ИТЭР, ТОКАМАК, лазеры, ионные двигатели
Привет!
Из названия поста вы наверняка уже поняли о чём пойдёт речь. Про "бесконечную энергию", "энергию солнца в руках человечества"... О чём ещё читали и слышали наши отцы и деды лет 50 назад. Действительно, нам всё обещают и обещают, что уже вот-вот не нужны будут никакие АЭС и прочие источники энергии, ведь им на смену придёт термоядерный синтез.
Но вот что-то всё не приходит и не приходит. Естественно возникает вопрос: а чем там учёные занимаются? Штаны просиживают? Гранты проедают?... Так может сказать только не образованный человек.
В реальности конечно же всё намного сложнее того, как нам обычно рассказывают про термояд. Думаете обывателям рассказывают о сложных задачах, с которыми приходится сталкиваться учёным? Зачастую нет, так как у обывателя нет базы, чтобы просто понять о чём идёт речь.
Поэтому мы из раза в раз в научно-популярных передачах слышим одно и то же, как "скоро всё изменится и вот тогда заживём". Повторяя это из раза в раз, от передачи к передаче, это начинает надоедать и становится походе на пропаганду (а кто её любит? никто).
Это я всё к чему? Да к тому, что когда меня пригласили в институт ТРИНИТИ ("Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" (АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ")), я решил, что делать очередное видео о том, как "скоро всё изменится" не хочу.
А хочу пообщаться с теми специалистами, которые там работают, о том, какие же конкретные задачи они решают, с какими проблемами сталкиваются, что попутно изобрели и т.д.
Наше посещение было в рамках пресс-тура. Помимо нас были различные журналисты из разных изданий (их публикации вы могли даже видеть. И зачастую их содержание, как я описал выше). И будем честны, они особо ничего не понимали, о чём идёт речь. И когда общались с представителями института, в основном вопросы задавал я. Естественно, они были технического характера и с уточнением различных нюансов. Забавно было наблюдать за учеными, инженерами, которые удивлялись конкретным техническим вопросам. Потом ещё спрашивали: "вроде же журналисты должны были приехать? Вы откуда такой умный?"
Признаюсь, что в лаборатории лазеров даже у меня мозг вскипел. Про остальных промолчу))) Они просто пошли гулять, пока я общался со специалистами.
В итоге, оказывается, если даже копать чуть глубже, чем обычно, то можно узнать много различных интересных вещей, о которых раньше никто не писал. Потому что это знают лишь те, кто над этим работает.
Надеюсь снятый материал, вам понравится. Он не только про ИТЭР и токамаки, но и про лазеры, про ионные двигатели для космоса, и про нюансы спектроскопии, и про датчики ионизирующего излучения.
Приятного просомтра!
P.S.: обложку для видео с такой "рожей" выбрали подписчики в ТГ.
P.s.: любителям красивых лабораторий здесь есть на что посмотреть.
P.S.2: естественно, не обо всём, что нам показали и рассказали, мы смогли рассказать в видео. Например, лазерам вообще надо посвящать отдельное видео.
Запуск термоядерного реактора ИТЭР отодвинули на 2039 год
Согласно первоначальному плану, первую плазму на ИТЭР, который строится во Франции 🇫🇷 с участием 33 стран, включая Россию 🇷🇺 должны были получить в 2025 году.
Уже второй раз за восемь лет ИТЭР приходится пересматривать свой бюджет и сроки. Первоначально планировалось, что стоимость проекта составит около $5 млрд, а испытания начнутся в 2020 году. На сегодняшний день бюджет превысил $22 млрд, а дата испытаний не установлена. Дополнительные расходы, по словам Барабаски, составят около $5,4 млрд.
Росатом отправил во Францию катушку удержания плазмы для строящегося термоядерного реактора ИТЭР
ИТЭР – проект первого в мире международного термоядерного экспериментального реактора нового поколения, строящегося усилиями международного сообщества в Провансе (Франция), близ Марселя. Катушка PF1 (диаметр 9 м, масса 200 т) является одной из шести катушек полоидального поля в магнитной системе реактора ИТЭР, служит для удержания плазмы.
На территории Средненевского судостроительного завода в г. Санкт-Петербурге состоялся торжественный спуск на воду понтона с российской катушкой полоидального поля PF1. После перегрузки на транспортное судно в порту «Бронка» магнитная катушка отправится на площадку сооружения международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР на юге Франции.
