По результатам обсуждения новости из Новосибирского отделения АН про успехи в термояде видно деление обсуждающих на два класса людей - от "ну ваще заживём теперь" до "ничего нового", "во Франции ещё круче строится", "50 лет обещаний" и т.п..
Истина в данном случае не посередине, она вообще в стороне. Нужно немного понимать, что именно сделали и зачем, поэтому чуть контекста.
Оказалось, что плазма высоких температур - дико сложная штука. Качество термоядерной установки определяется тройным произведением количество_частиц*температура*время (n*t*tau), и каждый раз, когда считали, что все проблемы решены и нужно лишь ещё чуток поднять давление/время удержания/температуру, оказывалось, что поднятие на чуток радикально меняет все расклады - возникают новые неустойчивости, старые способы перестают работать, и вообще возникает всё больше и больше проблем. В 70-е годы у одного плазмиста взяли интервью, и он обещал рабочий термояд "через 20 лет". Когда у него брали интервью в 90-е, тот сказал - что через 20 лет проблема будет решена. Какой-то памятливый журналист напомнил это обещание, на что следовал невозмутимый ответ "Как видите, я не меняю своего мнения". В общем, всё оказалось сильно сложнее, чем виделось в 50-е, отсюда такой целый шлейф из неисполненных обещаний и несбывшихся ожиданий за термоядом.
И после 60 лет работы над термоядом и опробования сотен (таки буквально) разных подходов выжило несколько направлений, которые можно пересчитать буквально по пальцам руки.
Самое известное - токамаки (к слову, токАмак, не токОмак - от русского ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками). Бублик, в котором плазма удерживается магнитом.
После почти 50 лет борьбы с плазмой, с ними таки добились потрясающего прогресса и в 1996-м году на европейском токамаке JET впервые получили превышение выхода энергии термояда над закачанной в плазму. С тех пор было в физике токамаков сделано ещё несколько открытий (например, открытие H-моды, сильно и "бесплатно" улучшающей параметры машин), общий технологический уровень тоже вырос, и в результате в 1990-х возникло понимание, что если построить здоровенный токамак, побольше JET, то он будет будет добывать энергию в промышленных количествах. Поэтому в 1990-е 30 стран (включая ЕС, США, СССР и Японию) решили объединить усилия и строить ИТЭР - большой токамак, который сейчас строится во Франции.
Эта попытка отличается от всех предыдущих тем, что вокруг неё сделано большое количество "поддерживающих" работ на установках всего мира. Отработаны скейлинги (зависимость улучшения параметров от увеличения размеров) на куче установок, уже получены на других установках достаточные времена удержания, достаточные температуры и достаточные давления (но не все вместе - именно за этим нужен ИТЭР). Физика токамаков сильно выросла, появились годные расчётные методы, сильно выросла мощность компов, новые материалы (те же сверхпроводники), огромный прогресс в электронике. В общем, сейчас нет никаких особых причин сомневаться в успехе ИТЭР (в том смысле, что он заработает). Ну а задержки процентов так на 90 связаны с политикой и сложностью огромного, дорогущего, сложнейшего международного технического проекта (ИТшники, кто работал в интернациональной команде с офисами в разных странах - поймут; так вот у ИТЭР всё в тысячи раз хуже и сложнее). Достаточно сказать, что США выходили из финансирования в 90-е, что потребовало ПОЛНОСТЬЮ перепроектировать ВЕСЬ реактор с нуля. А потом они вернулись (а теперь снова хотят выйти:)).
Но. По мере реализации проекта появлялось понимание, что токамак в принципе - слишком сложен и дорог, чтобы быть хорошим серийным решением по экономике. У него есть масса недостатков - он импульсный, он принципиально работает на дейтериво-тритиевой смеси, порождаемый мощнейший поток нейтронов (в десятки раз больше, чем у реакторов на быстрых нейтронах и в 5 раз с бОльшей энергией нейтронов) гарантирует мучения с материалами и радиоактивностью, у него низкий КПД (в силу того, что это "кипятильник", как АЭС)... В общем, у него куча недостатков, из-за которых ему будет сложно конкурировать даже с АЭС, СБ и ветряками. Не говоря уж о газе. Даже топлива для него не так чтоб много - тритий нужно производить из лития-6, а лития на земле хоть и много, но не так чтоб бесконечно, а ведь ещё нужно сделать тритий из него. Отсюда падение интереса к термояду в целом и токамакам в частности. То есть, перефразируя чукчу из анекдота: "Ну, ладно, зажигание есть, а фигли толку?"
Вот эта дура размером с 1.6ГВт блок АЭС и стоимостью в 25 миллиардов должна давать 600МВт ТЯ-энергии (или давала бы около 110-130МВт электричества, да только турбин у неё не будет)
Поэтому же вырос интерес к сильно забытому из-за токамаков направлению, но всё ещё второму-третьему по полулярности - открытым ловушкам. Если токамак - это бублик, то открытая ловушка - это просто труба. У трубы на концах есть дыры, откуда утекает плазма. На старте (в 60-70-е прошлого века) было предложено несколько способов "заткнуть" эти дыры разного рода магнитными пробками, но через 20 лет исследований оказалось, что пробки сами вносят искажения, неустойчивости, и порождают массу проблем, которых в принципе (вот совсем, от роду) не имеет "простой и красивый" токамак. Поэтому, когда СССР на Т-3 достиг температуры 6 000 000 градусов, весь мир ломанулся на "простые и красивые" токамаки. Через 20 лет роста токамаков выяснилось, что термояд на них действительно зажигается, но вот простыми и красивыми такие машины уже никак не назвать... в то время как многие проблемы открытых ловушек, оказалось, решаемы.
