Термоядерные реакторы-токамаки и их характеристики. В таблице даны основные параметры токамаков R и r - большой и малые радиусы плазмы, V - е объм, B - напряжнность магнитного поля, BV - фактор удержания плазмы и W - общая мощность дополнительных источников е нагрева который можно производить тремя способами адиабатическим сжатием плазмы, инжекцией быстрых горячих нейтральных атомов и высокочастотными волнами.
НАЗВАНИЕR , Мr , МV , М3B , ТлVB,М3ТлW, МВТТ - 3 Россия 1 0,15 0,5 3,5 1,8 нетТ - 4 Россия 0,9 0,17 0,5 4,5 2,3 нетТ - 7 Россия 1,2 0,35 3 2,5 7,5 1Т - 10 Россия 1,5 0,37 4 4,5 19 4Т - 15 Россия 2,4 0,7 24 3,5 85 14ТСП Россия 1,06 0,29 1,8 2 3,6 2PLT США 1,3 0,4 4 4,5 19 4Doublett США 2,75 0,9 44 2,6 120 8 JT - 60 Япония 3 0,95 54 4,5 240 40TFTR США 2,65 1,1 64 5,2 330 30 JET ЕВРАТОМ 2,95 1,7 170 3,4 580 52 Т - 4 по сути, увеличенная модель Т-3. Т - 7 уникальная установка, в которой впервые в мире реализована относительно крупная магнитная система со сверхпроводящим соленоидом на базе ниобата олова, охлаждаемого жидким гелием.
Главная задача Т - 7 была выполнена подготовлена перспектива для следующего поколения сверхпроводящих соленоидов термоядерной энергетики.
Чтобы подчеркнуть всю сложность этой задачи, отметим, что попытка наших коллег из ФРГ соорудить плазменную установку W - 7 со сверхпроводящей системой не удалась. Т - 10 и PLT следующий шаг в мировых термоядерных исследованиях, они почти одинакового размера, равной мощности, с одинаковым фактором удержания. И полученные результаты идентичны на обоих реакторах достигнута заветная температура термоядерного синтеза, а отставание по критерию Лоусона всего в двести раз. Не надо удивляться этому как будто легкомысленному всего на самом деле в те годы и такой результат был успехом.
JET Joint Europeus Tor самый крупный в мире токамак, созданный организацией Евратом в Великобритании. В нм использован комбинированный нагрев 20 МВт нейтральная инжекция, 32 МВт ионно-циклотронный резонанс. В итоге критерий Лоусона лишь в 4-5 раз ниже уровня зажигания. Т - 15 реактор сегодняшнего дня со сверхпроводящим соленоидом, дающим поле напряжнностью 3,5 Тл. К сожалению, столь важный для развития наших работ по термояду реактор является самым младшим в свом поколении, явно отставая от последних зарубежных.
Такое отставание расплата за негибкость нашей промышленности и проектных организаций, отчего каждая новая установка становиться долгостроем. TFTR Test Fusion Tokamak Reactor крупнейший токамак США в Принстонском университете с дополнительным нагревом быстрыми нейтральными частицами. Достигнут высокий результат критерий Лоусона при истинно термоядерной температуре всего в 5,5 раза ниже порога зажигания. 6. Ядерный синтез завтра.
На завтра планируется, прежде всего создание следующего поколения токамаков, в которых можно достичь самоподдерживающегося синтеза. С этой целью в ИАЭ имени И.В.Курчатова и НИИ электрофизической аппаратуры имени Д.В.Ефремова разрабатывается Опытный термоядерный реактор ОТР. В ОТР ставится целью само поддержание реакции на таком уровне, чтобы отношение полезного выхода энергии к затраченной обозначается Q было больше или по крайней мере равно единице Q1. Это условие серьзный этап отработки всех элементов системы на пути создания коммерческого реактора с Q5. По имеющимся оценкам, лишь при этом значении Q достигается самоокупаемость термоядерного энергоисточника, когда окупаются затраты на все обслуживающие процессы, включая и социально-бытовые затраты.
А пока что на американском TFTR достигнуто значение Q0,2-0,4. Существуют также и другие проблемы. Например, первая стенка то есть оболочка тороидальной вакуумной камеры самая напряжнная, буквально многострадальная часть всей конструкции.
В ОТР е объм примерно 300 м3, а площадь поверхности около 400 м2. Стенка должна быть достаточно прочной, чтобы противостоять атмосферному давлению и механическим силам, возникающим от магнитного поля, и достаточно тонкой, чтобы без значительного перепада температур отводить тепловые потоки от плазмы к воде, циркулирующей на внешней стороне тороида. Е оптимальная толщина 2 мм. В качестве материалов выбраны аустенитные стали либо никелевые и титановые сплавы.
Планируется установка Евратомом NET Next Europeus Tor, во многом схожим с ОТР, это следующее поколение токамаков после JET и Т-15. NET предполагалось соорудить в течение 1994-1999 годов. Первый этап исследований планируется провести за 3-4 года. Говорят и о следующем поколении после NET это уже настоящий термоядерный реактор, условно названный DEMO. Впрочем, не вс пока ясно даже и с NET, поскольку есть планы сооружения нескольких международных установок. 7. Вывод Проследив все этапы развития термоядерной энергетики от начала и до конца можно сделать вывод, что вс должно кончиться пуском настоящего термоядерного реактора, хотя ещ предстоит пройти долгий путь.