Отправка катушки PF1 — это одно из важнейших и самых ожидаемых событий в 2022 году, связанных с сооружением международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР – крупнейшего научно-технического проекта современности. По завершении торжественной церемонии по случаю отправки катушки директор Частного учреждения «ИТЭР-Центр» (Госкорпорация «Росатом») Анатолий Красильников отметил, что успешное изготовление и отправка катушки PF1 говорит о том, что в условиях высокого внешнеполитического давления отечественная промышленность продолжает свое системное развитие:
«Несмотря на беспрецедентные санкции и введённые ограничения представителями западных стран, Россия всерьез углубляет изучение и внедрение высокотехнологичных производств, в том числе, в промышленной сфере».
По словам заместителя генерального директора по термоядерным и магнитным технологиям – директор НТЦ «Синтез» АО «НИИЭФА» Игоря Родина, отправка катушки PF1 стала результатом усилий целого ряда коллективов, которые на протяжении более чем 20 лет занимались проектированием электромагнитной системы токамака, созданием и серийным выпуском сверхпроводников и собственно созданием катушки.
«Мы прошли все этапы от разработки рабочей конструкторской документации через квалификацию процессов и решение сложнейших технологических задач до итоговых испытаний, подтвердивших соответствие всем требованиям Международной организации ИТЭР. Считаю это событие безусловным достижением российской науки. Для РФ – это крупнейший в истории сверхпроводниковый электромагнит. В мире есть не так много стран, которые способны изготовить подобное изделие», – рассказал Игорь Родин.
Модель ИТЭР:
Катушка PF1 (диаметр 9 м, масса 200 тонн) является одной из шести катушек полоидального поля в магнитной системе, которая служит для удержания плазмы в реакторе ИТЭР. Катушка – сложное изделие, основой которого являются восемь сверхпроводниковых двухслойных двухзаходных галет. Это одна из 25 систем, входящих в сферу ответственности РФ в рамках международного проекта ИТЭР. Катушка PF1 относится к элементам, необходимым для получения первой плазмы на установке. Важнейшие технологии и оборудование для изготовления катушки были разработаны в АО «НИИЭФА» (входит в Госкорпорацию «Росатом»), непосредственное изготовление осуществлялось на территории АО «СНСЗ».
Первая из восьми двухзаходных галет была намотана и квалифицирована в 2016 г., последняя – в 2019 г. В марте 2021 г. успешно завершилась вакуумно-нагнетательная пропитка обмотки катушки – одна из наиболее сложных и ответственных стадий изготовления магнита. В марте 2022 года российская катушка успешно прошла серию приёмочных испытаний перед отправкой в Международную организацию ИТЭР. В соответствии с требованиями Организации ИТЭР, продиктованными высшей степенью значимости катушки PF1 для получения первой плазмы в реакторе, в ходе заводских приёмочных испытаний изделие проходило несколько стадий проверки.
Соглашение об изготовлении и поставке катушки PF1 между российским Агентством ИТЭР и Международной организацией ИТЭР заключено в 2011 г. Это одна из двух катушек полоидального поля, изготовление которых происходит в странах-участницах проекта. Остальные четыре ввиду большого размера собираются непосредственно на площадке сооружения будущей установки.
ИТЭР – проект первого в мире международного термоядерного экспериментального реактора нового поколения, строящегося усилиями международного сообщества в Провансе (Франция), близ Марселя. Задача проекта заключается в демонстрации научно-технологической осуществимости использования термоядерной энергии в промышленных масштабах, а также в отработке необходимых для этого технологических процессов. Частное учреждение Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» «Проектный центр ИТЭР» выполняет функции российского национального Агентства ИТЭР, ответственного за обеспечение натурального вклада России в проект.
https://paluba.media/news/37900
https://paluba.media/news/37453
Суровый шоколад
Первая стенка непосредственно обращена в плазму и защищает внутрикамерные системы ИТЭР от тепловых потоков. Панель первой стенки, являющаяся по сути теплообменником, состоит из водоохлаждаемой структуры (медный сплав и сталь), облицованной бериллием. Соединение обеспечивает эффективный теплоотвод. Эти компоненты для международного экспериментального термоядерного реактора поставляет Россия
https://www.instagram.com/p/CWutv1DotOu/
Китайский токамак установил новый мировой рекорд по времени удержания плазмы
В пятницу, 28 мая, на токамаке EAST прошел эксперимент, результаты которого крайне важны для мировой термоядерной энергетики. «Китайское рукотворное солнце» разогрело плазму до температуры почти в семь раз выше, чем в недрах природного светила, и удерживало ее на протяжении более чем полутора минут.
Вакуумная камера EAST, вид снаружи / ©Xinhua
Как пишет официальное китайское новостное агентство Синьхуа, максимальная электронная температура (средняя энергия электронов) плазмы достигла 160 миллионов градусов Цельсия. Такие параметры жгута ионизированного газа токамак удерживал 20 секунд. А при 120 миллионах градусов установка проработала 101 секунду.