Более того. На фоне поганой экономики токамака (по самым оптимистичным прогнозам цена электричества от некой будушей электростанции-наследнике ИТЭР могла бы быть где-то 12-25 евроцентов), открытые ловушки - выглядят круто и красиво. Первое и главное - хотя токамак неспособен жечь что-то кроме тритий+дейтерий, открытые ловушки принципиально могут сжигать чистый дейтерий (дейтерий из литра любой обычной воды ~= по энергии 400л бензина), дейтерий+гелий-3 (почти без нейтронов, чистый долговечный реактор, высокий КПД, да только гелий-3 тащить с Луны), и даже сверхсложное топливо бор+водород (никаких нейтронов, высокий КПД, бора и водорода навалом нахаляву). То есть, вот то самое "бесконечная энергия из дешёвого топлива".
У магнитного термояда есть такой параметр как "бета", который грубо можно описать так качество использования магнитного поля установкой. Плазму под давлением сдерживает магнитное поле, у "магнитной бутылки" есть своя прочность. Чем прочнее бутылка - тем больше и горячее плазму можно в неё натолкать и удержать, но размеры и цена магнитов очень быстро растут. Отношение того, что магнитное поле реально держит в установке к тому, что оно в принципе может сдержать по теории - и есть бета. Стоимость и сложность термоядерной установки определяется в значительной мере магнитами (у ИТЭР отдельное огромное здание в 6 этажей только под гелиевый холодильник магнитной системы - второй в мире, кстати), а у сверхпроводников есть предельное поле. Так что бета - это очень важный параметр, и для цены установки, и для того, что установка может. Так вот для токамаков бета - 0.1-0.18 (у ИТЭР 0.15, вроде), а у открытых ловушек (как показано теми же новосибирцами) относительно легко получить 0.6.
Кроме того, токамак - это штуковина очень сложной формы, которая собирается как единое целое с микронными допусками - тысячи тонн нужно изготовить, привезти, поставить с допусками в сотни мкм на десятки м. Операции по доставке частей из Индии и Китая к точке сборки стоили десятки миллионов - и это только на провоз. Открытая же ловушка может собираться из коротких (и даже одинаковых, серийных!) секций одна за другой, возможно улучшать установку просто добавляя секции, да и изготовление+доставка короткой секции "трубы с катушкой" - попроще, чем такие вот секции перекособоченой фигни (человечек внизу справа - в масштабе).
Ну или вот, как вариант, - выросший из токамаков стелларатор, ещё одно направление. Попробуйте представить, что эта штука диаметром 25 метров, и вам её нужно изготовить, привезти и собрать с точностью до десятков-сотен микрон; причём, чтобы было не очень скучно: вот эти синие и красные фиговины - катушки из хрупкой сверхпроводящей керамики, которые тоже нужно как-то намотать с микронными допусками, привезти и установить. Нет, они не случайно кривые, эта форма рассчитана до микрона, и с точностью до микронов катушки должны быть такими и стоять именно вот так, и ни на миллиметр в сторону. Потом их будут захолаживать до жидкого гелия и разрывать в стороны силами в десятки тонн, а они должны оставаться на месте с теми же допусками десятками лет без возможности ремонта (во время работы там нейтроны, так что после выключения всё активное и светится ласковым, но сильным гамма-излучением). Чтобы легче было представить сложности - рядом стенка (просто "бочка") маленького немецкого стелларатора, которая тоже должна быть смонтирована вакуумно-плотно с микронными допусками. Физики в публикациях говорят, что стеллараторы немного проще токамака... Мат в большинстве научных журналов не публикуют, так что инженеры пока молчат:
Сейчас в мире (после "токамачного погрома" этого направления в 80-90-х) существует лишь несколько групп, занимающихся открытыми ловушками, из которых самая известная - частная контора TriAlpha (двигающая науку на частные деньги с огромной скоростью) и самая значимая :) - новосибирское отделение АН РФ, так и не бросившее свои игрушки ни ради токамачной моды, ни в 90-е. В Новосибирске достигли впечатляющих для открытых ловушек параметров - n*t*tau примерно в сотые от лучших токамаков и тысячные от параметров ИТЭР. Но с другой стороны, новосибирская установка и стОит миллионы-десятки миллионов, а не десятки миллиардов как ИТЭР. По прикидкам получается, что установка с параметрами ИТЭР будет стОить в 10-100 раз дешевле ИТЭР. Конечно, прикидки в термояде - дело то ещё, однако, они тут более-менее обоснованы. Чтобы они были достаточно обоснованы - нужна ещё одна большая установка, за десятки миллионов. Тогда на её примере можно проверить расчёты, понять, как улучшаются параметры с размером и свести к минимуму риски строительства электростанции/демо. Ну, проще говоря, открытые ловушки находятся там, где токамаки были в 90-х.
