proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
PRo Выставки
Testing&Control
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[24/08/2021]     Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики

Бурное развитие возобновляемых источников энергии отодвинуло на задний план внимание к проектам создания термоядерного реактора. Но безуглеродный термояд по-прежнему находит финансирование. Продолжается строительство знакового для термоядерной энергетики международного демонстрационного термоядерного реактора ИТЭР во Франции. Федеральное правительство США выделило 4,7 миллиарда долларов на развитие новой технологии и связанные с ней научные разработки.



Изучение возможности получения энергии за счет слияния ядер изотопов водорода и гелия началось в 60-е годы прошлого века сразу после удачных испытаний термоядерных бомб (1 ноября 1952 года США, 12 августа 1953 года СССР). За семьдесят лет достигнуты огромные успехи в изучении физики термоядерных процессов, но добиться конечного желаемого результата – создание устройства, способного генерировать энергию, пригодную для коммерческого использования – не удалось. И, похоже, вряд ли удастся в обозримом будущем. Среди российских физиков ходит легенда, что руководитель термоядерных проектов СССР Лев Арцимович перед смертью в 1973 году сказал: «Кажется, ни хрена у нас с термоядом не получится».

На сегодня основным термоядерным проектом в мире является ИТЭР (ITER, International thermonuclear experimental reactor), сооружаемый вблизи города Кадараш во Франции. Идея его создания начала обсуждаться с 1985 года. Соглашение о начале работ подписано в 2006 году. Строительство началось в 2010 году. Начало экспериментов на реакторе запланировано на 2025 год. На сегодня в проекте участвуют ученые 35 стран.

Реактор типа «токамак» должен нагреть и удержать высокотемпературную водородную плазму в магнитной ловушке тороидальной формы достаточное время, чтобы энергия, полученная за счет слияния ядер водорода, оказалась больше затраченной на нагрев плазмы.

Последняя новость по проекту: компания «General Atomics» (США) продолжает отгрузку сверхпроводящих магнитов центрального соленоида.

Первоначально предполагалось, что ИТЭР будет стоить примерно 5 миллиардов долларов. Теперь менеджеры ИТЭР утверждают, что стоимость проекта составляет примерно 22 миллиарда долларов. По оценке Министерства энергетики США, которое должно покрывать 9% общих затрат на проект, фактические затраты составляют около 65 миллиардов долларов. Даже при цене в 22 миллиарда долларов стоимость электростанции, подобной ИТЭР, будет примерно в десять раз дороже традиционной атомной электростанции на уране.

Но это не все. Самая легко реализуемая реакция синтеза осуществляется за счет слияния двух изотопов водорода – дейтерия и трития. Дейтерий содержится в природной воде и легко извлекается. Тритий (молекула водорода, в ядре которого три атома водорода) не существует и не может существовать в природе – время его полураспада 12 лет. Тритий обычно получают путем облучения нейтронами изотопа Li-6. Тритий используется как маркер в лабораторных исследованиях (около полукилограмма в год) и для поддержания атомных арсеналов (около 7 кг в год). Сейчас признано, что мировых запасов трития недостаточно для будущих пилотных термоядерных установок, не говоря уже о коммерческих термоядерных реакторах.

Наладить производство трития можно на обычных реакторах, обложив корпус литиевыми блоками. Основная проблема в другом – в физике процесса. Температура плазмы, необходимая для начала реакций синтеза, более 10 млн градусов. Даже если удается удержать плазму такой температуры внутри камеры реактора магнитным полем, на стенки реактора идет мощный поток теплового излучения, который требует изощренных систем охлаждения.

Еще более изощренной системы охлаждения до температуры жидкого гелия (минус 169 °С) требуют сверхпроводящие обмотки магнитных катушек ИТЭР. Система охлаждения магнитов ИТЭР – отдельный завод по производству жидкого гелия.

Но даже если все проблемы с нагревом и охлаждением удастся решить, остается проблема, нерешаемая в принципе, – мощное нейтронное излучение. В обычном реакторе нейтроны рождаются в процессе распада ядер урана со средней энергией 2 МэВ и замедляются специально подобранными средами (тяжелая вода, графит, бериллий) до энергии несколько эВ для эффективного захвата ядрами урана. В реакторе на быстрых нейтронах нейтроны не замедляются, их эффективная энергия для реакции составляет 100 кэВ. В термоядерном реакторе в процессе синтеза рождаются нейтроны с энергией 14 МэВ, такие нейтроны проходят через стальную стенку в 8 см. На английском токамаке JET, который ближе всех других токамаков подошел к коммерческому уровню энергобаланса (параметр Q – отношение энергии, выделенной в реакции, к энергии, затраченной для разогрева плазмы – составил около 0,7, для зажигания самоподдерживающегося горения плазмы требуется достичь величины Q более 1), стенка реактора через несколько месяцев экспериментов стала настолько радиоактивной, что ученым пришлось сделать робота для обслуживания реактора.