Китайский экспериментальный термоядерный реактор EAST превзошел предыдущий рекорд длительности более чем в пять раз. Напомним, его установили корейские физики на токамаке KSTAR: они смогли удержать плазму температурой в 100 миллионов градусов на протяжении 20 секунд.
Потрясающих результатов удалось добиться специалистам Института физики плазмы Китайской академии наук (ASIPP). Подробности своего достижения они, судя по всему, опубликуют в рецензируемом журнале, а пока поделились успехом в формате пресс-релиза. Так что детали остаются под завесой тайны. Известно лишь, что на подготовку к эксперименту ушел год непрерывной работы. В конструкцию токамака EAST, расположенного в городском округе Хэфей, внесли множество изменений, позволивших улучшить показатели стабильности плазмы.
Китайский экспериментальный продвинутый сверхпроводящий токамак EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) — важный элемент международной кооперации в проекте создания экспериментального термоядерного реактора (ITER). Он представляет собой одну из немногих в мире подобных установок с полностью сверхпроводящей магнитной системой, которую создали на основе ниобий-титановых проводников. На EAST ведутся исследования как можно более долгого удержания высокотемпературной плазмы для технологий термоядерного синтеза.
Вакуумная камера EAST изнутри полностью облицована металлическими плитками. Ее малый радиус — 40 сантиметров, а большой — 1,7 метра. Внизу камеры установили вольфрамовый дивертор, охлаждаемый водой. Максимальная интенсивность тороидального магнитного поля установки достигает 3,5 тесла. Для сравнения: магнитное поле Земли колеблется между 25-65 микротесла, а установки для МРТ — 0,5-1,5 тесла (существуют экспериментальные приборы мощностью до 10,5 тесла). Во время рекордного эксперимента сила тока в плазме превысила 500 килоампер.
Что интересно, этот токамак разработали на базе установки H-7, созданной китайскими физиками в 1990-х при непосредственном участии российских специалистов. Налицо радикальный прогресс технологий Поднебесной: на сегодня EAST — один из самых продвинутых и во многом уникальных реакторов такого типа в мире. Именно полученные во время последнего эксперимента данные могут сыграть ключевую роль в обеспечении работоспособности ITER.
Несмотря на впечатляющие достижения китайских физиков и их коллег по всему свету, даже 120 миллионов градусов на протяжении полутора минут, скорее всего, будет недостаточно для промышленного термоядерного реактора. На ITER, сборка которого наконец-то началась прошлым летом, планируют «зажечь» плазму на 150 миллионов кельвинов и удерживать не менее 400 секунд. А это тоже экспериментальная установка — первый прототип энергетически эффективного реактора создадут только к середине XXI века. Остается завидовать Солнцу, в недрах которого благодаря уникальным условиям (в том числе колоссальному давлению) термоядерные реакции прекрасно протекают при «всего» 12-14 миллионах градусов.
P.S. Хорошо, что и у нас хоть и с опозданием, но тоже началось осмысленное движение
В России запустили термоядерную установку токамак Т-15МД
ИТЭР - итоги 2020 года
Ток в десятки миллионов ампер, находящиеся по соседству температуры абсолютного нуля и миллионы градусов Цельсия, самый крупный проект в истории человечества - это, конечно, ИТЭР.
В блоге https://tnenergy.livejournal.com вышел обзор достижений в строительстве ИТЭР за 2020 год. Обзор такой же масштабный, как и сам проект ИТЭР, поэтому я даже не буду пытаться перенести его на Пикабу - всё равно не поместится. Но так как аудитория ЖЖ скукожилась, а пикабушечка процветает, думаю нормальным просто оставить здесь ссылку, вступление и пару фотографий.
https://tnenergy.livejournal.com/151067.html
"Прошедший год, безусловно, сильно выделяется силе слома привычного течения вещей и по количеству внезапно возникших проблем. Особенно сильно эти проблемы могли бы проявиться для большого индустриального проекта, раскинутого на 35 стран и зависящего от государственного финансирования. Тем не менее, можно сказать, что ИТЭР прошел пандемические ограничения и трудности с честью.
Строительство, монтаж, производство, координация и связь участников из разных стран - все это быстро перестраивалось по мере изменения обстановки, и в итоге прогресс проекта в 2020 году вышел весьма впечатляющим. Везло проекту и с финансированием, так, главные отстающие - США, в 2020 финансовом нарастили вливания в проект даже выше своих прямых обязательств, покрывая накопленные за предыдущие годы долги. Все это привело к впечатляющему техническому прогрессу, в который мы и окунемся. "