...
Теперь, наконец, о том что есть и что делают в Новосибе. Новосибирцы имеют несколько простых и дешёвых установок, построенных в СССР и с тех пор немного (бюджет работ копеечный) допиливаемых под новые идеи. Причём, часто бывает так, что материальное сильно давлеет над духовным, и опробовать получается далеко не все, не полностью, да и не так, как хотелось бы, потому что установки под эксперимент собирают из того, что есть, а вовсе не так, как надо и хочется. Опять же, термоядом тут пока и не пахнет хотя бы потому, что реальная термоядерная установка - это куча проблем с безопасностью, ненужных на данном этапе. На многих установках, где можно получить термояд, этого специально избегают, чтобы не возиться с нейтронами, радиацией и радиоактивными отходами.
От работ СССР остались ГОЛ-3, ГДЛ и АМБАЛ, причём, АМБАЛ уже давно в нерабочем состоянии (впрочем, некоторые вещи оттуда использовали или думают использовать). На ГДЛ недавно получили очень серьёзный (для такого устройства) результат по температуре - рекордный, но дело даже не в этом, а в том, что он получен с имеющимися размерами и с вот таким полем. То есть, если построить такую же фигню, но побольше и с сверхпроводящими магнитами, результат будет по-настоящему интересным. Насколько интересным - это сейчас обсуждается, ибо надёжных скейлингов пока нет.
Вот эти торчащие в сторону сине-зелёные цилиндры - это инжекторы нейтральных частиц, лучшие в мире (впрочем, сейчас они же делают гораздо круче для своих конкурентов из TriAlpha, как ни смешно - от "Роснано", которая через это вошла в акционеры американской конторы). Так что можно смело говорить, что эта технология (критичная для FRC и ГДЛ) у России пока лучшая в мире. Большая бочка - держит плазму. Тонкие места - это магнитные пробки, которые не дают плазме мгновенно выскочить из бочки. Чтобы сделать работу проще и не усложнять установку, пробки отдельно изучаются и совершествуются на установке ГОЛ-3:
Здоровенная фигня с оранжевыми набалдашниками - это просто компонент ускорителя, чтобы получать плазму, поскольку для изучения пробок нужна плазма, а реактора тут нет, эта штука нужна чтобы получать плазму, как бы изображая из себя реальный термоядерный реактор. Сама установка - это вот та тонкая коричневая труба внизу, параллельная полу.
Как легко видеть по картинкам, вся физика установки сводится к тому, что инжекторы атомов в бочке греют и правильно закручивают плазму, бочка её держит, а пробки - не дают ей вылететь по концам (работа каждого компонента безумно сложна - это плазма, с ней всё сложно). Каждый компонент очень важен, как и их работа вместе.
И вот в середине 2016-го года товарищам пришла в голову гениальная (без шуток и иронии) идея винтовой пробки, которая позволяет сверхэффективно удерживать плазму. Дело в том, что плазма в ГДЛ крутится, а винтовое поле в системе отсчёта крутящейся плазмы выглядит как двигатель, который заталкивает её обратно в бочку.
Винтовая пробка может быть в разы компактнее нынешних и требовать менее мощной магнитной системы при много лучшем удержании. Ранее я говорил, что проблема концевого удержания была одной из основных причин, по которым отказались от открытых ловушек в пользу токамаков... с тех пор пробки сильно улучшились, но вот это - улучшение совершенно радикальное, позволяющее удешевить и улучшить пробочную систему в разы даже по сравнению с тем, что есть сейчас (и как небо и земля по сравнению с 80-ми). Если, конечно, теперь заработает как надо: горячая плазма - подлая штука. Отдельная тема - то, что этот же принцип можно использовать для двигателя, который проще/дешевле VASIMIRa и имеет бОльший Iу, чем у холловских плазменных двигателей (как русские СПД). Ещё одно интересное именно для термояда применение: вращающаяся плазма, "уперевшись "в винт, может совершать работу против поля, что даёт возможность красиво и эффективно преобразовывать её энергию в электричество (это важно для безнейтронных реакций - как с гелием-3 или бороводородом). То есть, пробка лёгким движением руки при надобности превращается в систему накачки плазмы, подачи топлива или генератор.
Вторая идея новосибирцев - особая конфигурация плазмы внутри бочки ("пузырь" в терминах Беклемишева), позволяющая увеличить "полезный" объём магнитного поля. То есть, относительно "бесплатно" увеличить количество частиц в той же установке и коэффициент использования магнитов. Качество установки определяется n*t*тау, так что "бесплатное" увеличение n сказывается на качествах установки. Эту идею должны проверить на маленькой установке CAT, которую тоже ещё нужно сделать.
