Установка массового управляемого термоядерного синтеза. Не для источника энергии, а для генерации нужных элементов. Это установка создает своеобразные минизвезды. Удерживает в сложном магнитном поле заметное по размерам порядка 10 км облако плазмы, в котором и происходят термоядерные реакции и генерация тяжелых элементов.
Используется в системах бедных тяжелыми элементами. И в некоторых случаях таким способом получать тяжелые элементы проще. примерно так выглядит. соотношение правда другое между установкой и плазменным облаком.
Пока наши научные институты разрабатывают отечественную игровую приставку на Intel Atom X5 и 4 ГБ оперативки за 47 сука тысяч рублей (!!!) Microsoft планирует построить для OpenAi серверный центр и суперкомпьютер за 100 миллиардов долларов.
Все это будет создано для работы искусственного интеллекта, а запуск планируется на 2028 год. По некоторым данным питать все это чудо планируется специально разработанным термоядерным реактором.
А теперь давайте представим, на что будет способен ИИ, запитанный от термоядерного реактора. Ну конечно! Котиков будет рисовать еще реалистичней!
100 миллиардов даже для Microsoft - колоссальная сумма. Компания уверена, что за ИИ будущее.
Британская компания First Light Fusion стала первым коммерческим клиентом, получившим допуск для экспериментов на установке Z Machine в Сандийских национальных лабораториях (SNL). Компания First Light Fusion разработала уникальный «ускоритель» давления для запуска термоядерных реакций и эксперименты на американской установке позволили испытать платформу на недостижимых ранее уровнях давления.
Принцип запуска термоядерной реакции на платформе First Light Fusion базируется на создании таких условий вокруг топливной мишени, при которых более лёгкие атомы преодолевают кулоновское отталкивание и сливаются с образованием более тяжёлых, отчего выделяется много энергии. В токамаках, например, для этого создаётся температура свыше 100 млн °C. Но можно пойти другим путём, и в частности обойтись без магнитного удержания. Для этого придумано инерционное удержание, когда вокруг топлива создаётся запредельное давление, к примеру, тем или иным ударным воздействием.
Установка Z Machine (Z-Pinch) в Сандийских лабораториях считается самой мощной импульсной электрической установкой такого типа в мире. В Европе тоже есть подобное устройство — Machine 3, но оно значительно слабее по характеристикам. Британцам нужно было выйти на более высокий уровень, чтобы подтвердить характеристики фирменного «ускорителя» давления. При пиковой мощности в 80 трлн ватт американская установка с помощью электромагнита запускает снаряды с более высокими скоростями, чем любая другая установка в мире.
Компания First Light Fusion получила или купила право на три выстрела. Всего Z Machine в Сандийских лабораториях делает около 200 выстрелов в год. Успешный первый эксперимент First Light установил новый рекорд давления для кварца на сандийской установке, повысив его с 1,5 терапаскаля (ТПа) до 1,85 ТПа, сохранив при этом образцы и обеспечив условия для проведения необходимых измерений. Испытания подтвердили верность используемых теоретических моделей и конструкции прототипа системы поджига.
Интересно, что около года назад компания First Light Fusion подписала с Управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA) соглашение о проектировании и строительстве объекта для размещения нового демонстратора Machine 4. Начало строительства было намечено на 2024 год на территории кампуса Кулхэм в Оксфордшире. Начало эксплуатации установки ожидается в 2027 году. Вряд ли получение допуска к экспериментам на Z Machine в США отменило предыдущий проект. Обуздание термоядерной энергии — это дело муторное и долгое. К этому принято двигаться, выверяя каждый свой шаг.
Добавим, установка Machine 4 компании First Light Fusion будет передавать топливной мишени энергию за счёт удара разогнанного до скорости 60 км/с кварцевого снаряда. При попадании в мишень уникальный «ускоритель скорости» компании разгонит продукты удара до 200 км/с и сфокусирует их на топливной мишени в виде обжимающих мишень сферических волн. Комбинация кинетического и лазерного удара обещает значительно снизить энергопотребление термоядерной установки. Впрочем, Machine 4 тоже станет проверкой концепции, от которой до настоящей термоядерной установки будет очень и очень далеко.
Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.
Европейское сообщество продолжает демонстрировать деградацию и потерю компетенции во всех сферах сложного промпрпоизводста. Возможно, последней каплей в этом нескончаемом эпик фейле в проекте ИТЭР (ITER) стало выявление прошлым летом сварщиков с поддельными сертификатами. Работы велись лицами, не имеющими соответствующего допуска и (или) опыта. У руководства проекта не было претензий к качеству выполняемых ими работ, но сам факт найма людей не имеющих подтверждения необходимой квалификации как бы настораживает. И заставляет задать вопросы руководству. Вот только прежний директор проекта Бернар Биго скончался в мае 2022 года, а новый мог быть не в курсе. Впрочем, виноваты всегда предшественники. Это удобно.
