Pasaulē lielākais kodolsintēzes reaktors piedāvā tīru enerģiju

Pasaulē lielākais kodolsintēzes reaktors piedāvā cerību uz tīru enerģiju

Spēcīgs jauns no tērauda būvēts tokamaka reaktors cenšas beidzot sasniegt svēto grālu ar kodolsintēzes darbināmu elektroenerģijas ražošanu.

Dziļi Francijas Provansas reģionā, kas izvēlēts tā labvēlīgo ģeoloģisko, hidroloģisko un seismisko apstākļu, kā arī ūdens un elektrības pieejamības dēļ, atrodas 180-hektāru liela iekārta, kurā atrodas Starptautiskais kodoltermiskais eksperimentālais reaktors (ITER).

Tradicionālās spēkstacijas pārvērš siltumu no fosilā kurināmā sadegšanas vai kodola skaldīšanas tvaikā, ko pēc tam izmanto, lai rotētu turbīnas, kas pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā. Abas šīs metodes, lai gan tās ir uzticamas enerģijas avoti, rada ietekmi uz vidi emisiju vai radioaktīvo atkritumu dēļ.

Bet ko tad, ja būtu veids, kā ražot šo siltumu bez kaitīgiem blakusproduktiem? Šis ir sapnis par kodolsintēzes enerģiju, kas ir nepārtraukts eksperiments, lai ar atomu kodolsintēzes palīdzību ražotu milzīgu enerģijas daudzumu.

Identiski procesiem, kas darbina mūsu sauli, saplūšana notiek, kad divi ūdeņraža atomi saplūst kopā un saplūst vienā hēlija atomā. Tas rada milzīgu enerģijas daudzumu, neradot radioaktīvos skaldīšanas produktus.

Šī procesa izveide ir nopietns inženiertehnisks izaicinājums, jo reakcijas ir precīzi jākontrolē telpā, kur tiek ģenerēts milzīgs enerģijas daudzums.

Zvaigznes spēks tērauda būvētā būrī

ITER objektā notiek pasaulē lielākā tokamaka reaktora būvniecība. Šīs eksperimentālās iekārtas, kuras pamatā ir 60. gados izstrādāts padomju modelis, pamatā ir tora formas vakuuma kamera.

Vakuuma kamera, kas sver 5200 tonnas un ar tilpumu 1400 m³, ir līdz šim lielākā šāda veida kamera, kas ļauj fiziķiem, kas to izmanto, kontrolēt reakcijas, kas nepieciešamas, lai radītu dzīvotspējīgu kodolsintēzes enerģiju.

ITER eksperimenti notiks šajā tērauda būvētajā vakuuma traukā, kas satur saplūšanas reakcijas un ir hermētiski noslēgts, darbojoties kā primārā drošības barjera. Šeit ūdeņraža degviela tiek pakļauta milzīgam karstumam un spiedienam, pārvēršot to karstā, elektriski uzlādētā gāzē, kas pazīstama kā plazma.

Šī vakuuma vide nodrošina starojuma aizsardzību un atbalsta plazmas stabilitāti, savukārt dzesēšanas ūdens sistēmas, kas tiek cirkulētas starp dubultajām tērauda sienām, droši noņem siltumu, kas rodas reaktora darbības laikā. Tas ir ļoti svarīgi, jo saplūšanai ir nepieciešama temperatūra no 150 līdz 300 miljoniem grādu.

Magnētisko lauku spēks

Interjera virtuļa forma ļauj iekšpusē esošajām plazmas daļiņām nepārtraukti riņķot, nepieskaroties sienām. Šo superkarstu plazmu tokamaka reaktorā satur un kontrolē magnētiskie lauki, ko rada 10,000 tonnas supravadošu magnētu.

Spēj radīt spēcīgākus laukus nekā parastie magnēti, turot -269 grādu temperatūrā, ITER izmanto “augstas veiktspējas, iekšēji dzesētus supravadītājus”, kuros supravadošās dzīslas ir savienotas kopā un ievietotas strukturālā tērauda apvalkā.

Šis magnētisko lauku ģenerēšanas līdzeklis ir arī lētāks un patērē mazāk enerģijas nekā alternatīvas, padarot to par vienīgo dzīvotspējīgo iespēju lielajām magnētu sistēmām, kas nepieciešamas kodolsintēzes enerģijas atbalstam.

Vakuuma trauks un tā supravadītāja magnētu sistēma atrodas ITER kriostatā, kas nodrošina īpaši zemas temperatūras vakuuma telpu. Ar 16,000 m³ tā ir lielākā nerūsējošā tērauda augsta vakuuma spiediena kamera, kas jebkad ir uzbūvēta.

Reaktorā esošās ekstremālās temperatūras atšķirības padara nerūsējošo tēraudu par ideālu izvēli. Spēj uzturēt veiktspēju augstā un zemā temperatūrā, tērauda augstā elastība un stingrība padara to par neaizvietojamu ITER sastāvdaļu.

Sagaidāms, ka tokamaks tiks izveidots un darbosies līdz 2025. gadam, kodolsintēzes fiziķi cer, ka tas mainīs spēli enerģijas ražošanā. Lai gan gandrīz neierobežotas tīras enerģijas izredzes joprojām ir ārpus apvāršņa, ir skaidrs, ka, ja mēs vēlamies panākt komerciālu kodolsintēzi, tērauda ilgstošais spēks ļaus mums to izmantot.