В октябре на площадке стоящегося эксперементального реактора iter произошло довольно важное событие, мало что сказавшее непосвященным. На площадке сменился застройщик - вместо концерна GTM пришел концерн VFR
Рис. 1. Вид со стороны будущего здания сборки на место где будет расположено основание самой машины iter
(это его белые краны на снимке).
В чем суть? Дело в том, что Европейское агенство зачем-то разбила строительство здания токамака на три основноные части - (котлован + фундамент + сейсмоизоляция) второй фундамент и наконец - само здание комплекса токамака, включающее в себя кроме реакторной шахты еще и здание для расположения всех вспомогательных систем, которые надо максимально приблизить к токомаку - например инжекторы нейтральных атомов или свехпроводящие вводы магнитных систем.
Такое разбиение и смены подрядчиков между кусками строительства добавили порядка 15 месяцев простоя. Теперь же на площадку вышел последний из подрядчиков, основная бюрократия позади, и можно надеятся, что задержек больше не будет, а будет, наоборот, сокращение сроков.
Рис. 2. Разрез комплекса зданий токамака.
Если сравнить разрез будущего здания комплекса токомака и современное положение то сейчас выполнены только 2 толстых фундамента внизу и окружающие стены. Однако новые строители излучают оптимизм, и планирую закончить здание еще в 2017 году, ровно через год после планируемого завершение первого крупного элемента сборки токамака - основания криостата (диаметром 30 метров и весом 1200 тонн оно ляжет ровно посередине верхней фотки), т.е. как минимум на год имеющееся расписание уже отстает.
Рис. 3 Криостат - вакуумная камера в которой будет расположен токамак.
Но, будем надеятся, что строители поспешат. Сейчас этот же концерн строит еще несколько зданий на площадке (здание сборки, здание радиочастного нагрева, и т.п.), из более чем 30 необходимых.
Рис. 4. Расположение зданий эксперементального комплекса iter.
Комментарии
На мой дилетантский взгляд, iter весьма уверенно продемонстрирует завершение физических поисков и перевод термоядерной энергетики исключительно в инженерно-экономическую сферу. Проблема исключительно в экономике - ТЯЭС в современном понимании слишком сложны (в 3-4 раза больше высокотехнологической машинерии, чем АЭС) и имеют слишком высокое собственное потребление - 30-40% от произведенной электроэнергии, т.е. турбогенераторное оборудование нужно тупо на 40% больше. Экономически сейчас ТЯЭС бесмысленны, эта ситуация не меняется последние 30 лет, поэтому никакого ускорения финансирования мы не видим.
По графику: Совокупное финансирование этой тематики в мире где-то на уровне 3-4 млрд долларов в год, так что график лукавый...
Тут много чего про термояд написали. Только забыли некоторые вещи:
1. До сих пор нет идеи, как осуществить съем энергии на температуре в сотню миллионов градусов. Пока только идеи. Причем ни одной воплотимой на текущем технологическом уровне. Любой теплообменник превратится в плазму. Про приемлимый КПД, такого теплообменника молчу.
2. Первая стенка сделана из карбида кремния. Очень приятный материал для обработки и замены. При текущих технологиях каждый год нужно останавливать ТОКАМАК и менять эту стенку.
До промышленной применимости еще как крабом до острова Пасхи. Лучше бы ЗЯТЦ допилили. Или ториевый цикл начали прорабатывать.
>1. До сих пор нет идеи, как осуществить съем энергии на температуре в сотню миллионов градусов.
Вообще-то есть. Достаточно взять стенку из стали толщиной метр и охлаждать ее водой или гелием, или литием. Мощность плазмы в ИТЕР - 500 мегаватт, площадь первой стенки ~1000 квадратных метров. Т.е. в среднем с каждого квадратного метра надо снять 0,5 мегавата, или всего-то 1 тонна воды в секунду с нагревом на 120 градусов.
>Причем ни одной воплотимой на текущем технологическом уровне.