Кроме того, в процессе реакции синтеза образуются ядра гелия (альфа-частицы) с энергией 3,5 МэВ, которые пробегают в металле около 10 мкм. Внедрившийся в металл гелий образует под поверхностью газовые пузыри – блистеры, которые потом разрываются. Стенка реактора начинает шелушиться.

Илон Маск как-то справедливо заметил, что термоядерным синтезом заниматься незачем, и напомнил шутку: «До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет».

Термоядерный синтез так и остался способом для ученых «удовлетворить своё любопытство за государственный счёт», но они смогли с новым энтузиазмом преподнести его политикам под аурой «зеленой энергетики».

Правительство США выделило 4,7 миллиарда долларов на развитие новой технологии и связанные с ней научные разработки, из них 1,5 миллиарда долларов предназначены для ИТЭР.

За 2020 год в термояд, сообщила Лента, вложено 300 миллионов долларов. Компания по созданию термоядерной энергии TAE Technologies, расположенная в штате Калифорния, привлекла в 2021 году 130 миллионов долларов. А британское предприятие First Light Fusion в 2020 году собрало около 25 миллионов долларов на создание термоядерного реактора. Суммы небольшие, но достаточные для продолжения научных исследований.

Иногда ученым удается вскружить голову миллиардерам: при поддержке Джеффа Безоса канадская компания General Fusion планирует построить в Великобритании завод по производству термоядерной энергии, который должен начать работу к 2025 году.

В феврале 2021 года Национальная академия наук США опубликовала отчет, в котором рекомендовала министерству энергетики и частному сектору производить чистую электроэнергию на экспериментальной термоядерной установке в 2035-2040 годах.

Подождем еще 20 лет.


ИА REX, 23.08.2021

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Альтернативные источники энергии
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Альтернативные источники энергии:
Новая ториевая энергетика: топливо, твэлы, реактор

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 2.84
Ответов: 13


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 17 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 24/08/2021
В США на установке 'NIF' = National Ignition Facility лазерного термоядерного синтеза, при подрыве дейтериево-тритиевой крупинки получен энерговыход 1,3 Мегаджоуля. Равный 70% от критерия Лоусона. Это серьёзный шаг к термоядерному реактору и микро-термоядерным взрывам. 
Применимым, в частности, в термоядерном ракетном двигателе о котором говорил Эдвард Теллер: ракетном двигателе со скосостью истечения до 10% скорости света, который позволит летать к ближайшим звёздам. 


[ Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 24/08/2021
Применимым, в частности, в термоядерном ракетном двигателе о котором говорил Эдвард Теллер: ракетном двигателе со скосостью истечения до 10% скорости света, который позволит летать к ближайшим звёздам."....
==========
Вот интересно, сможет ли хотя бы сдвинуть с места этот двигатель 192 многотонных лазера проекта NIF, с помощью которых получается этот термояд? :)


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
Цитата:
"сможет ли хотя бы сдвинуть с места этот двигатель 192 многотонных лазера проекта NIF, с помощью которых получается этот термояд?
"

На современном уровне технологий, тяга термоядерной ракеты - когда сумеют зажигать ДТ-шарик лазерами - будет меньше силы тяжести. Это космический двигатель малой тяги. На низкую околоземную орбиту должен будет выводиться обычными ракетоносителями, и в космосе запускать термоядерный двигатель.

Далёкие потомки, возможно, сумеют сделать термоядерный двигатель на котором можно будет стартовать в космос прямо с Земли. Для этого просто нужно очень быстро подавать ДТ-шарики к месту подрыва пулемётом, обеспечив перезарядку лазеров в доли секунды и главное - обеспечить чтобы весь корабль не расплавился.

При современных материалах не расплавится только при редких подрывах ДТ-шариков, темп при котором ускорение на порядки меньше ускорения свободного падения на поверхности Земли. Для более высокого темпа нужно удерживать продукты взрыва не веществом а магнитным полем, создавая его катушками из сверхпроводников со свойствами материалов, которые ещё не созданы. Однако с другой стороны, наука отнюдь не считает что такие материалы невозможны в принципе.




