ИТЭР

редактировать
Международный мегапроект в области исследований и инженерии ядерного синтеза

Координаты : 43 ° 42′30 ″ с. ш. 5 ° 46 ′39 ″ в.д. / 43,70831 ° с.ш., 5,77741 ° в.д. / 43,70831; 5.77741

ИТЭР
ITER Logo NoonYellow.svg
ITER participants.svg Тридцать пять стран-участниц
Формирование24 октября 2007 г.
Штаб-квартираСен-Поль-ле-Дюранс, Франция
ЧленКитай. Европейский Союз. Индия. Япония. Южная Корея. Россия. США. Другие страны:. Австралия. Казахстан
Генеральный директорБернард Биго
Веб-сайтwww.iter.org
ИТЭР
ITER Exhibit (01810402) (12219071813) (cropped).jpg Малогабаритная модель ИТЭР
Тип устройства Токамак
МестоположениеСен-Поль-ле-Дюранс, Франция
Технические характеристики
Большой радиус действия6,2 м (20 футов)
Объем плазмы840 m
Магнитное поле 11,8 Т (пиковое тороидальное поле на катушке). 5,3 Т (тороидальное поле на оси). 6 T (пиковое полоидальное поле на катушке)
Мощность системы50 MW
Мощность плавления500 MW
Продолжительность разрядадо 1000 s
История
Дата (дата) строительства2013 - 2025 гг.

ИТЭР (установлен Международный термоядерный экспериментальный реактор ) - это международный ядерный синтез научно-исследовательский и инженерный мегапроект, который станет крупнейшим в мире экспериментом по магнитному удержанию физики плазмы. Это экспериментальный токамак ядерный термоядерный реактор, который строится рядом с объектом Cadarache в Сен-Поль-ле-Дюранс, в Провансе, на юге Франции. Цель ИТЭР - использовать научную и технологическую возможность термоядерной энергии для мирного использования и использовать мировую индустрию ядерного ядерного оружия.

ИТЭР термоядерный синтез был разработан реактор для создания плазмы мощностью 500 мегаватт (тепловой) в течение примерно двадцати минут, в то время как 50 мегаватт Тепловая мощность вводятся в токамак, что приводит к десятикратному сообщению мощности плазмы. Таким образом, установка применяется в термоядерном реакторе впервые, используется принцип производства большей тепловой мощности, чем используется для системы плазмы. Общее количество электроэнергии, потребляемой реактором и установками, будет варьироваться от 110 МВт до 620 МВт пикового значения в течение 30-секундных периодов во время работы в плазме. Электрический реактор не требует мощности для работы в электрическом режиме. Вместо этого выделяется тепло будет вентилироваться.

Проект финансируется и управляется членами семьи: Европейский Союз, Китай, Индия, Япония, Россия, Южная Корея и США ; Всего в проекте прямо или косвенно участвуют 35 стран. Строительство комплекса токамака ИТЭР началось в 2013 году, и к июню 2015 года стоимость строительства превысила 14 миллиардов долларов США. Ожидается, что общая стоимость строительства и эксплуатации превысит 22 миллиарда евро. По оценкам Министерства энергетики США, общие затраты на строительство до 2025 года, включая взносы натурой, составят 65 миллиардов долларов. Следовательно, ИТЭР считается дорогостоящим научным начинанием в истории.

По завершении строительства ИТЭР станет крупнейшим из более чем 100 термоядерных реакторов, построенных с 1950-х годов. Его запланированный преемник, ДЕМО - который для некоторых странорциума ИТЭР теперь может быть фазой, а не конкретной машиной консорциума ИТЭР, как ожидается, станет первым термоядерным реактором, вырабатывающим электричество в экспериментальных условиях. Ожидается, что на этапе DEMO будут полномасштабные термоядерные станции по производству электроэнергии и будущие коммерческие реакторы.

Содержание

  • 1 Предпосылки
  • 2 История организации
  • 3 Генеральный директор
  • 4 Задачи
  • 5 Временная шкала и состояние
  • 6 Обзор реактора
  • 7 Техническая конструкция
    • 7.1 Вакуумный резервуар
    • 7.2 Одеяло размножителя
    • 7.3 Магнитная система
    • 7.4 Дополнительный нагрев
    • 7.5 Криостат
    • 7.6 Системы охлаждения
  • 8 Местоположение
  • 9 Участники
    • 9.1 Члены
    • 9.2 Не члены
  • 10 Финансирование
  • 11 Критика
    • 11.1 Ответы на критику
  • 12 Похожие проекты
  • 13 См. Также
  • 14 Ссылки
  • 15 Дополнительная литература
  • 16 Внешние ссылки

Предпосылки

ИТЭР будет использоваться путем введения дейтерия и трития в гелий.