В сумме (фигура речи, на самом-то деле - в произведении) эти идеи, использованные в одной установке, дают (если работают!) возможность построить реактор, в разы дешевле, чем ИТЭР, и использующий в качестве топлива чистый дейтерий (без трития). Это тоже очень важно, и не только потому дейтерий дешевле лития и почти бесконечен. Дело ещё и в том, что исчезает возможность радиационных аварий (на ИТЭР нет риска загадить большие зоны, но вот загадить саму площадку ИТЭР - это вот вполне) и исчезает очень дорогая возня с тритием (это специальные меры для персонала и обучение, это радиохимический завод на сотни миллионов-миллиарды и т.д.).
Поэтому есть План. Общей стоимостью несколько десятков миллиардов рублей, но пока, на данном этапе - на миллионы. Смотреть снизу вверх: ГОЛ-3 и ГДЛ - это то, что есть сейчас. СМОЛА - это вот как раз винтовая пробка. "Хвост" - новая установка-плазмоприёмник, ныжна в том числе для исследований материалов. CAT и ГДЛ-2 нужны для опробования "пузыря". Ну а проект ГДМЛ должен сочетать их все (и может быть, именно даже будет частично составлен из имеющихся опробованных установок). Это последний шаг перед реальными, коммерчески-полезными машинами.
DT ИН (источник термоядерных нейтронов для материаловедения и облучения - замена в том числе исследовательским ядерным реакторам); "Трансмутатор" - гибридная установка для выжигания ядерных отходов, наработки изотопов (в том числе плутония, если нужно, он там будет выходить дёшево и в силу потока - офигительного качества) и прочих таких применений нейтронов в товарных количествах; "Реактор" - реальная машина, которая должна давать электроэнергию.
При должном уровне финансирования, ГДМЛ мы могли бы иметь в 2014-м году и сейчас, возможно, строили бы реактор. На практике Новосиб достроил СМОЛА, в процессе "Хвост" и САТ. Возможно, несколько шагов из схемы будут пропущены - так растут технические риски, но программа будет дешевле.
Но всё вовсе не плохо.
Что плохо - это то, что Новосибирск не единственный работает над термоядом. Та же ТриАльфа работает (у них есть свой План и там лучшие спецы и технологии со всего мира), и работает быстро. Причём, что впечатляет, конечной целью на их плане стоИт не зажигание тритий-дейтерия (как у ИТЭР), не дейтерий+дейтерий, о чём пока лишь смутно мечтает Новосиб, а сверхсложная в достижении, но зато сверхвыгодная в использовании реакция бора с водородом. Мало того, что они строят планы - хайповатых оптимистов очень много в наши дни - пока они их выполняют в срок. Их установки строятся по одной каждые 2-3 года, и каждая даёт обещанные параметры. Конечной же точкой у них стоИт несколько десятков МВт бороводородный реактор размерами с железнодорожный вагон, с высоким КПД, не требующий биозащиты снаружи и стоимостью в десятки миллионов. Если это сбудется, энергетические проблемы Человечества будут решены раз и навсегда. Будем надеяться, что у Новосибирска к тому времени будет чем ответить.
не понимаю, по какой причине не звучит идея, что бесконечная энергия - это и есть тот самый "коммунизм". Где заканчивается такие понятия как "стоимость", "товарный рынок", а экономика заменяется энергетикой. Что "каждому по потребности" - это не экономика, как все думали, а энергетика. Возьми сколько тебе надо энергии и сделай все, что хочешь - "от каждого по способности".
Комментарии
у меня первая жена занималась этой темой, и даже было даже некоторое время, когда я ей немного помогал в этом, так что я "немного у курсе" общей ситуации. Ситуация тут лучше, чем с упомянутым тут где-то в комментах "гипердрайвом", но не существенно, откровенно говоря, sad but true. И то и другое идет под грифом "если бы работало, то...".
P.S. над частью "Учитывая относительную дешевизну" уж даже не знаю, смеяться, или плакать.
Дык, я ж не спорю, что технология проблемная: температура, присадки, мизерные проводимости. Собссно, тут и спорить не о чем - факты налицо. Отличия от гипердрайва, впрочем, принципиальные: беда всё-таки с ресурсом (то бишь, с техникой-экономикой), а не с физикой. Физически там всё понятно, всё правильно, реализовать можно.
По-моему, у МГД есть хорошие ниши на будущее. Ну, например, если сподобятся изобразить высокотемпературные материалы для работы с натрием-калием (до температур кипения металлов в вакууме и выше), получается совершенно-таки прелестная система для встроенной прямо в АЗ реактора генерации электроэнергии. Внешний - только магнит. И насос, и генератор с почти абсолютной надёжностью и без движущихся частей - это и транспорт, и космос, и малые АЭС всех видов. А если вдруг кто-то сумеет сделать компактный источник электроэнергии, то воздушный МГД-двигатель - имеет кучу применений от авиации до космоса.
Беда ведь с газовыми генераторами - даже не в температурах, справились бы с этим так или иначе, ИМХО. Беда - в том, что цикл разомкнут. А значит, в МГД-тракте появляется ненужный азот (снижающий температуру и проводимость), туда нельзя напихать в достаточном количестве годных присадок (типа цезия, приходится обходиться калием, и то в мизерных количествах), появляются всякие ненужные примеси (типа серы) и т.п.
