Пред­ставьте себе мир без искус­ствен­ного изме­не­ния кли­мата, нехватки энер­ге­ти­че­ских ресур­сов или зави­си­мо­сти от нефти. Это может зву­чать как уто­пия, но инже­неры из Уни­вер­си­тета Тен­несси (UT), Нокс­вилл, сде­лали гигант­ский шаг на пути к вопло­ще­нию этого сце­на­рия в жизнь.

Они успешно раз­ра­бо­тали клю­че­вые тех­но­ло­гии для сборки экс­пе­ри­мен­таль­ного реак­тора, кото­рый может про­де­мон­стри­ро­вать воз­мож­ность исполь­зо­ва­ния тер­мо­ядер­ной энер­гии для энер­ге­тики.

Ядер­ный син­тез обе­щает постав­лять больше энер­гии, чем ядер­ное деле­ние, кото­рое сего­дня исполь­зу­ется в атом­ных элек­тро­стан­циях, но с гораздо мень­шим риском.

Про­фес­сора Дэвид Ирик, Мадху Мад­ху­кар и Масуд Паранг участ­вуют в про­екте с уча­стием США и пяти дру­гих стран, вклю­чая Евро­пей­ский союз, извест­ного как ИТЭР.

На этой неделе участ­ники успешно завер­шили важ­ный этап тести­ро­ва­ния своей тех­но­ло­гии, кото­рая будет изо­ли­ро­вать и ста­би­ли­зи­ро­вать цен­траль­ный соле­ноид– основу реактора.

В рам­ках про­екта ИТЭР стро­ится тер­мо­ядер­ный реак­тор, кото­рый направ­лен на про­из­вод­ство энер­гии в 10 раз боль­шей, чем он потреб­ляет. Объ­ект нахо­дится на стро­и­тель­стве возле иссле­до­ва­тель­ского цен­тра Када­раш, Фран­ция, и нач­нет свою работу в 2020 году.

“Цель ИТЭР — при­не­сти тер­мо­ядер­ную энер­гию на ком­мер­че­ский рынок”, –ска­зал Мад­ху­кар. “Тер­мо­ядер­ный син­тез явля­ется более без­опас­ным и более эффек­тив­ным, чем ядер­ная энер­гия деле­ния. Нет ника­кой опас­но­сти в некон­тро­ли­ру­е­мых реак­циях, кото­рые имели место в Япо­нии и в Чер­но­быле, и малом коли­че­стве радио­ак­тив­ных отходов”.

В отли­чие от сего­дняш­них реак­то­ров  ядер­ного деле­ния, управ­ля­е­мый тер­мо­ядер­ный син­тез исполь­зует про­цесс сли­я­ния, а не деле­ния. В основ­ных ядер­ных реак­циях, кото­рые пла­ни­ру­ется исполь­зо­вать в тер­мо­ядер­ном син­тезе, будут при­ме­няться изо­топы водо­рода:  дей­те­рий и три­тий. В резуль­тате сли­я­ния ато­мов изо­то­пов обра­зу­ется плазма, тем­пе­ра­ту­рой порядка 100 мил­ли­о­нов градусов.

В каче­стве реак­тора, для сли­я­ния ато­мов дей­те­рия и три­тия исполь­зу­ется так назы­ва­е­мый токамак-реактор (торои­даль­ная камера с магнит­ными катуш­ками).

Токамак-реактор исполь­зует маг­нит­ные поля для удер­жа­ния горя­чей плазмы, элек­три­че­ски заря­жен­ный газ, кото­рый слу­жит в каче­стве реак­тор­ного топ­лива, в форме тора. Цен­траль­ный соле­ноид состоит из шести гигант­ских кату­шек, уло­жен­ных друг на друга, и играет две глав­ные роли: созда­ния плазмы и руля тока плазмы.

Для покры­тия внут­рен­но­стей цен­траль­ного соле­но­ида необ­хо­димы стек­ло­во­локно и эпок­сид­ная хими­че­ская смесь, кото­рая оста­ется ста­биль­ной и проч­ной при высо­ких тем­пе­ра­ту­рах. Спе­ци­аль­ная смесь обес­пе­чи­вает элек­три­че­скую изо­ля­цию и проч­ность. Про­цесс про­питки дол­жен про­те­кать в нуж­ном темпе, с кон­тро­лем тем­пе­ра­туры, дав­ле­ния и рас­хода материала.

На этой неделе команда UT про­те­сти­ро­вала тех­но­ло­гию на своем макете цен­траль­ного про­вод­ника соле­но­ида.
“Чем выше тем­пе­ра­тура, тем меньше вяз­кость, но в то же время, чем выше тем­пе­ра­тура, тем короче срок службы эпок­сид­ной про­питки”.
Потре­бо­ва­лось два года, чтобы раз­ра­бо­тать тех­но­ло­гию, более двух дней для про­питки макета цен­траль­ного соленоида.

ИТЭР пред­на­зна­чен для демон­стра­ции науч­ной и тех­ни­че­ской осу­ще­стви­мо­сти тер­мо­ядер­ной энер­гии, он ста­нет круп­ней­шим тока­ма­ком в мире. Как член про­екта ИТЭР, США полу­чает пол­ный доступ ко всем тех­но­ло­гиям и науч­ным дан­ным ИТЭР. Вся сто­и­мость про­екта рас­пре­де­ля­ется между странами-партнерами (Страны ЕС, Индия, Китай, Рес­пуб­лика Корея, Рос­сия, США, Япония).

Источник