Войти
DEMO (DEMOnstration Power Station ) является предложила термоядерную электростанцию электростанцию , которая предназначена для создания на базе экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Цели DEMO обычно понимаются как нечто среднее между целями ИТЭР и «первой в своем роде» коммерческой станцией, иногда называемой PROTO.
. Хотя четкого международного консенсуса по точным параметрам или масштабу нет, следующие параметры часто используются в качестве базовых для проектных исследований: DEMO должен производить не менее 2 гигаватт термоядерной мощности на постоянной основе, и он должен производить в 25 раз больше энергии, чем требуется для безубыточности. Проект DEMO мощностью от 2 до 4 гигаватт тепловой мощности будет в масштабе современной электростанции.
| Проект | Вход | Выход | Q значение |
|---|---|---|---|
| JET | 24 МВт | 16 МВт | 0,67 |
| ИТЭР | 50 МВт | 500 МВт | 10 |
| DEMO | 80 MW | 2000 MW | 25 |
Для достижения своих целей DEMO должен иметь линейные размеры примерно на 15% больше, чем ITER, и Плотность плазмы примерно на 30% выше, чем у ИТЭР. В качестве прототипа коммерческого термоядерного реактора в 2006 году было подсчитано, что DEMO сможет сделать термоядерную энергию доступной к 2033 году, но предлагаемые операции сейчас отложены до 2050-х годов. Предполагается, что последующие коммерческие термоядерные реакторы могут быть построены примерно за четверть стоимости DEMO, но опыт ИТЭР показывает, что разработка многомиллиардного цикла технологических инноваций на основе токамаков, способного развивать термоядерную энергию станций, которые могут конкурировать с технологиями, не использующими термоядерный синтез, вероятно, столкнутся с проблемой «долины смерти» в венчурном капитале, то есть с недостаточными инвестициями.
Для некоторых стран консорциума ИТЭР DEMO теперь может быть фазой, а не конкретной установкой консорциума ИТЭР, и может даже наблюдаться объединение фаз DEMO и PROTO в одну. В заключительном отчете комитета по Стратегическому плану исследований плазмы в США Национальных академий наук, инженерии и медицины за 2019 год Национальных академий наук, инженерии и медицины США за 2019 год отмечалось, что «большое ДЕМО-устройство больше не кажется лучшим долго- срочная цель программы США. Вместо этого, научно-технические инновации и растущий интерес и потенциал предприятий частного сектора по продвижению концепций и технологий термоядерной энергии предполагают, что более мелкие и компактные объекты лучше привлекут участие промышленности, сократят время и стоимость пути развития коммерческой термоядерной энергии ». Примерно две дюжины компаний частного сектора в настоящее время стремятся разработать свои собственные термоядерные реакторы в соответствии с графиком дорожной карты DEMO. Объявление от 3 октября 2019 года в Великобритании по атомной энергии о своем сферическом токамаке для производства энергии (STEP), подключенном к сети, к 2040 году предполагает, что комбинированная фазовая машина DEMO / PROTO, очевидно, будет спроектирована для скачка расписание ИТЭР. Предлагаемая в Китае машина CFETR, подключенный к энергосистеме реактор, вырабатывающий гигаватт, перекрывает график DEMO.
Временная шкала DEMO несколько раз сдвигалась из-за сбоев в Расписание ИТЭР. Следующий график был представлен на конференции МАГАТЭ по термоядерной энергии в 2004 году Кристофером Ллевеллином Смитом :
В 2012 году Европейское соглашение о развитии термоядерного синтеза (EFDA) представило дорожную карту для создания термоядерной энергии с планом, показывающим зависимости ДЕМО-деятельности от ИТЭР и IFMIF.
Эта дорожная карта 2012 года p планировалось обновить в 2015 и 2019 годах. EFDA был заменен EUROfusion в 2013 году. Дорожная карта была впоследствии обновлена в 2018 году.
Это предполагает начало операций где-то в 2050-х годах.
Реакция синтеза дейтерий - тритий (DT) считается наиболее многообещающей для получения термоядерной энергии.
Схема ДЕМО ядерная термоядерная электростанция Когда дейтерий и тритий сливаются, два ядра объединяются, чтобы сформировать резонансное состояние, которое расщепляется с образованием по очереди ядро гелия (альфа-частица ) и высокоэнергетический нейтрон.
ДЕМО будут построены, как только будут разработаны конструкции, которые решат многие проблемы современного термоядерного синтеза. спроектированы реакторы. Эти проблемы включают: удержание плазменного топлива при высоких температурах, поддержание достаточно высокой плотности реагирующих ионов и захват нейтронов высокой энергии из реакции без плавления стенок реактора.
Как только начнется синтез, нейтроны высокой энергии с температурой около 160,000,000,000 кельвинов будут вытекать из плазмы вместе с рентгеновскими лучами, ни подвергаться воздействию сильных магнитных полей. Поскольку нейтроны получают большую часть энергии от термоядерного синтеза, они будут основным источником тепловой энергии реактора. Ультра-горячий гелиевый продукт с температурой примерно 40 000 000 000 кельвинов останется (временно) для нагрева плазмы и должен компенсировать все механизмы потерь (в основном тормозное излучение рентгеновское излучение от замедления электронов), которые имеют тенденцию к охлаждению. плазма довольно быстро.
Проект DEMO планируется развивать и улучшать концепции ИТЭР. Поскольку это только предлагается в настоящее время, многие детали, включая методы нагрева и метод захвата нейтронов высоких энергий, все еще не определены.
Все аспекты DEMO были подробно обсуждены в документе 2009 года Ассоциации Евратома-UKAEA Fusion. Были изучены четыре концептуальных проекта PPCS A, B, C, D. Выявленные проблемы включали:
На графике 2012 года концептуальное проектирование должно быть завершено в 2020 году.
При термоядерном синтезе такие реакторы, как ITER и DEMO, не будут производить ни трансурановых, ни продуктов деления, которые вместе составляют основную часть ядерных отходов, производимых реакторами деления, некоторые компоненты реакторов ИТЭР и ДЕМО станут радиоактивными из-за падения на них нейтронов. Есть надежда, что облицовочные материалы для плазмы будут разработаны таким образом, чтобы отходы, полученные таким образом, имели гораздо более короткий период периода полураспада, чем отходы из реакторов деления, при этом отходы оставались опасными менее одного раза. век. Разработка этих материалов является основной целью Международной лаборатории по облучению термоядерных материалов. В процессе производства трития в настоящее время образуются долгоживущие отходы, но как ITER, так и DEMO будут производить свой собственный тритий, обходясь без реактора деления, который в настоящее время используется для этой цели.
PROTO - это предложение для эксперимента за пределами DEMO, часть долгосрочной стратегии Европейской комиссии по исследованию термоядерной энергии. PROTO будет выступать в качестве прототипа электростанции, учитывая все оставшиеся технологические усовершенствования и демонстрируя производство электроэнергии на коммерческой основе. Это ожидается только после DEMO, после 2050 года, и может быть, а может и не быть второй частью эксперимента DEMO / PROTO.