...
МГД-установка (прямая, с электродами) в пересчёте на МВт даже при ВТСП-магнитах и рабочем поле в объёме 2Тл дешевле газовой турбины+генератор. А это как бы самый дешёвый сейчас способ генерации. Что дешевле-то?
если говорить о МГД на плазме, - то там проблемы такие и в материалах, что ни прямо-таки в физике, а там еще "в физике" и не только то, что в материалах, и именно в проблемах с физикой плазмы. Я, впрочем, как раз с них и начал в первом своем комменте в этом треде, до материалов (там просто АДЪ и Израиль) я там даже не дошел, если посмотрите.
Что касается схем с ЖМТ - не знаю, не специалист, но, подозреваю, и там с электродами можно отхватить по самое небалуйся, не говоря о всяких потенциальных проблемах с приэлектродными течениями. Я даже не буду коментировать часть "встроенных в АЗ реактора" - вам еще магниты нужно будет подводить, и это далеко не самая главная проблема систем, встроенных в АЗ реактора.
Что касается "красивых схем" "генераторов высокой надежности", мне в свое время понравилась идея Татарина (balancer, НК) aka b_my (жж) про сопряжение газоохлаждаемого атомного реактора и звукового стирлинга, эксплуатирующая радиационную неравновесную ионизацию газа, проходящего АЗ. Там даже электродов не нужно будет! И сразу - переменный ток, кстати. :)
Но в целом - это очень вилами по воде писанные возможности, которым мало шансов быть реализованными в металле, IMHO (в свете нынешней радиофобии/ перестраховки регуляторов, и нежелания с этим всем связываться у разработчиков). Впрочем, кто знает.
А какие там проблемы с физикой плазмы? Холодная равновесная плазма с ничтожной проводимостью, и проблемы? Любопытно, какие?
леера приэлектродные, резко снижающие проводимость (у меня выше, кажется,
очепаткаописка на этот счет была) у непрерывников (и, НЯП, неустойчивости какие-то отхватить успели, гигантоманы хреновы), у не гонявшихся за непрерывность импульсников - "во-первых, у нас не было пороху" - облом с "непроницаемым плазменным поршнем" (получаемым, по первоначальной идее "задешево" при помощи Т-слоя), НЯП/ЕМНИП, остальное даже не суть важно.В общем, никаких заговоров и головопятства "похорон уже почти работающего". Это просто не работало. Не работало так, как хотелось бы, что в данном случае (можем или не можем употребить в энергетику), означает именно "не работает".
КМК, это были скорее проблемы бестолкового масштабирования - обычно "гигантоманы" пробуют "на кошках", маленькой установочке. То есть, не работала вполне конкретная установка, а не закрыта возможность сделать установку на этом принципе. То есть, другая МГД-установка могла бы и заработать, просто случилась "техническая синекдоха" и свойства конкретной попытки были отнесены на технологию в целом. История техники полна такими случаями.
С другой стороны, газовый МГД имеет принципиальные недостатки из-за того, что рабочее тело - внешнее и работает в открытом цикле. То есть, сера, летящий в атмосферу калий, выгорающие электроды... вот всё это. Нечто похожее случилось с "чистым" сжиганием угля в щелочных расплавных топливных элементах в Штатах - было потрачено много бабла, прежде чем констатировали очевидное: уголь - он, сцуко, грязный, и в нём не только углерод.
Кстати, на самом деле очень схожие истории: и красота принципа, и явная "перспективность", и проблемы с материалами и ресурсом, и грязь в исходном топливе, и финал - "примитивная технология" (в случае угля - паровая турбина на сверхкритике) досовершенствовалась до того, что решила проблему проще и дешевле.
смотрите, тут (газовые (плязменные) МГД-генераторы) пачка проблем разом: рециклинг ионизирующих присадок, электроды (и проблема с ними - не в грязи, точнее, грязь сама по себе проблема, но эрозия и без нее прекрасно идет, даже в инертных газах), материаловедение "не дает" (хорошие параметры получить), а тут еще - опа, оказывается, плазма себя как-то _ведет_, и ведет себя так, что не дает нам нормально делать то, что мы хотим (ну и отдельным бонусом - и правда чистить от всего, что усиливает коррозию, нужно).
Это не "мелкие решаемые проблемы, из-за которых остановили прекрасную технологию", это принципиальные show-stopper'ы, по сути, при всем комплексе обстоятельств.
- это называется "технологичность". Более технологичное решение. Можно констатировать - "
Моняуголь "все"!", в долгосрочном периоде, ПГУ (может, местами и цикл Аллам) на природном газе - наше будущее в части тепловой энергетики. Если кто волшебным образом найдет решения проблем плазменных МГД - генераторов - я только рад буду, но _сейчас_ для такого я просто не вижу возможностей.ITER очень хорошо показывает цену словам физиков из этой отрасли - как только к их обещаниям начали прикручивать нормальные подходы из атомной отрасли, то ценник взлетел в небеса. Все эти игрушки хорошо выглядят на бумаге, пока из них не пытаются сделать энергетическую установку. Так будет и с открытыми ловушками, уверен. Думается, сами специалисты хорошо этот момент понимают, только предпочитают не озвучивать без надобности.