SB (shield block) - это именно система съема тепла, в основном из нейтронного излучения. FW (first wall) - заменяемая первая стенка - это система съема тепла от электромагнитного излучения плазмы и от заряженных частиц. Должна выдержать примерно 10000 импульсов (где-то 5-10 лет работы), а затем будет заменена специальной роботизированной системой.
>2. Первая стенка сделана из карбида кремния.
Это в перспективном варианте DEMO (а в базовом - берилий), дожить еще надо.
>При текущих технологиях каждый год нужно останавливать ТОКАМАК и менять эту стенку.
Для DEMO этот срок планируется 3-5 лет для разных вариантов.
>До промышленной применимости еще как крабом до острова Пасхи. Лучше бы ЗЯТЦ допилили.
ЗЯТЦ тоже допиливается, при этом бюджет на ЗЯТЦ тратит примерно в 4 раза больше в год, чем на термоядерные темы. При этом участие в iter дает возможность развивать множество важных направлений (полномасштабное производство сверхпроводников на Чепетцком мех. заводе, новые вакуумные разрыватели тока в НИИЭФА, разработка и самого большого российского сверхпроводящего соленойда - PF1 там же и т.п.).
Интересно пищет камрад:
"Путеводной звездой и фундаментом современной теории У.Т.С., считается условие Лоусона. По этому условию термоядерное горючее нужно разогреть до температуры зажигания, и удержать некоторое время, пока термоядерная энергия в три раза не превысит затраченную на разогрев топлива энергию. На первый взгляд -как печка, только температура в сто миллионов, да стенки из магнитного поля.
Посмотрим же на эту идею под критическим углом и определим, наконец, первопричину всех неудач с У.Т.С..
Предположим, что имеется некоторая гипотетическая сфера диаметром 1 метр, способная удержать любую плазму. Мысленно заполним ее смесью дейтерия с тритием плотностью 1020 штук на м3, нагреем до температуры 100 миллионов градусов и будем наблюдать больше одной секунды (выполним, наконец, условие Лоусона).
Для нагрева потребуется совсем немного энергии -всего 200 килоджоулей. Примерно столько же, если этот же шар заполнить водой и нагреть на 0,1 градуса.
По современной теории (по условию Лоусона) в такой плазме только через одну секунду выделится больше энергии, чем затрачено на ее первоначальный разогрев.
По существу, разогрев плазму, мы ускорили все ее частицы на 10КэВ и через одну секунду получили еще столько же, т.е. по 10КэВ на каждую частицу.
Теперь посмотрим, какой ценой получены эти 10КэВ на одну частицу.
Длина свободного пробега частицы около 10 000 метров. Средняя скорость ионов в районе 2 000 000 метров в секунду, и скорость электронов 60 000 000 метров в секунду. За эту секунду каждый ион пересечет всю нашу гипотетическую сферу диаметром в 1 метр, 2 миллиона раз, т.е. 2 миллиона раз должен быть заторможен и снова ускорен до 10КэВ.
Еще хуже дело с электронами. Их скорость раз в тридцать больше. За ту же секунду каждый электрон пройдет от стенки до стенки 60 миллионов раз, т.е. 60 миллионов раз должен быть заторможен и снова ускорен до 10КэВ, нашей гипотетической сферой, а потом получит свои 10КэВ. Более того, 6 000 раз каждая частица должна резко изменить направление при сближении с другой частицей, а это как минимум, несколько электрон-вольт на каждое столкновение
-потери на излучение.
Складывается весьма удручающая картина. Чтобы получить 1 ватт термоядерной мощности, нужно отразить 60МВт энергии с потерями не более 0,3Вт. Получается, что наша сфера должна иметь коэффициент потерь на отражении примерно один на сто миллионов, без учета потерь на излучение.
Величина совершенно не реальная в техническом плане. Более того – существует прямой фундаментальный запрет, по второму закону термодинамики. И всякая попытка создать нашу гипотетическую оболочку с требуемым коэффициентом отражения, это безнадежная попытка изготовить вечный двигатель второго рода, в прямом смысле этих слов.
