC)
пришло время накопившиеся новые идеи экспериментально

Тут похоже пропущено слово.
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 06:40 pm (UTC)
fixed.
orel41
Jun. 3rd, 2018 09:20 pm (UTC)
А как там у Т15?
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 09:38 pm (UTC)
Весной успешно собрали в единое целое магниты и камеру - правда пока не на площадке. Т.е. проект движется, но медленно.
nick_55
Jun. 3rd, 2018 09:25 pm (UTC)
Валентин, а какая нержавейка на Ваш взгляд, более предпочтительна для элементов конструкции камеры токамака - с ниобием или без? Если говорить о советских/российских, получается, ХН30МБЮ vs. 12X18H10T. С каркасами СП-магнитов все и так ясно - первая, конечно, это еще в конце 70-х было понятно, а вот насчет всего остального будем ждать Вашего ответа.
tnenergy
Jun. 4th, 2018 07:21 am (UTC)
Вакуумную камеру ИТЭР и большинство внутренних элементов делают из 316L т.е. это не то и не то. Ниобий имеет долгоживущие продукты активации, хотя и слабо бета-активные, но все равно его стараются избегать, наряду с кобальтом и танталом.
(no subject) - nick_55 - Jun. 4th, 2018 06:17 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 06:34 pm (UTC) - Expand
(no subject) - nick_55 - Jun. 4th, 2018 06:37 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 07:15 pm (UTC) - Expand
curonian
Jun. 3rd, 2018 09:38 pm (UTC)
"Тритий - легколетучий, как любой водород, пожароопасный и крайне радиоактивный газ. Для работы с ним приходится все оборудование устанавливать в герметичные перчаточные ящики, трубопроводы окружать герметичными вторыми оболочками, здание оборудовать системой понижения давления (чтобы снизить вероятность утечки наружу) и уменьшения содержания кислорода (для предотвращения пожаров, которые будут ночным кошмаром в случае трития)."

Не пойму, в чем такая уж кошмарность трития? Это слабоактивный элемент, с ПП в 12+ лет. В случае пожара все это моментально улетело бы в атмосферу. Да и количество на "складе" в 20 грамм - это же несерьезно. Не сравнить с сотнями тонн топлива в той же ЧАЭС.
tnenergy
Jun. 3rd, 2018 09:42 pm (UTC)
>Слабоактивный по каким критериям? Так-то 12 петабеккерелей на грамм, миллион кюри можно в кармане унести.

>Да и количество на "складе" в 20 грамм - это же несерьезно. Не сравнить с сотнями тонн топлива в той же ЧАЭС.

Причем тут ЧАЭС? Авария на ЧАЭС - то, чего пытаются избежать... Если брать критерии "выброс не больше х ГБк" и сравнивать возможные варианты выброса для легколетучего газа такой активности и, скажем, цезия внутри матрицы внутри твэла внутри контейнмента - становятся понятны ограничения регуляторов.
(no subject) - curonian - Jun. 3rd, 2018 09:50 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 07:25 am (UTC) - Expand
takotoj
Jun. 4th, 2018 07:42 am (UTC)
>термоядерная энергетика не является “спасительной соломинкой” для цивилизации
А почему собственно?
tnenergy
Jun. 4th, 2018 08:07 am (UTC)
Ну, продолжая аналогию, оказалось, что цивилизация неплохо "держится на воде" и на существующих источниках энергии - углеводородах прежде всего, кроме того есть ВИЭ-альтернатива.

Поскольку у обозримого термоядерного реактора с DT-реакцией никаких преимуществ перед ядерными реакторами не просматривается (в плане баланса минусов и плюсов, отдельные преимущества, конечно есть), а достижение анейтронных DHe3 и pB11 физики гарантировать не берутся - то и интереса особого к термоядерной энергетике нет. Так, задел на черный денек, если вдруг альтернативные источники энергии окажутся хуже по каким-то причинам (например, отношение к эмиссии СО2 к середине века может ужесточится неимоверно, включая военное принуждение).

Есть несколько коллективов, которые работают на анейтронными термоядерными реакторами (например калифорнийская TAE), и вот у них сразу видны преимущества термоядерной энергии - тот самый безграничный источник чистой энергии. Не понятно, правда, насколько дешевый, но вполне может быть что дешевый.
(no subject) - takotoj - Jun. 4th, 2018 08:15 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 08:22 am (UTC) - Expand
(no subject) - takotoj - Jun. 4th, 2018 08:36 am (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 4th, 2018 12:06 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 12:08 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 4th, 2018 12:20 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 01:32 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 4th, 2018 02:36 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 03:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 5th, 2018 10:31 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 5th, 2018 10:34 am (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 5th, 2018 12:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - black_semargl - Jun. 10th, 2018 02:06 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 10th, 2018 02:17 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 4th, 2018 12:03 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 4th, 2018 12:07 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 4th, 2018 12:22 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Vlad lukashov - Jun. 4th, 2018 01:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 4th, 2018 02:22 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Vlad lukashov - Jun. 4th, 2018 04:01 pm (UTC) - Expand
(no subject) - black_semargl - Jun. 10th, 2018 02:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Ilya Kiselev - Jun. 4th, 2018 12:18 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 4th, 2018 12:23 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Ilya Kiselev - Jun. 4th, 2018 07:48 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Vlad lukashov - Jun. 5th, 2018 12:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Jun. 4th, 2018 06:20 pm (UTC) - Expand
(no subject) - bash_m_ak - Jun. 6th, 2018 02:16 pm (UTC) - Expand
(no subject) - siron_nsk - Jun. 6th, 2018 02:20 pm (UTC) - Expand
(no subject) - vikshevchenko - Jun. 5th, 2018 12:59 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jun. 5th, 2018 08:55 am (UTC) - Expand
Page 1 of 2
<<[1] [2] >>
( 92 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

October 2018
S M T W T F S
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031   
Powered by LiveJournal.com