Секция вакуумной камеры (сосуда) извлекается из шахты реактора для ремонта (ITER)
Проект ИТЭР, напомню, это создание полномасштабной установки по запуску самоподдерживающейся термоядерной реакции. Комплекс на юге Франции не будет вырабатывать электрическую энергию. Потом — к середине 30-х годов — на основе ITER будет создан проект и начнётся строительство опытной термоядерной электростанции DEMO. На площадке ITER и опытном реакторе будут испытаны основные подходы к управлению реактором и реакциями, что потом будет перенесено на проект электростанции. Собственно, поэтому ITER будет сверхдорогим. Он утыкан научными приборами как ёжик иголками. В коммерческих реакторах такого не будет.
Фрагмент охлаждающего кожуха на секции с трубами для прокачки хладагента (ITER)
Научной задачей проекта ИТЭР ставится непрерывное удержание полученной от топлива плазмы температурой 150 млн °C в течение 400 секунд. При этом вырабатываемая реактором типа токамак мощность должна достигать 500 МВт при мощности запуска 50 МВт. Вся она будет, повторю, рассеяна, а не отправлена на выработку электричества или передачу тепла. Тем самым реактор должен продемонстрировать выход энергии 1:10. Строго говоря, это будет не совсем так, поскольку на поддержание работы сопутствующего оборудования будет уходить не менее 300 МВт дополнительной энергии. Но она в расчёт не идёт.
Создание ИТЭР затянулось на годы и сильно увеличилось в стоимости. Первоначально закладывалась сумма в 5 млрд евро. Теперь она выросла минимум в четыре раза, и будет увеличиваться дальше. Согласно последним планам, первая плазма должна был быть получена в реакторе в 2025 году. Эти сроки назывались как новые после трёх или четырёх предыдущих переносов сроков. Назначенный с сентябре 2022 года новым директором Пьетро Барабаски вскоре после занятия высокого поста сообщил, что планы работ по проекту будут пересмотрены в сторону увеличения. А вскоре пришла беда, откуда не ждали.
Контроль выявил на рентгене трещины в трубах охлаждения. Менять надо 23 км труб (ITER)
Рабочая камера или вакуумный сосуд реактора разделён на секции, чтобы его можно было производить по частям. Это слишком большое и тяжёлое оборудование для изготовления цельным изделием. Так, внутренний объём камеры составляет 1400 м3. Внешний диаметр камеры —19,4 м, а высота — 11,4м. Масса изделия достигает 5200 тонн. С полной обвязкой не считая охлаждения и магнитов, камера будет весить 8500 т. Для удобства производства камеры и последующей сборки в шахте реактора её как пирог разделили на 9 одинаковых секторов. Четыре из них производятся в Южной Корее, а пять в Евросоюзе.
Корейцы первый сектор отправили на площадку и его два года назад даже успели опустить в шахту для монтажа, и тут выяснилось удивительное. Оказалось, что части «пирога» не совпадают, чтобы их можно было сварить по контуру. Где-то металла больше, а где-то меньше. Наконец, сваривать по контуру должен был робот, и он офигел от поставленной задачи, хотя сварщики без сертификатов наверняка оказались бы сговорчивее. Но их уволили летом 2023 года.
По самым скромным прикидкам необходимо убирать или наращивать, в зависимости от финальной формы секции, до нескольких сотен килограммов металла. Очевидно, что в шахте такое сделать нельзя. Необходимо извлекать уже опущенную туда секцию наверх и заниматься коррекцией геометрии этой секции и других в цехе предварительной подготовки. Попутно также выяснилось, что трубы охлаждения на экранах охлаждения рабочей камеры местами потрескались. К этому, похоже, отчасти привела некачественная сварка или недостаточная очистка после шлаков — произошло окисление и растрескивание. Экраны и трубы придётся изготавливать заново (нужно будет заменить 23 км труб). В интервью СМИ новый директор сказал, что это может на годы отодвинуть завершение работ по проекту.
Две секции не удалось сварить в шахте, их края не совместились (ITER)
С тех пор руководство ИТЭР, французские безопасники (проект-то на их территории) и эксперты всех стран участниц проекта, включая Россию, вырабатывают решения, как исправить ситуацию, кто будет этим заниматься и сколько это будет стоить. Поиск решения затянулся на год, как минимум. О новых планах должны были объявить ещё до нового года. Недавно в ИТЭР заявили, что совет проекта примет на рассмотрение новые графики работ на своём заседании в июне 2024 года.