Термоядерный синтез Электроэнергия имеет для обеспечения достаточного количества энергии для удовлетворения растущего спроса, причем делать это устойчиво, с относительно небольшим воздействием на среду. 1 грамм дейтерий-тритиевой смеси в процессе ядерного синтеза производит количество энергии, эквивалентное 8 тонн нефти.

Ядерный синтез имеет много преимуществ. Во-первых, его изотопное топливо относительно широко распространено - один из необходимых изотопов, дейтерий, может быть извлечен из морской воды, другой вид топлива тритий, будет получен из литиевого бланкета с использованием нейтронов, образующихся в самой реакции синтеза. Кроме того, термоядерный реактор практически не будет выполнять CO2 или атмосферных загрязнителей, а его радиоактивные отходы будут в основном очень недолговечными по сравнению с продуктами, производимыми обычными ядерными реакторами (реакторами деления).

21 ноября 2006 г. семь участников официальноились профинансировать создание термоядерного реактора. Программа рассчитана на 30 лет - 10 лет на строительство и 20 лет на эксплуатацию. Первоначально предполагалось, что ИТЭР будет стоить около 5 миллиардов евро, но в связи с ростом цен на сырье и изменениями в первоначальной конструкции эта сумма почти утроилась и составила 13 миллиардов евро. Ожидается, что на строительство реактора уйдет 10 лет, окончание запланировано на 2019 год, но строительство продолжается до 2020 года. Подготовка площадки началась в Кадараш, Франция, и начались закупки крупных компонентов.

При питании от 300 МВт электроэнергии ожидается, что ИТЭР будет эквивалентно 500 МВт тепловой мощности, поддерживаемой в течение 1000 секунд (для сравнения с JET ). потребление 700 МВт электроэнергии и пиковая тепловая мощность 16 МВт менее чем за секунду) за счет плавления примерно 0,5 г смеси дейтерия / трития в реакторе площадью примерно 840 м камера. Тепло, произведенное в ИТЭР, не будет использоваться для выработки мощности, поскольку после учета потерь и минимальной потребляемой мощности 300 МВт выход будет эквивалентен реактору нулевой () мощности.

История организации

Рональд Рейган и Михаил Горбачев на Женевском саммите в 1985 году

ИТЭР начал свою деятельность в 1985 году как инициатива Рейгана-Горбачева при равном участии Советского Союза, Европейское сообщество по атомной энергии, США и Япония на начальных этапах проектирования 1988–1998 гг. Подготовка к первому саммиту Горбачев-Рейган показала, что никаких ощутимых договоренностей в работе по саммиту не было.

Однако один проект энергетических исследований незаметно рассматривался двумя физиками, Элвином Трайвелписом и Евгением Велиховым. Проект предполагал сотрудничество на следующем этапе исследований магнитного синтеза - создание демонстрационной модели. В то время исследования магнитного синтеза продолжались в Японии, Европе, Советском Союзе и США. Велихов и Trivelpiece используют, что шаг в исследованиях термоядерного синтеза будет выходить за рамки бюджета любой из ключевых стран, и что сотрудничество будет полезным на международном уровне.

В правительстве США разгорелась крупная бюрократическая борьба за проект. Одним из аргументов против сотрудничества было то, что Советы будут использовать его для кражи американских технологий иу-хау. Второй был символическим - советский физик Андрей Сахаров находился во внутренней ссылке, а США настаивали на соблюдении Советским Союзом его прав человека. Совет национальной безопасности США созвал встречу под руководством Уильяма Флинна Мартина, в результате чего был достигнут консенсус о том, что США должны выполнять проекты.

Мартин и Велихов заключили соглашение, которое было согласовано на саммите и объявлено в последнем абзаце этой исторической встречи на высшем уровне: «... Два лидера подчеркнули потенциальную важность работы, направленной на использование термоядерного воспроизведения. в мирных целях и в этой связи, выступал за максимально широкое практическое развитие международного сотрудничества в этом источнике энергии, который неисчерпаем, на благо всего человечества ».