[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 24/08/2021
Термояд - самая дорогая научная афёра 20-21 века!

65 миллиардов долларов это деньги выброшенные на ветер из-за таких придурков, как академик Велихов, сделавших из термояда кормушку.


[ Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 24/08/2021
 "Тритий (молекула водорода, в ядре которого три атома водорода)" - ?????????


[ Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
"до температуры жидкого гелия (минус 169 °С)"
Если еще вспомнить про "три атома водорода....", возникает вопрос, у автора хоть среднее образование есть?


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 24/08/2021
  • При сгорании 1 кг сухих дров выделяется 4,5 Мкал, или 18 МДж, или 5 квтч, смотря в чем измерять энергию. 
  • Самая дорогая электроэнергия - 5 рублей/квтч днем. 
  • Экономический эффект от всех термоядерных программ достиг небывалой величины - 1,3 МДж, или 36 копеек образца 2021 года (пол цента).  
  • С учетом затраченных 65 миллиардов долларов и 70 лет упорной работы, полученные пол цента возврата, - это насмешка над налогоплательщиками 35 стран. 
  • С другой стороны, по 10 долларов с каждого жителя планеты за 70 лет, это практически ничто. Вот когда будут скидываться по 100 баксов каждый ежегодно, а лучше по 1000 баксов, тогда мирный термояд можно будет считать разорительным проектом. А так получается, ничего никто не вкладывал, никто ничего и не получили. 
  • Дементий Башкиров


[ Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
В США термояд давно реализован в установке SunSell. Пошукайте в Интернете.

Долбанные физики не понимают, что термоядерная реакция по слиянию атомов водорода в атом трития - это просто побочная реакция, которая происходит на Солнце потому, что там два атома дейтерия сливаются в молекулу тяжелого молекулярного водорода, но вместо этого получается атом гелия.

Сама же чистая термоядерная реакция очень простая. Это чисто химическая реация разложения молекулы водорода с последующим объединением атомов водорода в молекулы. Распад молекулы водорода происходит с потреблением энергии или под действием очень большой силы
Н2 + Q = 2Н
А вот объединение двух атомов водорода в молекулу водорода приводит к выделению большой порции тепла (энергии)
2Н = Н2 + Q

Распад молекул водорода происходит на поверхности Солнца, там высокий градиент гравитации, там высокая напряжённость магнитного и электрического полей Солнца. По сути сочетание этих факторов разрывает молекулу водорода на атомы водорода. Работает вектор Умова. Но когда атомы водорода поднимаются выше, в корону, то там напряжённость магнитного и электростатического полей снижается, уменьшается и градиент гравитации (ускорение свободного падения). В короне атомы водорода попарно объединяются в молекулы водорода, выделяя при этом большие порции тепла (энергии). Поэтому корона разогрета до 2 миллионов градусов.

Процесс можно реализовать на Земле в простой установке. Берётся ёмкость из прочтого жаропрочного материала, не способного экранировать магнитное и электрическое поле. В емкость помещается водород, которые сам по себе станет молекулярным. Подвергаем ёмкость воздействию перекрещенных под прямым углом магнитного и электрического полей. Естественно импульсных, синхронных. В точках пересечения магнитных и элекрических силовых линий будут формироваться области с высоким градиентом эфирного давления (пульсирующий вектор Умова), с силой, направленный перепендикулярно векторам магнитного и электростатического полей. При высоком значении градиента эфирного давления молекула водорода будет градиентом рваться на отдельные атомы водорода. Но как только градиент будет снижаться, то два атома водорода автоматически будут объединяться в молекулу водорода, сбрасывать с себя "электронные" шубы, которые будут превращаться в тепло и греть водород в целом.


Если в смеси водородных частиц будут присутствавать атомы дейтерия, то объединение двух атомов дейтерия будет приводит к созданию атома гелия.

В установке SunSell градиент давления Эфира создаётся с помощью электрической дуги достаточной мощности. Там работают пондеромоторные силы. КПД установки 10000%.


ИТЭР - это деньги на ветер. Велихова давно надо отправить на лесоповал.



[ Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
"КПД установки 10000%"

Вас обманули. КПД на три порядка больше!


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
"Прорыв или распил? Россия тратит миллиарды на термоядерную установку"


26 May 2021


Артем Васев



https://nsn.fm/nauka-i-tehnologii/proryv-ili-raspil-zachem-rossii-tratit-milliardy-na-termoyadernuu-ustanovku


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
На вопрос когда будет термоядерная энергетика будет создана, Арцимович в 60-х сказал -- когда человечество будет в ней нуждаться. На термояд выделяют копейки, по сравнению со всякими прорывами, ввр-тои и проч.


[ Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
энергию термояда используем уже лет 30 успешно. у соверменных панелей КПД близок к 30% - ИТЭРУ до этого еще лет 50!


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 25/08/2021
Цитата:
"Экономический эффект от всех термоядерных программ достиг небывалой величины - 1,3 МДж"

Дементий, указанная величина это 0,3 килограмма тротилового эквивалента, термоядерного происхождения: 80% в 14-Мэвных нейтронах, 20% в альфа-частицах. Это колоссальное достижение: для тестирования всей военной радиоэлектроники и военной техники на стойкость к поражающим факторам ядерного взрыва.

Для сравнения: у нас в России в городе Сарове делают тоже установку ЛТС но столь малыми силами, что задуманная установка одновременно:
1) Слишком велика и непосильна для имеющихся сил, инструментов и выделенных государством денег;
2) По количеству джоулей в одновременном выстреле всех лазеров - заведомо в несколько раз меньше, чем нужно для зажигания.

На ЛТС полвека получают чуть-чуть нейтронов но они не термоядерного происхождения: быстрые частицы дают небольшой энерговыход, который не увеличивается по "термоядерной" формуле при росте энергии лазеров.

США первыми достигли термоядерный энерговыход 70% от 2 МДж вложенной энергии. У всех других стран энерговыход 0,0001%.

Увеличат ещё мощь лазера, доработают мишенный узел - и крупинка ДТ-топлива пойдёт в саморазогрев, энерговыдача вырастет на 2 порядка.

Это будет методологическая революция в нейтронной физике.
В частности, сразу устареют все ускорители используемые для измерения ядерных констант: ничто не сравнится по мощи и малой длительности импульса с ДТ-крупинкой.
Энерговыделение десятки Мегаджоулей /несколько килограмм тротилового эквивалента/ в крупинке начальным диаметром 1 миллиметр происходит за время порядка 0,1 наносекунды.



[ Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 30/08/2021
Термояд - это как МГД в своё время.

Много надежд, на выходе - 0.


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 30/08/2021
=....Много надежд, на выходе - 0...= — это пустой выкрик, звук, необоснованное заявление. Представьте аргументы для доказательства вашего публичного заявления. Думаю, если сравнить все плюсы и минусы термоядерных исследований, плюсов больше.


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 02/09/2021
=....Много надежд, на выходе - 0...= — это пустой выкрик, звук, необоснованное заявление. Представьте аргументы для доказательства вашего публичного заявления. Думаю, если сравнить все плюсы и минусы термоядерных исследований, плюсов больше.



=======



Докажите!..


[
Ответить на это ]


Re: Термоядерный синтез: в тени зелёной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 30/08/2021
  • Цитирующему:
  • Нейтроны с энергией 14 МэВ перемалывают любой материал в труху за считанные недели. 
  • Нейтронная нагрузка на материал стенок ИТЭР примерно в 15 раз выше, чем для оболочки твэл реактора на тепловых нейтронах при равном потоке нейтронов. 
  • С учетом малых сечений на актинидах в БР, на единицу выделяемой энергии (или выгорания) нейтронная нагрузка на оболочку выше, чем в ТР на два порядка. 
  • Для ИТЭР разница увеличивается еще в семь раз. Итого, конструкция ИТЭР равной энергонапряженности с БР будет иметь ресурс примерно в 300-600 раз меньше, и вряд ли превысит один год непрерывной работы на номинале. 
  • С учетом существующих экранов для защиты конструкции от нейтронов, максимальное время работы ИТЭР оценивается в 3 года на номинале. 
  • ИТЭР безопасен 70 лет, так как не работал ни минуты. Как только заработает (вероятность в ближайшие 1000 лет примерно 1%), начнутся те же проблемы, что и на БН-350, БН-600 ect, то есть проблемы оболочки (она же проблема первой стенки, она же проблема конструкционных материалов, она же проблема отсутствия конструкционных материалов для утопических ЗЯТЦ, ИТЭР и др.). 
  • Как мощный источник нейтронов для материаловедения - тоже мало подходит. Дороже современных протонно-нейтронных материаловедческих установок на три и более порядка, при равных скоростях набора сна. 
  • Чисто из научного любопытства строится ИТЭР. Чем бы дитя (ученые дяди и тети) не тешилось, лишь бы не испытывало термоядерное оружие. 
  • Дементий Башкиров


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.11 секунды
Рейтинг@Mail.ru