В общем термоядерный синтез - нужен для поддержания популяции людей со специфическими знаниями, что-то вроде храмовых ритуалов.
Не совсем так. Большинство проблем сейчас высветит и покажет ИТЭР (в этом его ценность как проекта - даёт понимание о стоимости реальной электростанции со всеми замороками; переход от физики к промышленности).
Но многих проблем ИТЭР у открытых ловушек не будет - это понятно уже сейчас; даже оставаясь на дейтерий-тритии открытые ловушки много выгоднее ИТЭР и по прикидкам на основе его опыта сравнимы или дешевле нынешних АЭС (при том, что меньше топливных ограничений и меньше опасностей).
Ну а при реализации лучшего сценария (бороводород) это именно что радикальное решение энергопроблем. И будущее ещё не определено - мы не ещё знаем, возможно это или нет, и если возможно, то в какую цену. Опять же, есть такая штука, имея знания и скейлинг, экономику термояда можно улучшать с ростом смежных технологий (тех же сверхпроводников, где ещё какой задел!).
Все эти трескучие фразы про "радикальное решение энергопроблем" заканчиваются там, где реальное решение проблем атомной отраслью даже не начинается. Хотелось бы глянуть хоть одно обоснование безопасности какого-нибудь термоядерного реактора хотя бы по базовым НП-044-03, думаю "решение" сразу побледнеет.
Ну вот сейчас это всё для ИТЭР пишут. Французы - в атомном бизнесе не первый год, госрегулятор у них нормальный, не лохи подзаборные, так что можно на примере ИТЭР всё и увидеть. Такая документация не совсем легко гуглится, но все заинтересованные имеют.
Но вот смотрите: ИТЭР же это худший вариант из возможного. Тритиевая система с огромным бланкетом, кипятильником, криогеникой, огромной магнитной системой, сложной радиохимией (потому что тритий упускать нельзя), радиоактивными отходами (сменяемый бланкет, да ещё и разных видов). Хуже, чем ИТЭР уже никто не сделает. Ну разве что гибридный реактор с делящимся бланкетом был бы ещё хуже.
Ведь всё равно лучше, чем АЭС. А и с АЭС работают.
Смешная шутка. Вы по каким критериям с АЭС сравниваете? По стоимости? По стоимости мегаватта (пускай теплового)? По длительности проектирования? По сложности обоснования ядерной безопасности?
Ну уж да, просирать деньги в таких объемах - это жесть. За 20 миллиардов долларов и 30 лет можно было построить всю линейку от опытного до промышленного реактора что на свинце-висмуте, что на сверхкритической воде, и получить настоящее "решение всех энергетических проблем".
Вы же об обосновании безопасности говорили? Ну вот и я о ней же. Как ни крути, ТЯ-реактор по сравнению с АЭС - такая прям няшка... Ядерной опасности нет, проблем с нераспространением нет, остаточное энерговыделение мало, гаснет, если что, само-пассивно-естественно и мгновенно. Ну и т.д.
Свинец-висмут не даёт нового качества. А термояд даёт. Даже по радиоактивным отходам: у ТЯР они "быстрые", никаких тысячелетних захоронений. Ну и по топливу: лития больше, чем урана. Опять же, это внутри атомщиков можно рассказывать про тотальную безопасность свинца-висмута (хотя вот можно ли? один только любимый всеми полоний чего стОит), но это не проканает на публику - после Фукусимы и Чернобыля. А вот рассказы про чистоту ТЯР на публику проканают.
В мировых масштабах это совершенно не просёр... копейки. Плюс, куча новых побочных технологий - от криогеники и СП до электроники. Чего от АЭС уже не ожидается. Опять же, это вообще по другой статье идёт - это наука, а не как свинцово-висмутовый ЯР (это вот коммерческая техника). Мало ли, сколько на МКС пошло? Надо. Чем ИТЭР хуже МКС? КМК, так лучше.
Ядерная безопасность, тут, действительно, не затрагивается. Зато с радиационной безопасностью все очень непросто, и когда господа физики напишут технические требования к термоядерному реактору, внезапно окажется, что стоить он будет гораздо больше, чем они ожидали, т.к. что такое процесс обоснования безопасности и как он залезает в каждый процесс в жизненном цикле установки они понятия не имеют.
Конечно же дает. Запас реактивности меньше 1 бета на всей топливной кампании, устойчивость к перегревам (полностью пассивное расхолаживание).
Не "даже", а только и исключительно по инвентарию радионуклидов. Но это малость в экономике АЭС! Все равно, что оптимизировать стоимость еды в столовой для работников. Ориентироваться надо на CAPEX - его надо удешевлять, в том числе одно из самых значимых мест - сокращение трубопроводов и арматуры, исполняющих роль изолирующих барьеров, для которых применяется обоснование на плотность и прочность на всем диапазоне динамических и статических нагрузок. Это очень дорого! И еще дороже будет для кошмарно разветвленных систем термоядерных реакторов.