Осуществлены этапы концептуального и технического проектирования под эгидой МАГАТЭ в 2001 г. Был разработан приемлемый детальный проект, подкрепленный исследованиями и разработками на сумму 650 миллионов долларов США, проведенными «Сторонами ИТЭР» для определения его практической осуществимости. Эти стороны, а именно ЕС, Япония, Российская Федерация (заменяющая Советский Союз) и США (которые вышли из проекта в 1999 году и вернулись в 2003 году), присоединились к переговорам Китая, Южной Кореи и Канады (которая прекратила свое участие в конце 2003 г.). Индия официально стала частью ИТЭР в декабре 2005 года.

28 июня 2005 года было официально объявлено, что ИТЭР будет построен в Европейском Союзе на юге Франции. Переговоры, приведенные к принятию решения, закончились компромиссом между ЕС и Японией, в котором Японии было обещано 20% исследовательского персонала на французском месте расположения ИТЭР, а также глава административного органа ИТЭР. Кроме того, один исследовательский центр проекта будет построен в Японии, и Европейский Союз согласился внести около 50% расходов этого учреждения.

21 ноября 2006 г. международный консорциум подписал официальное соглашение на строительство реактора. 24 сентября 2007 года Китайская Народная Республика стала седьмой стороной, сдавшей Соглашение ИТЭР на хранение МАГАТЭ. Наконец, 24 октября 2007 года Соглашение ИТЭР вступило в силу, и Организация ИТЭР юридически начала свое существование.

В 2016 году организация ИТЭР подписала соглашение о техническом сотрудничестве с национальным агентством по термоядерному синтезу Австралии, предоставляя этой стране доступ к результатам исследований ИТЭР в обмен на строительство отдельных частей ИТЭР.

В июле 2020 года начался пятилетний этап сборки проекта, запущенный президентом Франции Эммануэлем Макроном в других участниках проекта ИТЭР.

Генеральные директора

У проекта было три генеральных директора. Генеральный директор подотчетен Совету ИТЭР, который состоит из двух представителей от каждого национального агентства. Организация ИТЭР не разглашает публично имена Совета.

  • 2005-2010: Канаме Икеда
  • 2010-2014: Осаму Мотодзима
  • 2015-настоящее время: Бернард Бигот

Цели

Миссия ИТЭР - Возможна осуществимость термоядерной энергии и доказать, что она может работать без отрицательного воздействия. В частности, проект направлен на:

  • Мгновенное создание термоядерной плазмы с тепловой мощностью, в десять раз превышающей введенную тепловую мощность (значение Q, равное 10).
  • Создание стабильного состояния плазмы с величиной Q больше 5. (Q = 1 - научная безубыточность.)
  • Поддерживать импульс термоядерного синтеза в течение 8 минут.
  • Разрабатывать технологии и процессы, необходимые для термоядерной электростанции, включая сверхпроводящие магниты и дистанционное управление (обслуживание роботом).
  • Проверить концепции разведения трития.
  • Усовершенствование технологии нейтронной защиты / преобразования тепла (большая часть энергии в реакции D + T выделяется в виде быстрых нейтронов).

Цели проекта ИТЭР не ограничивают возможности создания ядерных устройств синтеза, но гораздо более широкое, включая создание необходимых, организационных и логистических возможностей, навыков, инструментов, цепочек поставок и культур, позволяющих управлять такими мегапроектами участников стран, запускающих свои местные отрасли ядерного синтеза.

Хронология и статус

Аэрофотоснимок площадки ИТЭР в 2018 году Состояние строительства ИТЭР в 2018 году Аэрофотоснимок площадки ИТЭР в 2020 году

В 1978 г. Европейская Комиссия, Япония, США и СССР присоединились к Международному семинару по реакторам токамака (INTOR). под эгидой Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) для оценки готовности магнитного термоядерного синтеза к переходу на этап экспериментального энергетического реактора (EPR), чтобы определить дополнительные НИОКР, что необходимо предпринять, определить и определить характеристики такого РОП посредством концептуального проектирования. Сотни ученых и инженеров в области термоядерного синтеза в каждой-участнице приняли участие в детальной оценке нынешнего состояния концепции локализации токамака в соответствии с требованиями EPR, определили необходимые НИОКР к началу 1980 г., и к середине 1981 года разработал концептуальный дизайн.

