Благодаря реактору ARC термоядерная энергия станет ближе

Массачусетский технологический институт (MIT) хочет изменить это с помощью нового компактного токамак-реактора, основанного на новейших коммерчески доступных технологиях магнитных сверхпроводников.

Конструкция ARC (affordable, robust, compact – доступный, надежный, компактный) может позволить создать относительно небольшие, более экономные реакторы, производящие термоядерную энергию в течение 10 лет.

Коммерчески разумный термоядерный реактор является Святым Граалем инженерного дела с 50-х годов прошлого века, так как потенциально этот вид энергии может заменить все другие источники электричества. В идеале, он может стать неисчерпаемым источником энергии, влияющим на все аспекты жизни. Проблема лишь в том, как сделать его практичным.

Говоря простыми словами, в термоядерном синтезе атомы водорода подвергаются воздействию высокой температуры и давления, пока они не сольются с атомами гелия, освобождающего огромное количество энергии. На Солнце такие реакции происходят как само собой разумеющееся, но на Земле воспроизвести их за пределами водородной бомбы несколько проблематичнее.

Существует ряд конструкция термоядерных реакторов, но наиболее перспективным является токамак-реактор (тороидальная камера с магнитными катушками), представляющий собой полую металлическую трубку в форме овала. Внутри трубки образовывается вакуум, куда вводятся изотопы водорода – дейтерий и тритий. Затем они нагреваются до температуры Солнца, образуя плазму, сжимающуюся мощными магнитными полями. Магнитные катушки, создающие эти поля, являются ключевым элементом всего процесса и главным узким местом системы.

Международный консорциум, включающий ученых из Европейского Союза, Индии, Японии, Китая, России, Южной Кореи и Соединенных Штатов, планирует построить наиболее мощный термоядерный реактор, основанный на токамаке. Работа на ITER (Международный экспериментальный термоядерный реактор) началась еще в 1985 году и, несмотря на $ 40 миллиардов вложенных средств, в полном объеме он начнет функционировать не раньше 2027 года. Но даже тогда, он будет работать лишь на экспериментальной основе.

Реактор MIT ARC является примером ситуации, когда одно изменение может в корне поменять всю систему. В нем используются новые коммерчески доступные сверхпроводники из редкоземельного оксида бария меди, которые позволяют создавать мощные магнитные поля. Более мощные магнитные поля, созданные этими катушками, лучше сдерживают горячую плазму, поэтому реактор может быть меньше, дешевле и проще в конструкции.

Предназначенный для фундаментальных исследований термоядерной энергии, ARC основан на той же схеме, что и ITER, хотя команда описывает его как потенциальный прототип станции, способной генерировать значительные объемы электроэнергии. По словам MIT, уравнения, регулирующие конструкцию реактора, показывают, что выходная мощность увеличивается до четвертой степени увеличения магнитного поля. Другими словами, если увеличить напряженность магнитного поля в 2 раза, выходная мощность возрастет в 16 раз. Новые сверхпроводники должны усилить магнитное поле в 10 раз по сравнению со стандартной сверхпроводящей технологией.

С большим радиусом 3.3 м и малым радиусом 1.1 м, ARC – реактор на 500 МВт. Его диаметр составляет всего половину диаметра ITER, но он имеет аналогичную выходную мощность. Кроме того, новые сверхпроводящие магниты позволяю обеспечить устойчивый выход энергии, в то время как сегодняшние экспериментальные реакторы могут работать в течение нескольких секунд, прежде чем их катушки окончательно перегреются. Также в конструкции MIT можно изъять термоядерное ядро без необходимости демонтировать реактор, что является большим плюсом для исследований.

Исследователи говорят, что нынешняя версия реактора может генерировать в три раза больше энергии, чем подается в него, и они надеются увеличить этот показатель до пяти или шести. Так как ни один из нынешних термоядерных реакторов не поддерживает даже минимальный уровень безубыточности, это может стать серьезным прорывом. Команда говорит, что ARC строился около пяти лет и его конструкция может генерировать электричество для около 100 000 человек.

--------

Кредитные карточки плотно вошли в жизнь человека. Это возможность оплачивать различные виды услуг в заведениях. Для этого используется специальный аппарат - эквайринг, который можно выбрать вот здесь, на сайте http://www.itb-t.ru. Экономьте свое время.