Как известно из второго начала термодинамики, полный переход тепловой энергии в механическую, (или электрическую) невозможен, он ограничен идеальным КПД, который зависит от температуры нагревателя и температуры холодильника, по знаменитому циклу Карно. В нашем же случае каждый электрон в течении секунды должен быть 60 миллионов раз заторможен до нуля и снова ускорен, до первоначальной энергии, с потерями не более одной 60 миллионной. То есть тепловая энергия потока электронов должна быть преобразована в энергию электрического поля, а потом обратно, с таким же высоким КПД – (0.99999999) восемь девяток. Однако при нашей температуре (100 миллионов градусов) и температуре холодильника 300 градусов, идеальный КПД всего пять девяток 0.99999 , вместо требуемых восьми девяток 0.99999999, то есть в тысячу раз меньше, чем требует господин Лоусон.
Следовательно, Условие Лоуссона не имеет физического смысла, т. к. вступает в противоречие со вторым законом термодинамики и представляет собой вечный двигатель второго рода.
Проще говоря, удержать плазму достаточное время невозможно в принципе, и всякие попытки это сделать, обречены на провал. В любом случае потери энергии будут в тысячи раз больше, чет требует условие Лоусона, и этот вывод отлично согласуется с экспериментальными результатами за полвека.
В итоге с полной уверенностью можно констатировать ошеломляющий ФАКТ -более полувека человечество изо всех сил бьется над созданием вечного двигателя в виде термоядерного реактора. Международный проект ИНТОР совершенно безнадежен и будет гарантированной пустой тратой 30 миллиардов долларов.
Автор: Гринев Владимир Тимофеевич"
Бредовый текст, начиная с того, что в случае магнитных ловушек частицы не отражаются от стенок, а движутся по замкрутым траекториям вдоль силовых линий магнитного поля (весьма сложным образом, надо заметить, и это не случайно), заканчивая тем, что цикл Карно не имеет ни малейшего отношения к электродинамике, которая определяет энергетический балланс ускорения-торможения зарядов в магнитном поле.
Ну и напоследок - на токамаке JET было продемонстрированно 16 мегаватт термоядерной энергии на реальной D-T плазме.
Одна степерь свободы, что ли?
"
Длина свободного пробега частицы около 10 000 метров. Средняя скорость ионов в районе 2 000 000 метров в секунду, и скорость электронов 60 000 000 метров в секунду. За эту секунду каждый ион пересечет всю нашу гипотетическую сферу диаметром в 1 метр, 2 миллиона раз, т.е. 2 миллиона раз должен быть заторможен и снова ускорен до 10КэВ.
"
Ну что же. Ваш камрад забыл (или намеренно не сказал), что траектории заряженных частиц в скажем Токамаке - совсем не прямолинейны. А мало того, что криволинейны, так ещё и замкнуты. И их не надо ни разгонять через каждый метр, ни тормозить.
Так что все остальные последовавшие рассуждения - хрень. Причём полная.
По концентрическим траекториям там движутся только заряженные частицы, а нейтроны фигачат по прямолинейным, что приводит к чудовищной бомбардировке материалов стенок реактора быстрыми нейтронами. Но, к слову сказать, это уже несколько другая история, не имеющая отношения к энергоэффективности токомака, а только к его сроку службы...
Траектории нейтронов в данном случае не важны - они же являются продуктом реакции, а не участвуют в ней.
Но продукт довольно-таки специфический, который еще долго будет отравлять жизнь разработчикам, так как реактор должен выдать не только больше энергии, затраченной на запуск реакции, но и больше, чем затратили на его строительство и утилизацию (я имею в виду уже реакторы для промышленной эксплуатации).
Да-да-да. Все кругом идиоты, у которых нет доступа к экспертам.
Не возьмусь анализировать выкладки уважаемого Владимира Тимофеевича, но Добряк на Авантюре утверждал, что критерий Лоусона уже достигнут на существующих токомаках. Потому и взялись за ИТЕР, что захотели построить нечто похожее на промышленный реактор. Дабы отработать технологии и погонять на различных режимах. Чтобы уже после строить рабочие реакторы с заданными параметрами.