В 1985 году на саммите в Женеве в 1985, Михаил Горбачев использовал Рональду Рейгану, чтобы две страны вместе взяли на себя строительство EPR токамака, предложенный семинаром INTOR. Проект ИТЭР был начат в 1988 году.

Земля была заложена в 2007 году, строительство комплекса токамака ИТЭР началось в 2013 году. Сборка машины началась 28 июля 2020 года. Ожидается, что строительство объекта будет завершено в 2025 год, когда может начаться пуск реактора. Первоначальные плазменные эксперименты планируется начать в 2025 году, а эксперименты по полному синтезу дейтерия - трития начнутся в 2035 году. Если ИТЭР заработает, он станет большим магнитным удержанием Проводит эксперимент по физике плазмы с объемом плазмы 840 кубических метров, что больше Объединенный европейский тор в 8 раз.

Основные этапы проекта
ДатаСобытие
1988Официально начат проект ИТЭР. Работа по концептуальному проектированию велась с 1988 по 1990 год.
1992Работа по инженерному проектированию с 1992 по 1998 год.
2006Утверждение сметы расходов в размере 10 миллиардов евро (12,8 миллиардов долларов США).) начало строительства в 2008 г. и завершение через десять лет.
2007Начало строительства
2008Начало подготовки площадки, начало маршрута ИТЭР.
2009Завершение подготовки площадки.
2010Начало комплексных земляных работ на Токамаке.
2013Начало строительства комплекса Токамак.
2015Токамак строительство началось, но график продлен минимум на шесть лет.
2017Сборочный цех готов к оборудованию.
2018-2025Сборка и интеграция:
  • Декабрь 2018: Бетонная опора завершена.
  • Июль 2019 г.: Нижний и нижний цилиндры криостата собран из кусков.
  • май 2020 г.: Нижняя часть криостата установлена, начата сборка токамака.
  • июль 2020 г.: формально начата сборка машины.
  • ноябрь 2020 г. (планируется): Начать сварку вакуумного резервуара.
  • июнь 2022 г. (планируется): вакуумный резервуар установлен.
  • ноябрь 2023 г. (планируется): начинается установка центрального соленоида.
2025 г.
  • запланировано: сборка заканчивается; Начинается этап ввода в эксплуатацию.
  • Запланировано: Получение первой плазмы.
2035Запланировано: Начало дейтерий-тритиевой эксплуатации.

Обзор реактора

Когда дейтерий и тритий сливаются, два ядра объединяются, образуя ядро ​​гелия (альфа частица ) и высокоэнергетический нейтрон.

. 1D. +. 1T. →. 2He. +. 0n. + 17,59 МэВ

В то время как почти все стабильные изотопы легче в периодической таблица, чем железо-56 и никель-62, которые имеют высокую энергию связи на нуклон, будут сливаться с некоторыми другими изотопом и выделять энергию, поскольку для этого требуется самая низкая энергия активации (а значит, самая низкая температура), при этом производя одно из самых высоких значений на единицу веса.

Все прото- и средние звезды излучают огромное количество энергии, генерируемой процессами термоядерного синтеза. Масса для массы, синтез дейтерия и трития высвобождает примерно в три раза больше энергии, чем деление урана-235, и в миллионы раз больше энергии, чем химическая реакция, такая как горение угля. Задача термоядерной электростанции - использовать эту энергию для производства электроэнергии.

Энергии активации (в большинстве термоядерных систем это температура, необходимая для инициирования реакции) для термоядерного синтеза обычно высоки, потому что протоны в каждом ядре будут иметь тенденцию сильно отталкиваться друг от друга, все они имеют одинаковый положительный заряд. Эвристика для оценки скорости реакции заключается в том, что ядра должны иметь возможность находиться в пределах 100 фемтометров (1 × 10 метров) друг от друга, где ядра с большей вероятностью будут подвергаться квантовое туннелирование мимо электростатического барьера и точки поворота, где сильная ядерная сила и электростатическая сила одинаково уравновешены, позволяя им сливаться. В ИТЭР такое расстояние сближения стало возможным благодаря высоким температурам и магнитному удержанию. ИТЭР использует охлаждающее оборудование, такое как крионасос, для охлаждения магнитов до уровня, близкого к абсолютному нулю. Высокие температуры дают ядрам достаточно энергии для преодоления их электростатического отталкивания (см. распределение Максвелла – Больцмана ). Для дейтерия и трития оптимальные скорости реакции достигаются при температурах порядка 100000000 К. Плазма нагревается до высокой температуры посредством омического нагрева (пропускания тока через плазму). Дополнительный нагрев применяется с использованием инжекции нейтрального луча (который пересекает линии магнитного поля без общего отклонения и не вызывает большого электромагнитного нарушения) и радиочастоты (RF) или микроволн. нагрев.