"Чистота ТЯР" проканывает, пока никто не собирается эти ТЯР строить. Как только начнут - так сразу чистота и закончится, и окажется, что там десятки тысяч тонн активированного оборудования, тритий, ЖРО, ТРО, опасность взрыва магнитов и т.п.
Если бы в новые концепции АЭС инвестировали бы по миру сравнимые с термоядом деньги, то были бы и побочные технологии.
МКС тоже не мешало бы прикрыть в том виде, что она есть.
- вы дурачок? В Манхеттенский проект вбухали за четыре года БОЛЬШЕ, чем во все термоядерные программы США по магнитному УТС за полных 64 года существования тематики, с 1953 года.
"Если бы в новые концепции АЭС инвестировали бы по миру сравнимые с термоядом деньги", вы б до сих пор считали реактор типа "Чикагская поленница" большим достижением, а атомщики выслушивали бы чудакские (ну, вы поняли) претензии типа тех, что чудаки (ну, вы поняли) вроде вас выкатывают сейчас термоядерщикам.
Вот у вас - бор-протонный реактор на изотопно чистом топливе (это то, во что целит ИЯФ, и прямо об этом говорит, что бы не фантазировал на эту тему автор исходного поста). Откуда там тритий в сколь нибудь заметных объемах, фантазерушко? Про остальной ваш то ли рак мозга, то ли мозг рака я даже не буду и спрашивать.
какие "30 лет", Зин, с 2006-го года (реальное начало работ по началу работ над ITER) всего неполных 12 лет всего прошло.
Про 20 миллиардов - где пруфы, Билли, нам нужны пруфы! Пруфы, что уже _столько_ потрачено.
А вот за 12 лет - нет, ничего у вас бы ничего не вышло в области ваших хотелок.
К тому же, с какого лешего тут это"или/или"? Не говоря о том, что сомнительно, что ваши хотелки вместились бы в 20 миллиардов, банальное строительство одной станции - 7-8 млрд. сейчас стоит. Рассказывать про НИКОР + линейку от опытного, до промышленного, _сейчас_ за такие деньги - бгг, несколько самонадеянно.
А открытые ловушки должны быть по идее гораздо лучше, удобнее и безопаснее, по нескольким причинам сразу, с другой формы вот прямо и начиная.
Конечно сейчас, когда на них выбивают госденьги они лучше, удобнее и безопаснее. Это пока никто даже близко не пытается энергетический реактор (или хотя бы реактор с заметным выделением энергии) из них сделать.
да вам, похоже, в дурку пора, дедуля.
осталось понять, при чем тут физики. Ну а вам - начать разбираться в областях, о которых вы делаете "заявления космических масштабов, и космической же глупости"
, Шариков. Хотя бы начать.как сказал один умный человек в аналогичной ситуации о этих мифических "обещаниях":
и (близко к тексту, по памяти):
Самое близкое к обещаниям - график с условными _сметами_ я уже показывал тут. На нем же видно _реальное_ финансирование (черный график с подписью "Actual funding"? тот самый, под красной линией "fusion never"):
Как сказал один умный человек:
- вот и посмотрим, какой джентльмен _вы_.
И да, по прогрессу в том, на что давали деньги, - он шел быстрее, чем по закону Мура (период удвоения параметров был короче):
так что - либо глотайте, либо засовывайте себе "в менее удобное место". Свои претензии к ученым, конечно же.
еще про "обещания":
из:
четко
Отличная статья! Просто шикарная!! Moar!!!:-)))
Говорят критерий Лоусена уже давно превзойден. Правда ли это и во сколько раз?
Нет. Первая машина, на которой это будет сделано - ИТЭР.
Но критерий Лоусона иногда считают по-разному, скажем, для дейтерий-трития сам Лоусон получил, НЯП, 2Е20 (и это было достигнуто: TFTR - 1.5E21), а сейчас считается, что n*t*tau этой реакции должна быть равна 3Е21, и вот этот барьер ещё только перевалит ИТЭР.
Спасибо. я так и думал. По мере развития техники ( и требования дополнительного финаннсирования) критерий Лоусена будет все ужесточаться и ужесточаться. Думаю, скоро он будет и Е22 .
А как дела у бороводородного реактора на двух лазерах?
Никак. Знающие люди вообще говорят, что в том виде это взлететь не может.
А ещё более знающие говорят, что у него репутация старикана с появившимся явным пунктиком. Ну, мол, да, был такой дельный товарищ, а потом у него таракан завёлся, и больше мы его всерьёз не читаем - чтоб память о специалисте не обижать.
А лазерное обжатие так и забросили? Или где-то ещё ковыряют эту схему?
Как ЭНЕРГОреактор - никто всерьёз не рассматривает. Официально, конечно, деньги идут. Даже в России хотели/хотят построить УФЛ-2 - на 2МДж.
Ковыряют по причине надобности для вояк: на лазерном термояде обкатываются коды для обсчёта плотной и горячей плазмы; короче, бомбодельные дела. С учётом того, что испытания запретили, а бомбы делать надо - вроде как не обойти. И международную установку не построишь, и в статьях нужные данные не возьмёшь.
