Улуу Британиянын Fusion Energy программасы: STEP прототиби электр станциясынын концепциясынын дизайны ачылды 

Улуу Британиянын синтездик энергияны өндүрүү ыкмасы 2019-жылы STEP (Энергия өндүрүү үчүн сфералык Токамак) программасын жарыялоо менен калыптанган. Анын биринчи фазасы (2019-2024) интеграцияланган синтез прототипинин электр станциясынын концепциялык дизайнын чыгаруу менен аяктады. Ал токамак машинасы аркылуу плазманы чектөө үчүн магнит талаасын колдонууга негизделет, бирок Улуу Британиянын STEP ITERде колдонулган салттуу пончик формасындагы токамактын ордуна сфералык токамакты колдонот. Сфералык токамак бир нече артыкчылыктарга ээ деп эсептелет. Завод Ноттингемширде курулат жана 2040-жылдардын башында ишке кириши күтүлүүдө.  

Өсүп жаткан калктын жана дүйнөлүк экономиканын өсүп келе жаткан энергияга болгон суроо-талаптарын канааттандыруу үчүн таза энергиянын ишенимдүү булагына болгон муктаждык, бул чакырыктарды тез арада чечүүгө жардам бере алат (түгөнүүчү күйүүчү майлар, көмүртектин эмиссиясы жана климаттын өзгөрүшү, ядролук бөлүнүү реакторлору менен байланышкан экологиялык тобокелдиктер жана начар кайра жаралуучу булактардын масштабдуулугу) азыркы убактагыдай катуу сезилген эмес.  

Жаратылышта ядролук синтез жылдыздарды, анын ичинде биздин күндү да, синтез шарттары (б.а. жүздөгөн миллион градус Центиград жана басымдагы өтө жогорку температура) үстөмдүк кылган жылдыздардын өзөгүндө орун алат. Жер бетинде башкарылуучу синтез шарттарын түзүү жөндөмдүүлүгү чексиз таза энергиянын ачкычы болуп саналат. Бул жогорку энергиялуу кагылышууларды жаратуу үчүн өтө жогорку температурадагы синтез чөйрөсүн курууну камтыйт, ал кагылышуулардын ыктымалдыгын жогорулатуу үчүн жетиштүү плазма тыгыздыгына ээ жана синтезди камсыз кылуу үчүн плазманы жетиштүү убакытка камай алат. Албетте, өтө ысып кеткен плазманы чектөө жана көзөмөлдөө үчүн инфраструктура жана технология синтез энергиясын коммерциялык пайдалануу үчүн негизги талап болуп саналат. Ар кандай ыкмалар изилденип жана синтез энергиясын коммерциялык ишке ашыруу үчүн плазманы камоо үчүн дүйнө жүзү боюнча колдонулууда.   

Инерциялык камоо синтези (ICF) 

Инерциялык термоядролук ыкмада терүү күйүүчү майдын бир аз көлөмүн тез кысуу жана ысытуу аркылуу синтез шарттары түзүлөт. Лоуренс Ливермор Улуттук Лабораториясынын (LLNL) Улуттук от алдыруу мекемеси (LLNL) лазердин жардамы менен жарылуу ыкмасын колдонот. NIF биринчи жолу 2022-жылдын декабрында биригип от алдырууга жетишти. Андан кийин 2023-жылы үч жолу биригип от алдыруу көрсөтүлдү, бул башкарылуучу ядролук синтезди энергия муктаждыктарын канааттандыруу үчүн колдонууга болорун далилдеген түшүнүктү тастыктады.  

Плазманын магниттик чектөөсү  

Плазманы синтездөө үчүн чектөө жана башкаруу үчүн магниттерди колдонуу көптөгөн жерлерде сыналууда. IITER, Франциянын түштүгүндөгү Сент-Пол-лез-Дюранс шаарында жайгашкан 35 өлкөнүн эң дымактуу синтездик энергетикалык кызматташуусу токамак деп аталган шакекче торусту (же пончик магниттик аппаратты) колдонот. биригүү оту ишке ашат. Термоядролук электр станциялары үчүн плазманы кармоонун алдыңкы концепциясы, токамактар ​​плазманын туруктуулугу болгон учурда синтез реакциясын уланта алат. ITERдин токамак дүйнөдөгү эң чоңу болот.   

Улуу Британиянын STEP (Энергия өндүрүү үчүн сфералык Токамак) Fusion программасы: 

ITER сыяктуу, Улуу Британиянын STEP синтез программасы токамакты колдонуу менен плазманы магниттик чектөөгө негизделген. Бирок, STEP программасынын токамактары сфералык формада болот (ITERдин пончик формасынын ордуна). Сфералык токамак компакттуу, үнөмдүү жана масштабдуу болушу мүмкүн.  

STEP программасы 2019-жылы жарыяланган. Анын биринчи фазасы (2019-2024) интегралдык синтез прототипинин электр станциясынын концепциясынын дизайнын чыгаруу менен аяктады.  

2024-жылдын 26-августунда Royal Society журналынын Philosophical Transactions A журналынын " Термоядролук энергияны жеткирүү - энергия өндүрүү үчүн сфералык токамак (STEP) " деген аталыштагы тематикалык саны жарыяланган, анда Улуу Британиянын термоядролук синтезден электр энергиясын өндүрүү боюнча биринчи прототиптик заводун долбоорлоо жана куруу программасынын техникалык прогресси кеңири баяндалган. Макалаларда талап кылынган долбоорлоо жана контур технологияларынын толук сүрөтү жана аларды 2040-жылдардын башына чейин прототиптик заводго интеграциялоо чагылдырылган.

STEP программасы таза энергияны, күйүүчү майдын өзүн өзү камсыз кылууну жана заводду тейлөөгө ылайыктуу жолду көрсөтүү аркылуу синтездин коммерциялык жарамдуулугуна жол ачууга багытталган. Бул толугу менен иштеп жаткан прототиби заводду жеткирүү үчүн комплекстүү мамилени талап кылат, ал ошондой эле эксплуатациядан чыгарууну долбоордун бир бөлүгү катары карайт. 

*** 

Колдонулган адабияттар:  

1. Улуу Британия өкмөтү. Пресс-релиз - Улуу Британия фьюжндук электр станциясын долбоорлоодо дүйнөнү жетектейт. Жарыяланган 03 Сентябрь 2024. Жеткиликтүү https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design  

2. 'Fusion энергиясын жеткирүү - энергия өндүрүү үчүн сфералык Токамак (STEP). Философиялык транзакциялардын Королдук Коомдун тематикалык басылышы А,. 15-жылдын 26-августунда жарыяланган темадагы рецензияланган 2024 макаланын баары. Бул даректе жеткиликтүү. https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280  

3. Улуу Британиянын изилдөөчүлөрү жаңы синтездик электр станциясынын долбоорлорун ачып беришти. Илим. 4 сентябрь 2024. DOI:  https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a 

*** 

Тектеш макалалар  

• Күрөң эргежээлдер (BDs): Джеймс Уэбб телескобу жылдыз сымал пайда болгон эң кичинекей объектти аныктады (5 January 2024) 

• "Fusion Ignition" Лоуренс лабораториясында төртүнчү жолу көрсөтүлдү (20-жылдын 2023-декабры) 

• Fusion Ignition чындыкка айланат; Лоуренс лабораториясында энергиянын бузулушуна жетишилди  (15-жылдын 2022-декабры)  

***