При таких высоких температурах частицы имеют большую кинетическую энергию и, следовательно, скорость. Если они не ограничены, частицы будут быстро вылетать, забирая с собой энергию, охлаждая плазму до точки, в которой энергия больше не вырабатывается. Успешный реактор должен будет содержать частицы в достаточно малом объеме в течение достаточно длительного времени, чтобы большая часть плазмы слилась. В ИТЭР и многих других реакторах с магнитным удержанием плазма, газ заряженных частиц, удерживается с помощью магнитных полей. Заряженная частица, движущаяся через магнитное поле, испытывает силу, перпендикулярную направлению движения, что приводит к центростремительному ускорению, тем самым ограничивая ее движение по кругу или спирали вокруг линий магнитного поля. поток.

Также необходим твердый удерживающий сосуд, как для защиты магнитов и другого оборудования от высоких температур, энергичных фотонов и частиц, так и для поддержания почти полного вакуума для заполнения плазмы. Защитный сосуд подвергается обстрелу очень энергичных частиц, при этом электроны, ионы, фотоны, альфа-частицы и нейтроны постояннобомбардируют его и разрушают структуру. Материал должен быть спроектирован таким образом, чтобы выдерживать эту среду, чтобы электростанция была экономичной. Испытания таких материалов будут проводиться как в ИТЭР, так и в IFMIF (Международная лаборатория по облучению термоядерных материалов).

После начала синтеза нейтроны с высокой энергией будут излучаться из реактивных областей плазмы, легко пересекая силовые линии магнитного поля из-за нейтральности заряда (см. поток нейтронов ). Нейтроны получают большую часть энергии. В идеале альфа-частицы будут расходовать свою энергию в плазме, нагревая ее.

За внутренней стенкой резервуара сдерживания будет размещен один из нескольких модулей тестового бланкета. Они предназначены для замедления и уменьшения нейтронов надежным и эффективным способом ограничения повреждений острой конструкции и воспроизводства трития для литийсодержащих керамических шариков, устанавливаются в модуле бланкета, после следующих факторов:

. 0n. +. 3Li. →. 1T. +. 2He.
. 0n. +. 3Li. →. 1T. +. 2He. +. 0n.

где реагент нейтрон доставляется реакцией DT.

Энергия, поглощенная быстрыми нейтронами, извлекается и передается в теплоноситель первого контура. Затем эта тепловая энергия будет энергия для питания турбины, вырабатывающей электричество, на реальной электростанции; в ИТЭР эта генерирующая система не представляет научного интереса, поэтому будет извлекаться и утилизироваться.

Технический проект

Drawing of the ITER tokamak and integrated plant systems Чертеж токамака ИТЭР и интегрированных систем

Вакуумный резервуар

Поперечный разрез части планируемого термоядерного реактора ИТЭР.

Вакуумный резервуар является центральным контейнером машины ИТЭР: стальной контейнер с двойными стенками, в котором плазма удерживается с помощью магнитных полей.

Вакуумный сосуд ИТЭР будет в два раза больше и в 16 раз более любого ранее изготовленного термоядерного реактора: каждый из девяти секторов в форме тора будет весить от 390 до 430 тонн. С учетом всех защитных и портовых конструкций это в сумме составляет 5 116 тонн. Его внешний диаметр составляет 19,4 метра (64 фута), а внутренний 6,5 метра (21 фут). После сборки вся конструкция будет иметь высоту 11,3 метра (37 футов).

Основная функция вакуумного сосуда - обеспечить герметичный контейнер для плазмы. Его основные компоненты - это вспомогательная система, портовые конструкции. Главный сосуд представляет собой конструкцию с двойными стенками с полоидальными и тороидальными ребрами жесткости между оболочками толщиной 60 миллиметров (2,4 дюйма) для усиления конструкции сосуда. Эти ребра также образуют проходы для охлаждающей воды. Пространство между двойными стенами заполнены щитовые конструкции из нержавеющей стали. Внутренние поверхности сосуда будут действовать как интерфейс с модулями родительского стада, содержащие компонент компонент родительского стада. Эти модули защиты от нейтронов высокой энергии, образующихся в реакторах синтеза, а некоторые из них также будут запускать модели воспроизводства трития.