А уважаемый Владимир Тимофеевич и не говорит, критерий Лоусона недостижим. Он говорит, что его бесполезно достигать ;-)
Вот амеры, например, со своими лазерами. Говорили, что критерий перекроют, и термояд - будет. Результат - термояда нет ;-) Сейчас говорят, что видимо это была ошибка в расчётах, и лазеры должны быть гораздо мощнее... ;-) У меня ощущение, что если бы им дали деньги на ещё большие лазеры - история повторилась бы ;-)
И все считают, что вот эта фраза - надо взять молоток побольше - она всё-всё объясняет... ;-) А может и нет там никаких ошибок в расчётах, и этот критерий уже давно перекрыли ? ;-)
Может, и перекрыли. Даже скорее всего. Но перекрыть в полтора раза - не значит решить проблему. Поскольку эффективность съёма полученной энергии, по-видимому, невелика. Вот и хотят перекрыть так, чтобы хватило на реальное производство электричества для собственных нужд реактора + что-то существенное наружу.
Хотя и впрямь, бланкет из U238 или тория просто таки напращивается.
"Может, и перекрыли. Даже скорее всего." - хорошо сказано. Ибо речь вообще не идёт о каком-то "съеме полученной энергии". Никаких электрических генераторов там не было в принципе (на ITER-е тоже не предусмотрено). Речь идёт о том, что нет там самоподдерживающейся реакции. Т.е. - пока снаружи "херачат" - вроде что-то выделяется. Но этого выделения не хватает саму плазму греть, чтобы "выделялось" и без подогрева снаружи ! И вот это-то прекрасно соответсвует гипотезе нашего Владимира Тимофеевича... ;-)
А по поводу бланке снаружи - это ещё одна песня. Правда - чисто техническая. Дело в том, что плазму держит магнитное поле - тор сидит внутри сверхпроводящих катушек. Так вот, вся эта сверхпроводимость прекрасно разрушается нейтронным излучением... ;-) А с наружи должен быть бланкет из 238-го, и там должны идти реакции деления на быстрых нейтронах !
Картина маслом - тор плазмы с 100 млн. градусами, бланкет, где идут реакции распада - а между ними катушки с температурой почти равной абсолютному нулю ! Ну, конечно, никакого бланкета на ITER-е в принципе не предусмотрено. Как и никаких электрогенераторов. Цель реактора - добиться наконец самоподдерживающейся реакции... Интересно, и как они оправдываться будут. За физику-то там Россия отвечает...
Я попробую сформулировать гипотезу Владимира проще - плазма в малом объеме теряет энергию быстрее, чем выделяет.
Я попробую намекнуть с другой стороны ;-)
Ожидаемая реакция там - T+D=He4+n .И тут есть пара приколов. Дело в том, что гелий никогда не искали - по крайней мере нет публикаций, что нашли. А это очень важно. Ибо нейтроны можно получить разным путём - например, фитоядерные реакции (смотрим старый советский чёрно-белый фильм "Девять дней одного года"). А вот гелий - был бы доказательством. Увы, увы... ;-)
Второй прикол, нейтроны "ломанулись" после инжекции нетральных атомов. Тогда же и провозгласили "великий термоядерный прорыв" ;-) Но нейтральные атомы должна только мешать - они же уменьшают концентрацию этих самых "D и T" !!! Задним числом объяснили, что инжекция нейтральных атомов вызывает дополнительный нагрев плазмы... А может всё проще ? При наличии таких примесей повышается вероятность самых разнообразных реакций - и не обязательно с выделением энергии...
Мне скажут - ты что, самый умный ? ;-) Моя гипотеза такова. В СССР делали токамаки для исследования плазмы. Науку делать. Например - "военную" ;-) А сказания о "великом источнике энергии" - прикрытие, в которое верили такие, как Велихов... А ITER - проект "похоронный". Сперва его будут строить... Потом будут проводить исследования на плазме без D и T (читайте программу ИТЕР). А потом... Те, кто во времена СССР ждали "термоядерный рай" уж помрут... ;-)
p.s. Кста, я не говорю, что термоядерных реакций там нет совсем. Я уверен, что они там есть. В ничтожных количествах. Например - в зонах неустойчивости плазмы...
