Новый реактор MIT приближает эру термоядерной энергии

Новый реактор MIT приближает эру термоядерной энергии

Термоядерная энергия может стать новой вехой в истории человечества, но ученым никак не удается сдвинуться с мертвой точки. MIT хочет изменить это с помощью нового компактного токамак-реактора, основанного на новейших коммерчески доступных технологиях магнитных сверхпроводников. Конструкция ARC (affordable – доступный, robust – надежный, compact – компактный) может позволить создать относительно небольшие, более экономные реакторы, производящие термоядерную энергию, в течение 10 лет.

Коммерчески разумный термоядерный реактор является Святым Граалем инженерного дела с 50-х годов прошлого века, так как потенциально этот вид энергии может заменить все другие источники электричества. В идеале, он может стать неисчерпаемым источником энергии, влияющим на все аспекты жизни. Проблема лишь в том, как сделать его практичным.
Говоря простыми словами, в термоядерном синтезе атомы водорода подвергаются воздействию высокой температуры и давления, пока они не сольются с атомами гелия, который освобождает огромное количество энергии. На Солнце такие реакции происходят как само собой разумеющееся, но на Земле воспроизвести их за пределами водородной бомбы оказалось проблематично.
Существует ряд конструкция термоядерных реакторов, но наиболее перспективным является реактор токамак (тороидальная камера с магнитными катушками), который представляет собой полую металлическую трубку в форме овала. Внутри трубки образовывается вакуум, в который вводятся изотопы водорода – дейтерий и тритий. Затем они нагреваются до температуры Солнца, образуя плазму, которая сжимается мощными магнитными полями. Магнитные катушки, создающие эти поля, являются ключевым элементом всего процесса и и главным узким местом системы.
Международный консорциум, включающий ученых из Европейского Союза, Индии, Японии, Китая, России, Южной Кореи и Соединенных Штатов планирует построить наиболее мощный термоядерный реактор, основанный на токамаке. Работа на Международном экспериментальном термоядерном реакторе (ITER) началась еще в 1985 году и несмотря на  $40 миллиардов вложенных средств, в полном объеме он начнет функционировать не раньше 2027 года. Но даже тогда, он будет работать на чисто экспериментальной основе.

Новый реактор MIT приближает эру термоядерной энергии

Реактор ARC Массачусетского технологического института является примером ситуации, когда одно изменение может в корне поменять всю систему. В нем используются новые коммерчески доступные сверхпроводники из редкоземельного оксида бария меди, которые позволяют создавать мощные магнитные поля. Более мощные магнитные поля, созданные этими катушками, лучше сдерживают горячую плазму, поэтому реактор может быть меньше, дешевле и проще в конструкции.
Предназначенный для фундаментальных исследований термоядерной энергии, ARC основан на той же схеме, что и ITER, хотя команда описывает его как потенциальный прототип станции, которая может генерировать значительные объемы электроэнергии. По словам MIT, уравнения, регулирующие конструкцию реактора, показывают, что выходная мощность увеличивается до четвертой степени увеличения магнитного поля. Другими словами, если увеличить напряженность магнитного поля в 2 раза, выходная мощность возрастет в 16 раз. Новые сверхпроводники должны усилить магнитное поле в 10 раз по сравнению со стандартной сверхпроводящей технологией.
С большим радиусом 3.3 м и малым радиусом 1.1 м ARC это реактор на 500 МВт. Его диаметр составляет всего половину диаметра ITER, но он имеет аналогичную выходную мощность. Кроме того, новые сверхпроводящие магниты позволяю обеспечить устойчивый выход энергии, в то время как сегодняшние экспериментальные реакторы могут работать в течение нескольких секунд, прежде чем их катушки окончательно перегреются. Также в конструкции MIT можно изъять термоядерное ядро без необходимости демонтировать реактор, что является большим плюсом для исследований.
Исследователи говорят, что нынешняя версия реактора может генерировать в три раза больше энергии, чем подается в него, и они надеются увеличить этот показатель до пяти или шести. Так как ни один из нынешних термоядерных реакторов не поддерживает даже минимальный уровень безубыточности, это может стать серьезным прорывом. Команда говорит, что ARC строился около пяти лет и его конструкция может генерировать электричество для около 100 000 человек.

По теме:

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top