Вакуумный сосуд имеет 18 верхних, 17 экваториальных и 9 нижних портов, которые будут перемещены для операций дистанционного управления, диагностических систем, инжекции нейтрального луча и вакуумной откачки.

Бланкет размножителя

Из-за очень ограниченных наземных ресурсов трития ключевым элементом конструкции реактора ИТЭР является бланкет размножителя. Этот компонент, расположенный рядом с вакуумным сосудом, служит для производства тритии в результате реакции с нейтронами из плазмы. Есть несколько вариантов, которые производят тритий внутри бланкета. . Li. производит тритий посредством n, t методов с замедленными нейтронами, . Li. производит тритий посредством воздействия с нейтронами более высоких энергий посредством n, n-факторов. Концепции бланкета-размножителя включают методы с гелиевым охлаждением литий-свинца (HCLL) и с гелиевым охлаждением в виде галечного слоя (HCPB). Шесть различных модулей тестового бланкета (TBM) будут испытаны в ИТЭР и будут иметь общую общую геометрию бокса. Материалы для использования в качестве камешков-размножителей в концепции HCPB включают метатитанат лития и ортосиликат лития. Требования к материалам для размножения включают хорошее производство и извлечение трития, механическую стабильность и низкий уровень радиоактивной активации.

Магнитная система

Центральная соленоидная катушка будет использовать сверхпроводимость. ниобий-олово для переноса 46 кА и создания поля до 13,5 тесла. 18 тороидальных катушек возбуждения также будут использовать ниобий-олово. При максимальной напряженности поля 11,8 тесла они могут хранить 41 гигаджоулей. Они прошли испытания при рекордных 80 кА. Другие магниты ИТЭР с более низким полем (PF и CC) будут использовать ниобий-титановый в качестве сверхпроводящих элементов.

Дополнительный нагрев

В ИТЭР будет три типа внешней системы:

  • Два нагревательных инжектора нейтрального луча (HNB), каждый из которых обеспечивает около 17 МВт на горение. плазма, с помощью добавления третьего. Требования к ним: энергия пучка дейтерия - 1МэВ, полный ток - 40А и длительность импульса пучка - до 1ч. Прототип строится на испытательной лаборатории нейтральным пучком (NBTF), которая была построена в Падуе, Италия.
  • Ионный циклотронный резонансный нагреватель (ICRH)
  • Электронно-циклотронный резонансный нагреватель (ECRH)

Криостат

Криостат - это большая конструкция из нержавеющей стали массой 3800 тонн, окружающая вакуумный резервуар и сверхпроводящие магниты, для создания сверххолодного вакуума. Окружающая среда. Его толщина в диапазоне от 50 до 250 миллиметров (от 2,0 до 9,8 дюйма) позволит ему выдерживать атмосферное давление на площади объемом 8 500 кубических метров. 9 июня 2020 года Larsen Toubro завершила поставку и установку модуля криостата. Криостат является основным компонентом комплекса токамака, который расположен на сейсмически изолированном основании.

Системы охлаждения

Токамак ИТЭР будет использовать три взаимосвязанные системы охлаждения. Большая часть тепла будет отводиться первичным водяным контуром охлаждения, который сам охлаждается через теплообменник во вторичном ограждении здания токамака. Вторичный охлаждающий контур будет охлаждаться более крупным комплексом, включающим градирню, трубопровод длиной 5 км (3,1 мили), из которого поступает вода и бассейны, которые позволяют охлаждать охлаждающую воду и проверять ее на химическое загрязнение и тритий перед тем, как его выпустили в реку Дюранс. Эта система должна будет рассеивать в среднем 450 МВт во время работы токамака. Система жидкий азот дополнительно обеспечивает 1300 кВт охлаждения до 80 K (-193,2 ° C; -315,7 ° F), система жидкий гелий обеспечит 75 кВт охлаждения до 4,5 K (−268,65 ° C; −451,57 ° F). Система с жидким гелием будет спроектирована, изготовлена, установлена ​​и введена в эксплуатацию Air Liquide во Франции.