Хорошая статья. Но пока надежд на ТЯ генератор нет, даже через 20 лет. Из нового только использование лазеров, но они не дают "мягкого" запуска.
"вранье и шариковщина ("заявления космических масштабов, и космической же глупости")" - вот и все, что стоит сказать про ваш комментарий.
- не хотели/ хотят, а успешно строят и скоро достроят (можете даже на спутниковых снимках Гугла посмотреть) и пустят (что вообще говоря не только радует, но и определенных оптимизм вселяет, - есть ресурсы делать проекты такой сложности(!), при том - в срок практически), и не на 2МДж [на мишени], на на 2,8МДж [на ней же, конечно], а в остальном - все верно.
Значит финасирование недостаточное, получается так
Лучше строить стадионы и Ельцин центры
мне кажется, или это "не муж и жена, а четыре разных человека"?
интересно все же, как считают температуру "плазмы". Я догадываюсь, что это связано со средней кинетической энергией частиц, но: учитывается ли то, что значительная часть этой энергии - упорядоченная?
Вот то, о чем И.Н. Острецов говорит?
О, конечно! Это же основная проблема в открытых ловушках - неравновесность плазмы и то, что электроны и ионы имеют разную температуру. В открытых ловушках - ОЧЕНЬ разную, и, ессно, распределение их скоростей по отдельности ионов и электронов - немаксвелловское.
Да и в общем-то, критерий Лоусона - это просто "писькомерка". Просто всегда хорошо иметь какую-то одну цифирь, которой грубо оценивать крутость, где кто находится, чего где как и ваще. n*t*tau - это просто очень удобный интегральный параметр, который сразу говорит, насколько примерно близко-далеко от требуемого.
Но, разумеется, что как только доходит до дела и деталей, смотрят дело и детали.
А Острецова лучше не трогать. У него в этом письме даже чушь. :)
ОК. Я понимаю, что там все далеко от идеального газа.
Вопрос вот в чем: вот пусть летят стопицот ионов упорядоченно (в одну сторону). Понятно, что скорость этого движения, как бы высока она не была, ничего не добавит к повышению вероятности термоядерной реакции. Повысится она (вероятность) только при наличии скорости их стохастического движения друг относительно друга (того самого, немаксвелловского), которое, в принципе, и можно характеризовать "температурой" (к упорядоченному движению это понятие, по идее, не должно применяться? ну только если очень условно).
Так вот температуры, которые пишут - те самые " 6 000 000 градусов" - они включают кинетическую энергию упорядоченного движения? или нет? или упорядоченное движение составляет настолько мизерную долю, что им можно пренебречь?
Нет, когда "температура" - это хаос. Иногда это применяется к не-хаотичным частицам (например, "горячие вторичные электроны" летят в одну сторону), но в тех случаях, когда хаотичность не играет роли. В теормояде - играет.
Это актуально для токамака, для открытых ловушек не бывает замкнутых непересекающихся траекторий, кроме осевых. Так что стопицот / 2 прямолетящих частиц столкнутся с таким же количеством и произведут синтез; там порядка 100 кеВ энергия соударения нужна, а как она достигнута: прямым соударением или в тепловом движении – дейтерий с тритием не волнует.
Бог создал мир так, что все что сложно - не очень нужно, а все что нужно - не очень сложно.
хорошо вам!
апробированных
del
Очень познавательно.
Спасибо!
Благодарю, весьма интересно!
А ведь это реально может сработать!
Если ещё поработать над "этими торчащими в сторону сине-зелёными цилиндрами - это инжекторы нейтральных частиц, лучшие в мире", и добиться скорости атомов/молекул дейтерия в 1500 км/с, то реакция случится сама-собой (преодоление электростатического кулоновского отталкивания). Нужно только прогарантировать столкновения в области пересечения пучков. Т.е. их бы надо ставить друг против друга под небольшим скользящим углом к собственной оси.
Никакие встречные пучки - хоть ионные, хоть нейтральные - не дают решения, ни в каком виде: сечения рассеяния много больше сечений реакции. Это было доказано в начале 60-х.
То есть, реакцию получить можно (см. лабораторные источники нейтронов - там много таких, простых ускорительных), а энергию - нет, нельзя.
Чтобы столкновений было много, и чтобы в итоге реакция бы случилась, нужно именно "нагреть и подержать". А вот как это сделать - вокруг этого и пляски.
Ну тогда такая мысль. Вот испытательная установка СМОЛА:
Есть два "пузыря" на её торцах. Вот и попробовать разместитьна крайних справа и слева фланцах по три источника высокоэнергетичных атомов дейтерия и по 3 ловушки на каждой с шагом 60 град под скользящими углами к центральной оси цилиндра. Сам цилиндр сделать из материала, стойкого к жидкометаллическому теплоуносителю. В лабораторном прототипе я бы сделал центральный цилиндр большего диаметра и стенки у него - из сплава 10% танталла в титане толщиной 2,5-3 мм и использовал в качестве теплоносителя эвтектику 14%индия в галлии, которая имеет температуру плавления 15 С. В промышленной установке толщины стенок можно увеличить на 1 мм и использовать свинец в качестве теплоносителя.
Страницы