Inercyjna elektrownia termojądrowa - Inertial fusion power plant

Inercyjny elektrownia fuzja jest przeznaczona do produkcji energii elektrycznej poprzez zastosowanie inercyjnych fuzyjnych uwięzienie techniki na skalę przemysłową. Ten typ elektrowni jest nadal w fazie badań.

Dwa ustalone opcje ewentualnej realizacji średniookresowego produkcji energii termojądrowej są uwięzienie magnetyczne , wykorzystywane w ITER międzynarodowego projektu, a laser -na zamknięcia bezwładnościowego, stosowany we francuskiej Laser Megajoule i w amerykańskim NIF . Inercyjna fuzja ograniczająca ( ICF ), w tym fuzja ciężkich jonów ( HIF ), została zaproponowana jako możliwy dodatkowy sposób realizacji elektrowni termojądrowej.

Ogólne zasady działania reaktora wykorzystującego energię bezwładnościowej syntezy jądrowej (IFE)

Działanie reaktora IFE jest w pewien sposób analogiczny do działania cyklu czterosuwowego z silnikiem benzynowym :

• wlot paliwa fuzyjnego (mikrokapsułki) do komory reaktora;
• ściskanie mikrokapsułki w celu zainicjowania reakcji fuzji;
• eksplozja plazmy powstałej podczas suwu sprężania, prowadząca do uwolnienia energii fuzji;
• odprowadzenie pozostałości po reakcji, które następnie zostaną poddane obróbce w celu ekstrakcji wszystkich pierwiastków wielokrotnego użytku, głównie trytu.

Aby umożliwić taką operację, inercyjny reaktor termojądrowy składa się z kilku podzbiorów:

Makieta złotego hohlraum używanego w inercyjnym zamknięciu laserowym.

• układ wtryskowy, który dostarcza do komory reakcyjnej kapsuły paliwa fuzyjnego, a jednocześnie możliwe urządzenia niezbędne do zainicjowania syntezy:
  • pojemnik ( hohlraum ) przeznaczony do utrzymywania kapsuły z paliwem w jednakowo bardzo wysokiej temperaturze, głównie w przypadku technik ograniczania laserowego i wiązki jonów ;
  • „układ drutów” i jego linia przesyłowa mocy, w przypadku techniki ograniczania skurczu w kształcie litery Z;
• „sterownik” używany do ściskania kapsułek paliwa fuzyjnego, którym w zależności od techniki może być laser , akcelerator wiązki jonów lub urządzenie zaciskowe typu Z;
• komora reakcyjna, zbudowana na zewnętrznej ścianie wykonanej z metalu lub na wewnętrznym płaszczu przeznaczonym do ochrony ściany zewnętrznej przed falą uderzeniową i promieniowaniem termojądrowym, w celu uzyskania emitowanej energii i produkcji paliwa trytowego;
• system przeznaczony do przetwarzania produktów reakcji i pozostałości.

Projekty IFE

Zaproponowano kilka projektów inercyjnych elektrowni termojądrowych, w tym plany wytwarzania energii w oparciu o następujące urządzenia eksperymentalne, eksploatowane lub w budowie:

• w Stanach Zjednoczonych , eksperymenty National Ignition Facility ( ograniczenie lasera ) i maszyna Z (ograniczenie skurczu Z)
• w Francji , laser Megajoule eksperyment
• w Japonii ( Uniwersytet w Osace ), eksperyment KONGOH (uwięzienie lasera)

Jedynie projekty w USA i Francji opierają się na ograniczeniu „z-pinch”; inne opierają się na technikach ograniczania lasera.

Projekt IFE (LIFE) Livermore został odwołany w styczniu 2014 roku.

W czerwcu 2006 r. Lasery Megadżul i NIF nie były jeszcze w pełni sprawne. Eksperymenty z uwięzieniem bezwładnościowym i termojądrami termojądrowymi nie wyszły poza pierwszą fazę. Około 2010 roku planowano ukończenie NIF i Megadżul.

Fazy ​​projektu w porównaniu z uwięzieniem magnetycznym

W polu magnetycznego uwięzienia druga faza odpowiada celom ITER, trzecia odpowiada celom jego następcy DEMO za 20–30 lat, a czwarta - celom ewentualnego PROTO za 40–50 lat. Poszczególne fazy takiego projektu są następujące:

• Demonstracja palenia: powtarzalne osiągnięcie uwolnienia energii
• Demonstracja dużego zysku: eksperymentalna demonstracja wykonalności reaktora z wystarczającym zyskiem energii
• Demonstracja przemysłowa: walidacja różnych opcji technicznych i wszystkich danych potrzebnych do zdefiniowania komercyjnego reaktora
• Demonstracja komercyjna: demonstracja zdolności reaktora do pracy przez długi czas, przy jednoczesnym zachowaniu wymagań dotyczących bezpieczeństwa, odpowiedzialności i kosztów.

Zobacz też

• Fuzja nuklearna
• Moc syntezy
• Inercyjne zamknięcie elektrostatyczne
• Fuzja bezwładnościowa
  • Uwięzienie inercyjne lasera
    • Laser megadżulowy
    • National Ignition Facility
  • Uwięzienie bezwładnościowe wiązki jonów
  • Uwięzienie bezwładnościowe typu Z-pinch
    • Z Pulsed Power Facility
• Lista artykułów dotyczących fizyki plazmy

Uwagi i odniesienia

Dalsza lektura

• „La fusion thermonucléaire par confinement inertiel: de la recherche fondamentale à la production d'énergie” (PDF) . Zarchiwizowane od oryginalnego (PDF) w dniu 2006-11-25. CS1 maint: zniechęcony parametr ( link )   (1,28  MiB ) ( Université Bordeaux I , listopad 2005) (w języku francuskim)
• Samouczek dotyczący energii syntezy ciężkich jonów (Virtual National Laboratory for Heavy-Ion Fusion)
• „Raport podsumowujący II Spotkanie Koordynacyjne Badań nad Elementem Inercyjnych Elektrowni Termojądrowych” (PDF) .   (4,82  MiB ) (listopad 2003)
• „Przegląd programu bezwładnościowej energii termojądrowej” (PDF) . Zarchiwizowane od oryginalnego (PDF) w dniu 2006-09-23. CS1 maint: zniechęcony parametr ( link )   (4,14  MiB ) (Komitet Doradczy Nauk o Energii Termojądrowej, marzec 2004)
• „Przegląd technologii jądrowej syntezy jądrowej w USA” (PDF) .   (513  KiB ) (czerwiec 2005)
• Poglądy na neutronikę i problemy z aktywacją, przed którymi stoją komory IFE chronione przed cieczami
• Stanowisko IEEE-USA: Badania i rozwój w dziedzinie energii syntezy jądrowej (czerwiec 2006)