Местоположение

Местоположение Кадараш во Франции

Процесс выбора места для размещения ИТЭР был долгим и затяжным. Наиболее вероятными стоянками были Кадараш в Прованс-Альпы-Лазурный берег, Франция, и Роккашо, Аомори, Япония. Кроме того, Канада объявила о торгах на сайте в Clarington в мае 2001 года, но отказалась от участия в гонке в 2003 году. Испания также предложила сайт в Vandellòs 17 апреля 2002 года, но ЕС в конце ноября 2003 г. решила сосредоточить свою поддержку исключительно на французском сайте. С этого момента выбор был между Францией и Японией. 3 мая 2005 года ЕС и Япония договорились о процессе урегулирования их спора к июлю.

На заключительной встрече в Москве 28 июня 2005 г. участвующие стороны договорились построить ИТЭР в Кадараш в Прованс-Альпы-Лазурный берег, Франция.. Строительство комплекса ИТЭР началось в 2007 году, а сборка токамака должна была начаться в 2015 году.

Fusion for Energy, агентство ЕС, отвечающее за европейский вклад в проект., находится в Барселоне, Испания. Fusion for Energy (F4E) - совместное предприятие Европейского сообщества по ИТЭР и развитию термоядерной энергии. Согласно веб-сайту агентства:

F4E несет ответственность за вклад в ИТЭР, приложение которое использует термоядерный синтез как жизнеспособный и устойчивый источник энергии Европы. [...] F4E также поддерживает инициативы в области исследований и разработок в области термоядерного синтеза [...]

Установка для тестирования нейтрального пучка в ИТЭР, направленная разработка и тестирование прототипа инжектора нейтрального пучка, строится в Падуя, Италия. Это будет единственный объект ИТЭР за пределами площадки в Кадараше.

Большинство зданий ИТЭР будут или были облицованы чередующимся узором из отражающей нержавеющей стали и серого лакированного металла; это было сделано из эстетических соображений, чтобы объединить здания с окружающей их средой и помочь с теплоизоляцией.

Участники

Тридцать пять стран участвуют в проекте ИТЭР.

В настоящее время существует семь сторон. участвующие в программе ИТЭР: Европейский Союз (через юридически обособленную организацию Евратом ), Китай, Индия, Япония, Россия, Южная Корея и США. Канада ранее была полноправным членом, но с тех пор вышла из-за отсутствия финансирования со стороны правительства федерального правительства. Отсутствие финансирования также к тому, что Канада отказалась от заявок на площадкуЭР в 2003 году. Принимающим участником проекта ИТЭР и, следовательно, участником, несущим большую часть затрат, является ЕС.

В 2007 году ИТЭР подписал Соглашение о сотрудничестве с Казахстаном. В марте 2009 года Швейцария, ассоциированный член Евратома с 1979 года, также ратифицировала присоединение страны к Европейскому внутреннему агентству Fusion for Energy в качестве третьей страны-члена. Соединенное Королевство официально вышло из Евратома 31 января 2020 года. Тем не менее, Великобритания сообщила ИТЭР о желании продолжить участие в проекте с новыми отношениями, которые будут согласованы в переходный период выхода Великобритании из Европейского Союза. Будущее проекта Объединенный европейский тор, который находится в Великобритании, также не определено. Некоторое ассоциированное членство в Евратоме считается вероятным сценарием, возможно, аналогичным Швейцарии. В 2016 году ИТЭР объявил о партнерстве с Австралией в целях «технического сотрудничества в областях, представляющих взаимные выгоды и интерес», но без того, чтобы Австралия стала полноправным членом.

Работа ИТЭР контролирует Советом ИТЭР, который имеет полномочия назначать старших сотрудников, контролирует вопросы бюджета и разрешать дополнительные задачи или организациям участвовать в ИТЭР. Действующим председателем Совета ИТЭР является Вон Намкунг, генеральным директором ИТЭР Бернар Биго.