А теперь мы возвращаемся к китайцам. Сегодня стало известно, что контракт на сборку злополучных секций вакуумной камеры поручен китайско-французскому консорциуму TAC-1. Консорциум создан в 2019 году между дочерней компанией Китайской национальной ядерной корпорации China Nuclear Power Engineering и французской корпорацией Framatome. Успехи китайской науки и CNPE в частности неоспоримы. Китай строит и активно испытывает термоядерные реакторы у себя в стране. Участие французской Framatome в будущих работах можно считать данью уважения европейцам. Но раз они вынуждены были подписать китайцев на эти работы, дела с этим в Европе, очевидно, обстоят не очень хорошо. При этом надо понимать, что Китай понемногу подталкивают к изоляции, хотя та же изоляция России не вывела её за рамки ИТЭР. РФ продолжает активно участвовать в проекте и изготавливает свою часть материального взноса в ИТЭР.
Китай присоединился к проекту ИТЭР в 2006 году и выполнил до двух десятков сложных задач по нему или готовясь к ним, включая сборку криостата и теплозащитного экрана криостата, магнитных питателей, центрального соленоида, магнитов полоидального поля и корректирующей катушки, а также охлаждающих конструкций и контрольно-измерительных приборов. Китайские учёные и инженеры показали, что они могут и готовы доводить такие проекты до запуска. Похоже, они также соберут для сообщества ИТЭР один из самых ответственных узлов проекта, на который у европейского подрядчика не хватило силёнок.
Также не следует забывать, хотя это несколько другая история, китайская компания China General Nuclear приглашена в консорциум с французской Électricité de France (EDF) для восстановления сети атомных электростанций в Великобритании. Но этот факт также служит лишним свидетельством того, что Китай развил технологии и опыт и готов транслировать это на самые передовые проекты в энергетической сфере. В отличие от Старого Света его инженерные и рабочие кадры на подъёме.
Мой канал в Телеграмме с ежедневными свежими короткими новостями науки, ИИ и технологий.
В последние дни уходящего года в Китае были созданы две сверхструктуры для ускорения движения к практическому использованию энергии термоядерного синтеза. Речь идёт не столько о науке, как о коммерческих решениях ближайшего будущего. Если графики работ будут соблюдены, к 2035 году в Китае начнёт работать прототип промышленного термоядерного реактора, а к 2050 году термоядерные электростанции будут строиться по всей стране.
Источник изображения: China National Nuclear Corporation
В Китае 29 декабря 2023 года состоялась церемония учреждения государственной компании China Fusion Energy Inc. Она объединит исследования и разработки в области термоядерной энергетики в Китае, которые ранее были распределены между исследовательскими институтами и частными фирмами. Одновременно с этой структурой был создан консорциум из 25 организаций во главе с Китайской национальной ядерной корпорацией (CNNC). Консорциум будет решать ряд фундаментальных проблем, мешающих практическому освоению энергии термоядерного синтеза.
Создание столь мощных организаций и передача в их руки всех ранее разрозненных ресурсов даёт понять, что центральные власти Китая считают переход к термоядерной энергетике ключевым в промышленности и экономике. Для решения финансовых вопросов также был создан соответствующий фонд. Участниками консорциума стали не только профильные научные организации, но также такие государственные компании, как China Aerospace Science and Industry Corporation и State Grid Corporation of China. Для понимания масштаба усилий — это примерно как если бы под эгидой «Росатома» термоядерной проблематикой также начали бы заниматься РАО ЕЭС и «Ростех».
Согласно опубликованной CNNC информации о встрече, 13 членам новоиспечённого консорциума было поручено решить первый набор из 10 задач, которые касаются таких вопросов, как высокотемпературные сверхпроводящие магниты, материалы для термоядерных реакторов и высокопроизводительные накопители энергии. В первом приближении, если говорить о планах новых структур, Китай намерен построить промышленный прототип термоядерного реактора к 2035 году и внедрить технологию для крупномасштабного коммерческого использования к 2050 году.
Основной научный и экспериментальный задел предоставят две научные организации Китая: Юго-Западный институт физики (SWIP), расположенный в городе Чэнду на юго-западе Китая, и Институт физики плазмы (IPP) при Академии наук Китая в провинции Аньхой.
Китай позже всех включился в гонку за термоядерной энергией, но он быстро навёрстывает упущенное. Так, с 2011 по 2022 год именно Китай подал больше патентов в области термоядерного синтеза, чем любая другая страна.