Вот вам обзор DTE1 на JET http://www.ccfe.ac.uk/assets/Documents/AIPConfProcVOL1612p77.pdf - в т.ч. есть раздел про нагрев плазмы альфа-частицами, которые образуются в ходе D+T реакции, никто вам не мешает доказать, что это все неправда.
Вы, видимо, имеете в виду вот эту главку:
"2.5 Alpha Particle Heating and Other Alpha Particle Effects"
Но это обычное дело - нагрев с помощь альфа-частиц. Причём, не обязательно плазмы, содержащей D и T. Ибо они не образуются в ходе D+T реакции. Их туда просто впрыскивают. Собственно, это и было поводом для отказа поиска гелия как продукта термоядерных реакций ;-) Там они что говорят:
"should allow us to assess how important fast particle stabilization is likely to
be in ITER and eventually in a reactor"
Обратите внимание на "is likely to be in ITER". Т.е. они говорят, что скорее всего эти частицы будут в ITER ;-). Впрочем, я никогда не любил английский, и если вру - поправьте.
Но я тексте вижу именно это - они исследовали ионную и электронную температуру в зависимости от альфа-частиц. Ну и как бы они меняли концентрацию альфа-частиц, не впрыскивая их ? ;-)
Проблема только в том, что "впрыскивают" (инжектируют) для разогрева дейтерий и один раз в истории - тритий. И никогда - гелий.
Пруфы для джета можно вычитать здесь (моделирование для всех изотопов водорода, но не для гелия) и здесь (описание эксперементов на тритии и отличие от дейтерия для инжектора PINI токамака JET). В последней статье можно еще убедится, что линии подачи гелия в ускоритель просто нет, есть только для трития и дейтерия.
Конечно, можножно развести конспирологию, но зачем?
Нет-нет. Не будем разводить никакой конспирологии. Если я ошибся - хорошо. Значит хоть что-то там есть... Да здесь я и не пытаюсь обосновывать, что термояда там совсем нет. Здесь я пытаюсь сказать, что нет нормальной теории термояда ;-) Т.е. никто на самом деле не знает, как протекает эта фигня в бомбе (или в звезде). И когда в очередной раз обламываются на экспериментальных установках различного типа - не говорят, что "мы не понимаем...". Говорят - "нужон молоток побольше". Типа - "что тут думать, прыгать надо..." ;-)
Гипотеза Владимира не говорит, что термоядерные реакции не возможны, например, в токамаке. Она говорит, что не возможны самоподдерживающиеся реакции в токамаке ;-)
Я уже говорил, что уверен, что какие-то реакции там идут. Читали историю, как американский школьник запустил термояд ? И ведь - работало ! ;-)
" Хорошо известно, что длительность свечения в эпицентре термоядерного взрыва длится несколько секунд (до 20 секунд). Те же несколько секунд из эпицентра термоядерного взрыва идет мощный поток нейтронного излучения (проникающая радиация). При этом, чем больше мощность взрыва, тем больше времени длится свечение и тем больше времени идет поток нейтронов. Все это четко свидетельствует о том, что интенсивный ядерный синтез идет все это время, но никак не микросекунды, как то утверждает современная теория. Налицо гигантское (в миллионы раз) несоответствие между теорий и экспериментом. Дальше еще интереснее – за все 8 секунд (для взрыва, это гигантское время), диаметр светящегося полушария увеличился не более, чем на (20 %), и свершено ясно, что четкая граница этого полушария, это не ударная волна. Какая сила так надежно и устойчиво, держит раскаленную плазму в строго очерченных границах полушария, современная теория, не то, что объяснить – намекнуть не может!!!"
http://grinvladimir.narod.ru/z1/tkp.htm
Страницы