Блог пользователя Лектор

Существует такой американский стартап Escape Dynamics, который разрабатывает ракету-носитель довольно необычного типа. Их детище летает не на внутреннем химическом источнике (например горении керосина или водорода в кислороде) а на внешнем - микроволновом. Реактивная сила получается путем выбрасывания нагретого водорода, а нагревается он микроволновым лучом от наземного источника.

Криосистема ИТЭР, как и многое другое в этом проекте является самой мощной подобной установкой в мире. Основные ее потребители - сверхпроводниковые магниты реактора и вакуумные насосы с криогенными ловушками.

В мире людей, далеких от атомной энергетики существует почти конспирологическая идея о том, что ТОРИЙ - это то, что злобные атомные буратины скрывают от пушистых потребителей электричества. Дешевый, безопасный и не оставляющий радиоактивных отходов он мог бы привести атомную энергетику на вершины могущества, но по каким-то причинам не привел.

Сегодня я расскажу про один альтернативный проект создания реактора управляемого термоядерного синтеза, который лично мне нравится за свою абсолютную инженерную непохожесть ни на что. Речь пойдет о канадском стартапе General Fusion, существующем уже больше 10 лет и собравшем за это время порядка 100 млн долларов на свои разработки.

Становление атомной энергетики в свое время потребовало создания целого большого пласта материаловедения. Если взять атомный реактор, то к стандартным проблемам прочности при нагреве к любому материалу добавятся требования по определенному взаимодействию с радиационными потоками внутри реактора. Самыми важными оказываются свойства взаимодействия с нейтронами - и с точки зрения нейтронной физики всего реактора (поглощает ли этот конструктивный металл нейтроны? Замедляет? Отражает? Активируется?) и с точки зрения самого материала. 

Вершиной 20 летних исследовательских и конструкторских усилий по созданию космических энергоустановок на базе ядерных реакторов в СССР стал полетевшая в 1988 году двойка спутников "Плазма-А". Эти установки базировались на отлаженной на земле технологии термоэмиссионного преобразования энергии (более 80 испытательных сборок провели в реакторах от 100 до 16000 часов).

История развития космической ядерной энергетики необычна и нестандартна на фоне других направлений развития ядерных технологий. С самого первого дня космической эры ядерная энергия рассматривалась, как безальтернативный вариант для долговременных и энергоемких космических операций: лунных баз, межпланетных полетов, гигантских геостационарных платформ для связи, как единственный источник энергии в дальнем космосе.

8 мая 2015 года Росатомнадзор разрешил начать строительство исследовательского быстрого реактора МБИР в НИИАР в г. Димитровоград. Это событие примечательно тем, что на сегодня в мире существует всего 2 постоянно работающих быстрых исследовательских реактора (НИИАРовский БОР-60 и Индийский FBTR) и один строится (Jules Horowitz во Франции, кстати, всего в 2 километрах от площадки ИТЭР).

Функционирование систем ИТЭР опирается на четыре “сервисных кита” - систему электропитания, систему водяного охлаждение, систему криогенного охлаждения и вакуумную систему.

Буквально вчера появился ролик от "ИТЭР-Центра" о том, как проходили 5-ти дневные всесторонние испытания гиротронного комплекса (включавшего в себя сам прототип серийного гиротрона "В-14", высоковольтные источники питания, согласующую микроволновую оптику, эквивалент нагрузки на 1 мегаватта, измерительную и управляющую технику, и т.п.). 

Если вы взгляните на мировую ядерную энергетику - 438 работающих реактора с точки зрения расклада по типам, то увидите, что у классических реакторов с водой под давлением (PWR) существует заметный конкурет (90 штук против 260 PWR) — кипящие водяные реакторы или BWR

Как вам такой поворот? Единственный конкурент Росатома в руках Китая?

======================================================================================

Наверное мало чего в области термоядерной энергетики окружено мифами, как Гелий 3. В 80х-90х он был активно популяризирован, как топливо, которое решит все проблемы управляемого термоядерного синтеза, а так же как один из поводов выбраться с Земли (т.к. на земле его буквально считанные сотни килограмм, а на луне миллиард тонн) и заняться, наконец, освоением солнечной системы. Все это базируется на очень странных представлениях о возможностях, проблемах и потребностях несуществующей сегодня термоядерной энергетики, о чем мы и поговорим.

На примере использования высокотемпературной сверхпроводимости в ИТЭР можно почувствовать разницу между бумажными преимуществами технологии и ответственным инженерным компромиссом. Несмотря на то, что ВСТП сулят значительное упрощение термоядерных реакторов, в ИТЭР они нашли крайне ограниченное применение из-за общей сырости и неотработанности технологии.

Мой хороший знакомый Александр Ильин, энтузиаст космонавтики, создатель Лин Индастриал, автор журнала Новости Космонавтики недавно опубликовал пост о измен

Похоже, пора сделать некий ликбез по физике токамаков и по физикам, видимо, тоже. Идее проведения управляемого термоядерного горения с магнитным удержанием стукнуло 60 лет, и многие задаются вопросом “и где возврат потраченного на исследования?”, “где обещанный источник чистой и дешевой энергии?”. Пришло время посмотреть, какие отмазки у физиков есть сегодня.

Одной из важных проблем фундаментальной физики является так называемая “проблема точной подстройки”. Смысл ее в том числе, что поля, заключенные в материи, которыми определяется весь окружающий нас мир (электромагнитные, гравитационные, сильные и слабые ядерные) отличаются между собой на десятки порядков по силе взаимодействия. Разброс параметров очень сильно озадачивает - ведь любое их изменение приведет к невозможности существания вселенной, которую мы знаем.

Практически любая научно-популярная статья про токамак начинается с объяснения на пальцах идеи “магнитной бутылки для плазмы”. Некоторые, особо настырные журналисты, доходят и до изложения важной мысли, что мощность термоядерного горения очень быстро (как четвертая степень величины) увеличивается с напряженностью магнитного поля и как квадрат размеров вакуумной камеры. Из этого следует, что токамакам нужны самые мощные и большие магниты.

Довольно часто в новостях можно услышать про какое-то очередное достижение проекта “Прорыв”. Люди, читавшие статьи Алексея Анпилогова про энергетику на основе быстрых реакторов и замкнутого ядерного топливного цикла часто думают, что это именно то, что он описывал. Но на самом деле есть несколько принципиальных нюансов, про которые я хотел бы рассказать.