Летом 2023 года термоядерный реактор HL-2A впервые сгенерировал плазму с током силой более 1 млн ампер в режиме улучшенного удержания, а экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST), разработанный Институтом физики плазмы в Хэфэе (провинция Аньхой) стал первым в мире полностью сверхпроводящим токамаком. В конце 2021 года он стал первым в своем роде, способном работать с длительностью импульса 1056 секунд. Есть и другие достижения, которые позволяют китайским учёным надеяться первыми в мире освоить практический термоядерный синтез — зажечь на Земле «искусственное Солнце».
Группа учёных из Висконсинского университета в Мадисоне нашла возможность уменьшить размеры рабочих зон термоядерных реакторов. Исследователи испытали особое напыление для внутренних стенок камер реактора, которое не только лучше отводило тепло, но также связывало нейтральные атомы водорода в плазме — источник снижения мощности плазменного шнура и путь к преждевременному прекращению реакции.
Источник изображения: University of Wisconsin-Madison/Николай Яловега (в центре снимка)
«Эти нейтральные частицы водорода вызывают потери мощности в плазме, что делает очень сложной задачу поддержания горячей плазмы и создания эффективного небольшого термоядерного реактора», — поясняет руководитель группы Николай Яловега, научный сотрудник в области ядерной инженерии и инженерной физики Висконсинского университета в Мадисоне (UW–Madison).
Для решения указанной проблемы команда Яловеги в качестве тугоплавкого покрытия внутренних стенок реакторной зоны испытала холодное напыление танталом. Частицы этого тугоплавкого металла распылялись и расплющивались до состояния блинов на поверхности нержавеющей стали. Такое нанесение не создавало сплошной слой металла, а оставляло границы по контуру каждой капли. Именно эти пограничные участки, как оказалось, очень легко связывали нейтральный водород, если его атомы вылетали из плазменного шнура.
Более того, выработавшую свой ресурс поверхность стенки с танталовым напылением не нужно было затем выбрасывать или перерабатывать, а вместо неё устанавливать новое изделие. Простой нагрев восстанавливаемого участка до сверхвысоких температур высвобождал захваченный водород, и элемент конструкции камеры снова был готов для работы в реакторе. Такое решение, очевидно, заметно облегчит и удешевит ремонт термоядерных реакторов. Наконец, технологически простое напыление позволит на месте ремонтировать внутренние стенки реакторной зоны.
«Создание композита из тугоплавкого металла с такими характеристиками, как хорошо контролируемое обращение с водородом в сочетании с эрозионной стойкостью и общей упругостью материала, является прорывом в разработке плазменных устройств и систем термоядерной энергетики», — сказал второй автор работы Оливер Шмитц. — Особенно интересна перспектива замены сплава и включения других тугоплавких металлов для улучшения композитных материалов для ядерного применения».
Свою разработку исследователи испытали на университетской установке WHAM (Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror). Установка является также испытательным полигоном для проектирования термоядерной электростанции, чем на проекте занимается компания Realta Fusion, созданная выходцами из университета.
В Японии начал работу крупнейший в мире экспериментальный термоядерный реактор. Эта технология находится в зачаточном состоянии, но некоторые считают её ответом на будущие энергетические потребности человечества.
Синтез отличается от деления, метода, используемого в настоящее время на атомных электростанциях, тем, что в процессе происходит слияние двух атомных ядер вместо расщепления одного. Целью реактора JT-60SA является исследование возможности термоядерного синтеза как безопасного, крупномасштабного и безуглеродного источника чистой энергии, при котором вырабатывается больше энергии, чем затрачивается на её производство.
Шестиэтажная конструкция, расположенная в ангаре в Наке к северу от Токио, представляет собой сосуд-токамак в форме тора, в котором содержится закрученная плазма, нагретая до 200 млн °C.
Этот совместный проект Европейского Союза и Японии является предшественником своего «старшего брата» во Франции — строящегося Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР). Конечная цель обоих проектов — заставить ядра водорода внутри объединиться в один более тяжёлый элемент, гелий, высвободив энергию в виде света и тепла и имитируя процесс, происходящий внутри Солнца.
Сэм Дэвис, заместитель руководителя проекта JT-60SA, сказал, что это устройство «приблизит нас к термоядерной энергии». «Это результат сотрудничества более чем 500 учёных и инженеров и более 70 компаний по всей Европе и Японии», — заявил Дэвис.
Комиссар ЕС по энергетике Кадри Симсон заявила, что JT-60SA является «самым совершенным токамаком в мире», назвав начало эксплуатации «вехой в истории термоядерного синтеза».
«Термоядерный синтез потенциально может стать ключевым компонентом энергетического баланса во второй половине этого столетия», — добавил Симсон.