Члены

нечлены

Финансирование

По состоянию на 2016 г. ожидается, что общая стоимость строительства и эксперимента по эксплуатации превысит 22 млрд евро, что на 4,6 млрд евро больше оценки 2010 года, и 9,6 млрд евро по оценке на 2009 год. Только стоимость строительства оценивается в 22 миллиарда евро. Первоначально предполагаемые затраты на ИТЭР составляли 5 миллиардов евро на строительство и 5 миллиардов евро на техническое обслуживание и исследования, связанные с ним, в течение 35 лет эксплуатации. На июньской 2005 г. конференции в Москве участники сотрудничества ИТЭР согласовали следующее разделение финансовых взносов: 45% - принимающим членом, Европейским союзом, а остальная часть - между не принимающими участниками - Индией, Китаем и Японией., Южная Корея, Российская Федерация и США. На этапах эксплуатации и деактивации Евратом будет вносить 34% общих затрат, Япония и США - 13 процентов, а Китай, Индия, Корея и Россия - 10 процентов.

Девяносто процентов взносов будет доставляется «натурой» с использованием собственной валюты ИТЭР, расчетных единиц ИТЭР (IUA). Хотя финансовый вклад Японии в качестве не принимающего члена составляет одну одиннадцатую от общей суммы, ЕС согласился предоставить ему особый статус, чтобы Япония предоставила две одиннадцатых исследовательского персонала в Кадараче и получила две одиннадцатых от общего количества строительные контракты, в то время как вклад персонала Европейского Союза и строительных компонентов будет сокращен с пяти одиннадцатых до четырех одиннадцатых. Министерство энергетики США оценило общие затраты на строительство до 2025 года, включая взносы натурой, в 65 миллиардов долларов.

В декабре 2010 года сообщалось, что Европейский парламент отказался утвердить план стран-членов по перераспределению 1,4 миллиарда евро из бюджета для покрытия нехватки затрат на строительство ИТЭР в 2012–2013 годах. Закрытие бюджета на 2010 год потребовало пересмотра этого плана финансирования, и Европейская комиссия (ЕК) была вынуждена выдвинуть предложение по бюджетной резолюции ИТЭР в 2011 году.

Критика

Протест против ИТЭР во Франции, 2009. Строительство объекта ИТЭР началось в 2007 году, но проект столкнулся со многими задержками и перерасходом бюджета. Всемирная ядерная ассоциация утверждает, что синтез «представляет собой пока непреодолимые научные и инженерные проблемы».

Техническая проблема заключается в том, что нейтроны с энергией 14 МэВ, образующиеся в реакциях термоядерного синтеза, могут повредить материалы, из которых построен реактор. В настоящее время ведутся исследования, чтобы определить, можно ли и каким образом спроектировать стенки реактора, чтобы они прослужили достаточно долго, чтобы сделать коммерческую электростанцию ​​экономически жизнеспособной в условиях интенсивной нейтронной бомбардировки. Повреждение в первую очередь вызвано нейтронами высоких энергий, выбивающими атомы из своего нормального положения в кристаллической решетке. Связанная с этим проблема для будущей коммерческой термоядерной электростанции в том, что нейтронная бомбардировка вызовет радиоактивность в самом материале реактора. Таким образом, техническое обслуживание и снятие с эксплуатации коммерческого реактора может быть трудным и дорогостоящим. Другая проблема состоит в том, что сверхпроводящие магниты повреждаются потоками нейтронов. Для исследования этой проблемы планируется создание нового специального исследовательского центра IFMIF.

Другой источник беспокойства связан с интерполяцией данных параметров токамака 2013 года, согласно которой энергетическая нагрузка на токамак диверторы будут в пять раз выше ожидаемого ранее значения для ИТЭР и намного больше для фактического производства электроэнергии. реакторы. Эти новые результаты означают, что прогнозируемая энергетическая нагрузка на дивертор ИТЭР уже очень высока, эти новые результаты означают, что необходимо срочно испытать новые конструкции дивертора. Однако соответствующий испытательный центр () не получил финансирования по состоянию на 2018 год.

Ряд исследователей термоядерного синтеза, работающих над системами, не относящимися к токамакам, например Роберт Бюссар и Эрик. Лернер критиковал ИТЭР за отвлечение финансирования от того, что, по их мнению, могло бы быть более жизнеспособным / или рентабельным путем коядерной энергии, например, с помощью реактора polywell, хотя последний в конечном итоге был сочтено невозможным. Многие критики обвиняют исследователей ИТЭР в нежелании запускаемых технических и технических потенциальных проблем, запускаемых схемами синтез токамаков. Ожидаемая стоимость ИТЭР выросла с 5 миллиардов долларов США до 20 миллиардов евро, а сроки на полную мощность были перенесены с исходной оценки 2016 года на 2025 год.

Последняя правка сделана 2021-05-23 08:42:22
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте