Сила термоядерного синтеза
Энергия термоядерного синтеза — это предлагаемая форма производства электроэнергии , которая будет генерировать электроэнергию за счет использования тепла реакций ядерного синтеза . В процессе термоядерного синтеза два более легких атомных ядра объединяются, образуя более тяжелое ядро, выделяя при этом энергию. Устройства, предназначенные для использования этой энергии, известны как термоядерные реакторы. Исследования термоядерных реакторов начались в 1940-х годах, но по состоянию на 2024 год ни одно устройство не достигло полезной мощности, хотя чистые положительные реакции были достигнуты. [1] [2] [3] [4]
Процессы термоядерного синтеза требуют топлива и замкнутой среды с достаточной температурой , давлением и временем удержания для создания плазмы , в которой может происходить термоядерный синтез. Комбинация этих цифр, приводящая к созданию системы производства энергии, известна как критерий Лоусона . В звездах наиболее распространенным топливом является водород , а гравитация обеспечивает чрезвычайно длительное время удержания, которое достигает условий, необходимых для производства термоядерной энергии. В предлагаемых термоядерных реакторах обычно используются тяжелые изотопы водорода , такие как дейтерий и тритий (и особенно их смесь ), которые реагируют легче, чем протий (наиболее распространенный изотоп водорода ), и производят ядро гелия и нейтрон под напряжением . [5] чтобы позволить им достичь требований критерия Лоусона в менее экстремальных условиях. Большинство проектов направлено на нагрев топлива примерно до 100 миллионов Кельвинов, что представляет собой серьезную проблему для создания успешной конструкции. Тритий чрезвычайно редок на Земле, его период полураспада составляет всего ~12,3 года. Следовательно, во время работы предполагаемых термоядерных реакторов, известных как реакторы-размножители, галечные слои, охлаждаемые гелием (HCPB), подвергаются воздействию нейтронных потоков для генерации трития для завершения топливного цикла. [6]
Как источник энергии, ядерный синтез имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с делением . К ним относятся снижение радиоактивности при эксплуатации, небольшое количество высокоактивных ядерных отходов , достаточные запасы топлива (при условии, что размножается тритий или некоторые формы анейтронного топлива ) и повышенная безопасность. Однако оказалось, что необходимое сочетание температуры, давления и продолжительности обеспечить практическим и экономичным способом. Вторая проблема, влияющая на распространенные реакции, — это управление нейтронами , выделяющимися во время реакции, которые со временем разрушают многие распространенные материалы, используемые в реакционной камере.
Исследователи термоядерного синтеза исследовали различные концепции удержания. Вначале акцент был сделан на трёх основных системах: z-пинче , стеллараторе и магнитном зеркале . В настоящее время ведущими разработками являются токамак и инерционное удержание (ICF) с помощью лазера . Обе конструкции находятся в стадии исследования в очень больших масштабах, в первую очередь токамак ИТЭР во Франции и лазер Национальной установки зажигания (NIF) в США. Исследователи также изучают другие конструкции, которые могут предложить менее дорогостоящие подходы. Среди этих альтернатив растет интерес к синтезу намагниченных мишеней и инерционному электростатическому удержанию , а также к новым вариантам стелларатора.
Фон
[ редактировать ]Механизм
[ редактировать ]Реакции синтеза происходят, когда два или более атомных ядра сближаются настолько близко, что ядерная сила, стягивающая их вместе, превышает электростатическую силу, раздвигающую их, превращая их в более тяжелые ядра. Для ядер тяжелее железа-56 реакция эндотермическая и требует затрат энергии. [7] Тяжелые ядра, крупнее железа, содержат гораздо больше протонов, что приводит к большей силе отталкивания. Для ядер более легких, чем железо-56, реакция экзотермическая , при слиянии которых выделяется энергия. Поскольку водород имеет в ядре один протон , для термоядерного синтеза требуется наименьшее усилие, и он дает наибольший выход чистой энергии. Кроме того, поскольку у него один электрон, водород является топливом, которое легче всего полностью ионизировать.
Отталкивающее электростатическое взаимодействие между ядрами действует на больших расстояниях, чем сильное взаимодействие, диапазон которого составляет примерно один фемтометр — диаметр протона или нейтрона. Атомам топлива должно быть предоставлено достаточно кинетической энергии, чтобы приблизиться друг к другу достаточно близко, чтобы сильная сила могла преодолеть электростатическое отталкивание и начать термоядерный синтез. « Кулоновский барьер » — это количество кинетической энергии, необходимое для перемещения атомов топлива достаточно близко. Атомы можно нагреть до чрезвычайно высоких температур или ускорить в ускорителе частиц для получения этой энергии.
Атом теряет свои электроны, когда он нагревается выше своей энергии ионизации . Ион — это название образовавшегося голого ядра. Результатом этой ионизации является плазма, представляющая собой нагретое облако ионов и свободных электронов, ранее связанных с ними. Плазма является электропроводной и магнитоуправляемой, поскольку заряды разделены. Это используется несколькими термоядерными устройствами для удержания горячих частиц.
Поперечное сечение
[ редактировать ]реакции Сечение , обозначаемое σ, измеряет вероятность того, что произойдет реакция синтеза. Это зависит от относительной скорости двух ядер. Более высокие относительные скорости обычно увеличивают вероятность, но вероятность снова начинает уменьшаться при очень высоких энергиях. [8]
В плазме скорость частиц можно охарактеризовать с помощью распределения вероятностей . Если плазма термализована , распределение выглядит как кривая Гаусса или распределение Максвелла-Больцмана . В этом случае полезно использовать среднее сечение частицы по распределению скоростей. Это вводится в объемную скорость плавления: [9]
где:
- это энергия, полученная в результате термоядерного синтеза, за время и объем
- n - плотность частиц вида A или B в объеме.
- - сечение этой реакции, среднее по всем скоростям двух видов v
- это энергия, выделяемая в результате этой реакции синтеза.
Критерий Лоусона
[ редактировать ]Критерий Лоусона учитывает энергетический баланс между энергией, вырабатываемой в реакциях термоядерного синтеза, и энергией, теряемой в окружающую среду. Чтобы генерировать полезную энергию, система должна производить больше энергии, чем она теряет. Лоусон предположил энергетический баланс , показанный ниже. [9]
где:
- чистая мощность термоядерного синтеза
- - эффективность улавливания результатов термоядерного синтеза
- - скорость энергии, выделяемой в реакциях синтеза
- потери проводимости при выходе энергетической массы из плазмы
- — потери на излучение, когда энергия уходит в виде света.
Скорость синтеза и, следовательно, P- синтеза зависит от температуры и плотности плазмы. Плазма теряет энергию за счет проводимости и излучения . [9] Проводимость возникает, когда ионы , электроны или нейтралы воздействуют на другие вещества, обычно на поверхность устройства, и передают часть своей кинетической энергии другим атомам. Скорость проводимости также зависит от температуры и плотности. Радиация — это энергия, которая оставляет облако в виде света. Излучение также увеличивается с ростом температуры и массы ионов. Системы термоядерной энергетики должны работать в регионе, где скорость термоядерного синтеза превышает потери.
Тройное произведение: плотность, температура, время.
[ редактировать ]Критерий Лоусона утверждает, что машина, содержащая термализованную и квазинейтральную плазму , должна генерировать достаточно энергии, чтобы компенсировать потери энергии. Количество энергии, выделяемой в данном объеме, является функцией температуры и, следовательно, скорости реакции в расчете на одну частицу, плотности частиц в этом объеме и, наконец, времени удержания, времени, в течение которого энергия остается внутри. объем. [9] [11] Это известно как «тройной продукт»: плотность плазмы, температура и время удержания. [12]
В магнитном удержании плотность мала, порядка «хорошего вакуума». Например, в устройстве ИТЭР плотность топлива составляет около 1,0 × 10 19 м −3 , что составляет около одной миллионной плотности атмосферы. [13] Это означает, что температура и/или время изоляции должны увеличиться. Температуры, необходимые для термоядерного синтеза, были достигнуты с использованием различных методов нагрева, разработанных в начале 1970-х годов. В современных машинах по состоянию на 2019 год [update], главным оставшимся вопросом было время заключения. Плазма в сильных магнитных полях подвержена ряду присущих ей нестабильностей, которые необходимо подавлять, чтобы достичь полезной длительности. Один из способов сделать это — просто увеличить объём реактора, что снижает скорость утечек за счёт классической диффузии . Вот почему ИТЭР такой большой.
Напротив, системы инерционного удержания приближаются к полезным значениям тройного произведения за счет более высокой плотности и имеют короткие интервалы удержания. В NIF первоначальная замороженная загрузка водородного топлива имеет плотность меньшую, чем плотность воды, которая увеличивается примерно в 100 раз по сравнению с плотностью свинца. В этих условиях скорость синтеза настолько высока, что топливо плавится за микросекунды, необходимые для того, чтобы тепло, выделяемое в результате реакций, разнесло топливо на части. Хотя NIF также велик, это функция его конструкции «драйвера», не присущая процессу термоядерного синтеза.
Захват энергии
[ редактировать ]Было предложено несколько подходов для улавливания энергии, производимой термоядерным синтезом. Самый простой — нагреть жидкость. Обычно целенаправленная реакция DT высвобождает большую часть своей энергии в виде быстродвижущихся нейтронов. Электрически нейтральный нейтрон не подвержен влиянию схемы удержания. В большинстве конструкций он захвачен толстым «одеялом» лития , окружающим активную зону реактора. При попадании нейтрона высокой энергии одеяло нагревается. Затем он активно охлаждается рабочей жидкостью, которая приводит в движение турбину для выработки электроэнергии.
Другая конструкция предлагала использовать нейтроны для производства топлива деления в слое ядерных отходов . Эта концепция известна как гибрид деления-синтеза . В этих системах выходная мощность увеличивается за счет событий деления, а энергия извлекается с использованием систем, подобных системам в обычных реакторах деления. [14]
протонов и бора Конструкции, в которых используются другие виды топлива, в частности реакция анейтронного синтеза , выделяют гораздо больше своей энергии в виде заряженных частиц. В этих случаях возможны системы извлечения энергии, основанные на движении этих зарядов. Прямое преобразование энергии было разработано в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) в 1980-х годах как метод поддержания напряжения непосредственно с использованием продуктов реакции термоядерного синтеза. Это продемонстрировало эффективность улавливания энергии на уровне 48 процентов. [15]
Поведение плазмы
[ редактировать ]Плазма – это ионизированный газ, проводящий электричество. [16] В целом он моделируется с использованием магнитогидродинамики , которая представляет собой комбинацию уравнений Навье-Стокса, управляющих жидкостями, и уравнений Максвелла, управляющих поведением магнитных и электрических полей . [17] В синтезе используются несколько свойств плазмы, в том числе:
- Самоорганизующаяся плазма проводит электрические и магнитные поля. Его движения порождают поля, которые, в свою очередь, могут его содержать. [18]
- Диамагнитная плазма может генерировать собственное внутреннее магнитное поле. Это может отвергать внешнее магнитное поле, делая его диамагнитным. [19]
- Магнитные зеркала могут отражать плазму, когда она перемещается из поля низкой плотности в поле высокой плотности. [20] :24
Методы
[ редактировать ]Магнитное удержание
[ редактировать ]- Токамак : наиболее разработанный и хорошо финансируемый подход. Этот метод перемещает горячую плазму в магнитно-удерживаемый тор с внутренним током. После завершения ИТЭР станет крупнейшим в мире токамаком. По состоянию на сентябрь 2018 года по всему миру было запланировано, выведено из эксплуатации или эксплуатироваться (50) 226 экспериментальных токамаков. [21]
- Сферический токамак : также известный как сферический тор. Вариация токамака сферической формы.
- Стелларатор : скрученные кольца горячей плазмы. Стелларатор пытается создать естественный искривленный путь плазмы, используя внешние магниты. Стеллараторы были разработаны Лайманом Спитцером в 1950 году и превратились в четыре конструкции: Торсатрон, Гелиотрон, Гелиак и Гелиас. Одним из примеров является Wendelstein 7-X , немецкий прибор. Это крупнейший в мире стелларатор. [22]
- Внутренние кольца: Стеллараторы создают закрученную плазму с помощью внешних магнитов, а токамаки делают это с помощью тока, индуцированного в плазме. Несколько классов конструкций обеспечивают такую скрутку с использованием проводников внутри плазмы. Ранние расчеты показали, что столкновения между плазмой и опорами проводников будут отнимать энергию быстрее, чем реакции термоядерного синтеза смогут ее заменить. Современные варианты, в том числе эксперимент с левитирующим диполем (LDX) , используют твердый сверхпроводящий тор, который левитирует на магнитной основе внутри камеры реактора. [23]
- Магнитное зеркало : разработано Ричардом Ф. Постом и командой Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса ( LLNL ) в 1960-х годах. [24] Магнитные зеркала отражают плазму взад и вперед по линии. Вариации включали тандемное зеркало , магнитную бутылку и биконический острие . [25] Серия зеркальных машин была построена правительством США в 1970-х и 1980-х годах, в основном в LLNL. [26] Однако расчеты 1970-х годов показали, что маловероятно, что они когда-либо будут коммерчески полезны.
- Неровный тор : несколько магнитных зеркал расположены встык в тороидальном кольце. Любые ионы топлива, вылетающие из одного зеркала, удерживаются в соседнем зеркале, что позволяет поднять давление плазмы на сколь угодно высокий уровень без потерь. Экспериментальная установка ELMO Bumpy Torus или EBT была построена и испытана в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) в 1970-х годах.
- Конфигурация с обращенным полем : это устройство удерживает плазму в самоорганизованной квазистабильной структуре; где движение частицы создает внутреннее магнитное поле, которое затем захватывает само себя. [27]
- Сферомак : похож на конфигурацию с обращенным полем, полустабильную плазменную структуру, созданную с использованием самогенерируемого магнитного поля плазмы. Сферомак имеет как тороидальное, так и полоидальное поля, тогда как конфигурация с обращенным полем не имеет тороидального поля. [28]
- Диномак представляет собой сферомак, который формируется и поддерживается с помощью непрерывной инъекции магнитного потока . [29] [30] [31]
- Пинч обратного поля : здесь плазма движется внутри кольца. Имеет внутреннее магнитное поле. При выходе из центра этого кольца магнитное поле меняет направление.
Инерционное удержание
[ редактировать ]- Косвенный привод: лазеры нагревают структуру, известную как Хольраум , которая становится настолько горячей, что начинает излучать рентгеновский свет. Эти рентгеновские лучи нагревают топливную таблетку, заставляя ее сжиматься внутрь и сжимать топливо. Крупнейшей системой, использующей этот метод, является Национальная установка зажигания , за которой следует Laser Mégajoule . [32]
- Прямой привод: лазеры непосредственно нагревают топливную таблетку. Заметные эксперименты с прямым приводом были проведены в Лаборатории лазерной энергетики (ЛЛЭ) и на установках ГЕККО XII . Для хорошего взрыва требуются топливные таблетки почти идеальной формы, чтобы генерировать симметричную внутреннюю ударную волну , производящую плазму высокой плотности. [ нужна ссылка ]
- Быстрое зажигание: в этом методе используются два лазерных взрыва. Первый взрыв сжимает термоядерное топливо, а второй воспламеняет его. По состоянию на 2019 год [update] этот метод потерял популярность для производства энергии. [33]
- Магнитоинерционный синтез или инерционный синтез намагниченного вкладыша : сочетает в себе лазерный импульс с магнитным пинчем. Сообщество пинчей называет это инерционным термоядерным синтезом с намагниченным лайнером, а сообщество ICF называет его магнитоинерционным термоядерным синтезом. [34]
- Ионные лучи: ионные лучи заменяют лазерные лучи для нагрева топлива. [35] Основное отличие состоит в том, что луч имеет импульс из-за массы, а лазеры - нет. По состоянию на 2019 год маловероятно, что ионные пучки смогут быть достаточно сфокусированы в пространстве и во времени.
- Z-машина : пропускает электрический ток через тонкие вольфрамовые провода, нагревая их настолько, что генерирует рентгеновские лучи. Как и в случае с непрямым приводом, эти рентгеновские лучи затем сжимают топливную капсулу.
Магнитные или электрические зажимы
[ редактировать ]- Z-пинч : ток течет в направлении z через плазму. Ток создает магнитное поле, сжимающее плазму. Пинч был первым методом управляемого термоядерного синтеза, созданным человеком. [36] [37] Z-пинчу свойственна нестабильность, которая ограничивает его сжатие и нагрев до значений, слишком низких для практического синтеза. Самая большая такая машина, британская ZETA , стала последним крупным экспериментом такого рода. Проблемы с z-пинчем привели к созданию токамака. Фокус плотной плазмы — возможно, лучший вариант.
- Тета-пинч : ток вращается вокруг плазменного столба снаружи в тета-направлении. Это индуцирует магнитное поле, проходящее по центру плазмы, а не вокруг нее. Раннее устройство тета-пинча «Сцилла» было первым, кто убедительно продемонстрировал термоядерный синтез, но более поздние работы показали, что оно имеет присущие ему ограничения, делающие его неинтересным для производства энергии.
- Z-пинч, стабилизированный сдвиговым потоком: исследования в Вашингтонском университете под руководством Ури Шумлака изучали использование стабилизации сдвигового потока для сглаживания нестабильности реакторов Z-пинча. Это предполагает ускорение нейтрального газа вдоль оси пинча. Экспериментальные машины включали экспериментальные реакторы FuZE и Zap Flow Z-Pinch. [38] В 2017 году британский технологический инвестор и предприниматель Бендж Конвей вместе с физиками Брайаном Нельсоном и Ури Шумлаком основали Zap Energy, чтобы попытаться коммерциализировать технологию производства электроэнергии. [39] [40] [41]
- Винтовой зажим: этот метод сочетает в себе тета- и z-пинч для улучшения стабилизации. [42]
Инерционное электростатическое удержание
[ редактировать ]- Фузор : электрическое поле нагревает ионы до состояния термоядерного синтеза. В машине обычно используются две сферические клетки: катод внутри анода, внутри вакуума. Эти машины не считаются жизнеспособным источником полезной мощности из-за их высоких потерь на проводимость и излучение . [43] Их достаточно просто построить, и любители могут синтезировать с их помощью атомы. [44]
- Полиуэлл : Пытается объединить магнитное удержание с электростатическими полями, чтобы избежать потерь проводимости, создаваемых клеткой. [45]
Другой
[ редактировать ]- Синтез намагниченной мишени : удерживает горячую плазму с помощью магнитного поля и сжимает ее по инерции. Примеры включают машину LANL FRX-L, [46] General Fusion (поршневое сжатие с жидкометаллическим гильзой), HyperJet Fusion (плазменно-струйное сжатие с плазменным гильзой). [47] [48]
- Неконтролируемый: термоядерный синтез был инициирован человеком с использованием неконтролируемых ядерных взрывов для стимулирования термоядерного синтеза. Ранние предложения по термоядерной энергии включали использование бомб для инициирования реакций. См. проект PACER .
- Слияние лучей: луч частиц высокой энергии, выпущенный в другой луч или цель, может инициировать синтез. Это использовалось в 1970-х и 1980-х годах для изучения сечений реакций синтеза. [8] Однако лучевые системы нельзя использовать для получения энергии, поскольку поддержание когерентности луча требует больше энергии, чем получается при термоядерном синтезе.
- Мюонный катализируемый синтез : этот подход заменяет электроны в двухатомных молекулах изотопов более водорода электрическим мюонами — массивными частицами с тем же зарядом . Их большая масса сжимает ядра настолько, что сильное взаимодействие может вызвать синтез. [49] По состоянию на 2007 год для производства мюонов требовалось больше энергии, чем можно было получить в результате синтеза, катализируемого мюонами. [50]
- термоядерный синтез Решеточный ( LCF ) — это тип ядерного синтеза , при котором насыщенные дейтронами металлы подвергаются воздействию гамма-излучения или ионных пучков, например, в фузоре IEC , избегая ограниченной высокотемпературной плазмы, используемой в других методах термоядерного синтеза. слияние. [51] [52]
Общие инструменты
[ редактировать ]Многие подходы, оборудование и механизмы используются в нескольких проектах для решения проблем термоядерного нагрева, измерения и производства энергии. [53]
Машинное обучение
[ редактировать ]глубокого обучения с подкреплением была использована система Для управления реактором на базе токамака . [ указать ] Система могла манипулировать магнитными катушками для управления плазмой. Система могла постоянно корректироваться для поддержания соответствующего поведения (более сложного, чем пошаговые системы). [ нужна ссылка ] В 2014 году Google начал работать с калифорнийской термоядерной компанией TAE Technologies над управлением Joint European Torus (JET) и прогнозированием поведения плазмы. [54] DeepMind также разработала схему управления с помощью TCV . [55]
Обогрев
[ редактировать ]- Электростатический нагрев: электрическое поле может совершать работу над заряженными ионами или электронами, нагревая их. [56]
- Инжекция нейтрального луча : водород ионизируется и ускоряется электрическим полем с образованием заряженного луча, который направляется через источник нейтрального газообразного водорода на плазму, которая сама ионизируется и удерживается магнитным полем. Некоторая часть промежуточного газообразного водорода ускоряется по направлению к плазме за счет столкновений с заряженным лучом, оставаясь при этом нейтральным: таким образом, этот нейтральный луч не подвергается воздействию магнитного поля и поэтому достигает плазмы. Оказавшись внутри плазмы, нейтральный луч передает энергию плазме посредством столкновений, которые ионизируют ее и позволяют удерживать ее магнитным полем, тем самым нагревая и дозаправляя реактор за одну операцию. Остальная часть заряженного пучка отклоняется магнитными полями на охлаждаемые отвалы пучка. [57]
- Радиочастотный нагрев: радиоволна заставляет плазму колебаться (например, микроволновая печь ). Это также известно как нагрев электронным циклотронным резонансом , например, с использованием гиротронов или диэлектрический нагрев . [58]
- Магнитное пересоединение : когда плазма становится плотной, ее электромагнитные свойства могут измениться, что может привести к магнитному пересоединению . Пересоединение помогает термоядерному синтезу, поскольку оно мгновенно передает энергию в плазму, быстро нагревая ее. До 45% энергии магнитного поля может нагревать ионы. [59] [60]
- Магнитные колебания: к магнитным катушкам можно подавать различные электрические токи, которые нагревают плазму, заключенную внутри магнитной стенки. [61]
- Аннигиляция антипротонов: антипротоны, введенные в массу термоядерного топлива, могут вызывать термоядерные реакции. Эта возможность как метод приведения в движение космического корабля, известный как ядерный импульсный двигатель, катализируемый антиматерией , исследовался в Университете штата Пенсильвания в связи с предложенным проектом AIMStar . [ нужна ссылка ]
Измерение
[ редактировать ]Диагностика термоядерного научного реактора чрезвычайно сложна и разнообразна. [62] Диагностика, необходимая для термоядерного энергетического реактора, будет разнообразной, но менее сложной, чем для научного реактора, поскольку к моменту коммерциализации многие диагностики обратной связи и управления в реальном времени будут усовершенствованы. Однако условия эксплуатации коммерческого термоядерного реактора будут более суровыми для диагностических систем, чем в научном реакторе, поскольку непрерывная работа может включать более высокие температуры плазмы и более высокие уровни нейтронного облучения. Во многих предлагаемых подходах коммерциализация потребует дополнительных возможностей для измерения и разделения отклоняющих газов, например, гелия и примесей, а также для мониторинга воспроизводства топлива, например, состояния жидкого литиевого вкладыша для воспроизводства трития. [63] Ниже приведены некоторые основные методы.
- Петля магнитного потока : петля провода вставляется в магнитное поле. Когда поле проходит через петлю, возникает ток. Ток измеряет общий магнитный поток через этот контур. Это использовалось в Национальном эксперименте по компактному стелларатору . [64] поливелл , [65] и машины LDX . Можно использовать зонд Ленгмюра — металлический предмет, помещенный в плазму. К нему прикладывается потенциал, придающий ему напряжение по отношению к окружающей плазме. Металл собирает заряженные частицы, создавая ток. При изменении напряжения меняется и ток. Это создает кривую IV . ВАХ можно использовать для определения локальной плотности, потенциала и температуры плазмы. [66]
- Томсоновское рассеяние : «Рассеяние света» плазмой можно использовать для восстановления поведения плазмы, включая плотность и температуру. Это обычное явление в термоядерном синтезе с инерционным удержанием , [67] токамаки , [68] и фьюзоры . В системах ICF при попадании второго луча в золотую фольгу, прилегающую к мишени, образуются рентгеновские лучи, пересекающие плазму. В токамаках это можно сделать с помощью зеркал и детекторов отражения света.
- Детекторы нейтронов . Некоторые типы детекторов нейтронов могут регистрировать скорость образования нейтронов. [69] [70]
- Детекторы рентгеновского излучения Видимые, ИК-, УФ- и рентгеновские лучи испускаются каждый раз, когда частица меняет скорость. [71] Если причина в отклонении магнитным полем, то излучение представляет собой циклотронное излучение на малых скоростях и синхротронное излучение на высоких скоростях. Если причиной является отклонение другой частицей, плазма излучает рентгеновские лучи, известные как тормозное излучение. [72]
Производство электроэнергии
[ редактировать ]Нейтронные бланкеты поглощают нейтроны, которые нагревают бланкет. Энергию из одеяла можно извлечь разными способами:
- Паровые турбины могут приводиться в движение за счет тепла, передаваемого в рабочую жидкость , которая превращается в пар, приводя в движение электрогенераторы. [73]
- Нейтронные бланкеты: эти нейтроны могут регенерировать отработавшее топливо деления. [74] Тритий можно производить с использованием бридерного бланкета из жидкого лития или охлаждаемой гелием гальки из литийсодержащей керамической гальки. [75]
- Прямое преобразование : кинетическая энергия частицы может быть преобразована в напряжение . [24] Впервые это было предложено Ричардом Ф. Постом в сочетании с магнитными зеркалами в конце 1960-х годов. Он был предложен для конфигураций с обращенным полем, а также для устройств с фокусировкой плотной плазмы . Этот процесс преобразует большую часть случайной энергии продуктов термоядерного синтеза в направленное движение. Затем частицы собираются на электродах при различных больших электрических потенциалах. Этот метод продемонстрировал экспериментальную эффективность 48 процентов. [76]
- Трубки бегущей волны пропускают заряженные атомы гелия с напряжением в несколько мегавольт, только что вышедшие из реакции термоядерного синтеза, через трубку с обмоткой снаружи. Этот проходящий заряд высокого напряжения пропускает электричество по проводу.
Заключение
[ редактировать ]Под изоляцией подразумеваются все условия, необходимые для того, чтобы плазма оставалась плотной и горячей достаточно долго для термоядерного синтеза. Общие принципы:
- Равновесие : Силы, действующие на плазму, должны быть уравновешены. Единственным исключением является инерционное удержание , при котором синтез должен происходить быстрее, чем время рассеяния.
- Стабильность : плазма должна быть сконструирована так, чтобы возмущения не приводили к ее рассеиванию.
- Транспорт или проводимость : Потеря материала должна быть достаточно медленной. [9] Плазма уносит с собой энергию, поэтому быстрая потеря материала нарушит термоядерный синтез. Материал может быть потерян при транспортировке в разные области или при прохождении через твердое тело или жидкость.
Для осуществления самоподдерживающегося синтеза часть энергии, выделяемой в результате реакции, должна быть использована для нагрева новых реагентов и поддержания условий для синтеза.
Магнитное удержание
[ редактировать ]Магнитное зеркало
[ редактировать ]магнитного зеркала Эффект . Если частица следует за линией поля и попадает в область с более высокой напряженностью поля, частицы могут отразиться. Этот эффект применяется в нескольких устройствах. Самыми известными были машины с магнитными зеркалами — серия устройств, производившихся в LLNL с 1960-х по 1980-е годы. [77] Другие примеры включают магнитные бутылки и биконическую острие . [78] Поскольку зеркальные машины были прямыми, они имели некоторые преимущества перед кольцеобразными конструкциями. Зеркала было проще сконструировать и обслуживать, а захват энергии прямого преобразования было проще реализовать. [15] Плохая локализация привела к отказу от этого подхода, за исключением конструкции полискважины. [79]
Магнитные петли
[ редактировать ]Магнитные петли изгибают силовые линии обратно на себя, либо по кругу, либо, чаще, по вложенным тороидальным поверхностям. Наиболее развитыми системами этого типа являются токамак , стелларатор и пинч обращенного поля. Компактные тороиды , особенно конфигурация с обращенным полем и сферомак, пытаются объединить преимущества тороидальных магнитных поверхностей с преимуществами просто подключаемой (нетороидальной) машины, что приводит к механически более простой и меньшей площади удержания.
Инерционное удержание
[ редактировать ]Инерционное удержание — это использование быстрого взрыва для нагрева и удержания плазмы. Оболочка, окружающая топливо, взрывается с помощью прямого лазерного взрыва (прямой привод), вторичного рентгеновского взрыва (непрямой привод) или тяжелых лучей. Топливо необходимо сжать примерно до 30-кратной плотности твердого тела с помощью энергетических лучей. Прямой привод в принципе может быть эффективным, но недостаточная однородность помешала успеху. [80] :19–20 Непрямой привод использует лучи для нагрева оболочки, заставляя ее излучать рентгеновские лучи , которые затем взрывают гранулу. Обычно это лазерные лучи, но исследовались ионные и электронные пучки. [80] :182–193
Электростатическое удержание
[ редактировать ]В устройствах для термоядерного синтеза с электростатическим удержанием используются электростатические поля. Наиболее известен фузор . Это устройство имеет катод внутри анодной проволочной клетки. Положительные ионы летят к отрицательной внутренней клетке и при этом нагреваются электрическим полем. Если они не попадут во внутреннюю клетку, они могут столкнуться и слиться. Однако ионы обычно попадают на катод, создавая непомерно высокие потери проводимости . Скорость плавления в фузорах низкая из-за конкурирующих физических эффектов, таких как потеря энергии в виде светового излучения. [81] Были предложены конструкции, позволяющие избежать проблем, связанных с клеткой, путем создания поля с использованием ненейтрального облака. К ним относятся плазменно-колебательное устройство, [82] магнитно-экранированная сетка, [83] ловушка Пеннинга , поливелл , [84] и концепция драйвера катода F1. [85]
Топливо
[ редактировать ]Все виды топлива, рассматриваемые для термоядерной энергетики, представляли собой легкие элементы, такие как изотопы водорода — протий , дейтерий и тритий . [8] Для реакции дейтерия и гелия-3 требуется гелий-3, изотоп гелия, настолько дефицитный на Земле, что его придется добывать внеземно или производить с помощью других ядерных реакций. В конечном итоге исследователи надеются использовать реакцию протий-бор-11, поскольку она не производит нейтроны напрямую, хотя побочные реакции могут. [86]
Дейтерий, тритий
[ редактировать ]Самая простая ядерная реакция с наименьшей энергией — D+T:
Эта реакция распространена в исследовательских, промышленных и военных целях, обычно в качестве источника нейтронов. Дейтерий — это природный изотоп водорода, который широко доступен. Большое массовое соотношение изотопов водорода облегчает их разделение по сравнению с процессом обогащения урана . Тритий — природный изотоп водорода, но поскольку он имеет короткий период полураспада (12,32 года), его трудно найти, хранить, производить и он стоит дорого. Следовательно, дейтерий-тритиевый топливный цикл требует выделения трития из лития с помощью одной из следующих реакций:
- 1
0 н
+ 6
3 Ли
→ 3
1 Т
+ 4
2 Он - 1
0 н
+ 7
3 Ли
→ 3
1 Т
+ 4
2 Он
+ 1
0 н
Нейтрон-реагент получается в результате реакции DT-синтеза, показанной выше, и той, которая имеет наибольший энергетический выход. Реакция с 6 Li является экзотермическим , обеспечивая небольшой прирост энергии для реактора. Реакция с 7 Li эндотермичен , но не поглощает нейтроны. Реакции размножения нейтронов необходимы для замены нейтронов, потерянных в результате поглощения другими элементами. Ведущими кандидатами на материалы для умножения нейтронов являются бериллий и свинец . 7 Реакция Ли помогает поддерживать высокую популяцию нейтронов. Природный литий в основном 7 Li, который имеет низкое сечение образования трития по сравнению с 6 Ли, поэтому в большинстве конструкций реакторов используются бланкеты для воспроизводства с обогащенными 6 Что.
Недостатки, обычно приписываемые термоядерной энергии DT, включают:
- Подача нейтронов приводит к нейтронной активации материалов реактора. [87] :242
- 80% образующейся энергии уносится нейтронами, что ограничивает использование прямого преобразования энергии. [88]
- Для этого требуется радиоизотоп тритий. Тритий может вытекать из реакторов. По некоторым оценкам, это будет означать значительный выброс радиоактивности в окружающую среду. [89]
Ожидаемый поток нейтронов в коммерческом термоядерном реакторе DT примерно в 100 раз превышает поток нейтронов в энергетических реакторах деления, что создает проблемы для проектирования материалов . После серии испытаний DT в JET вакуумный сосуд оказался настолько радиоактивным, что требовал дистанционного управления в течение года после испытаний. [90]
В производственных условиях нейтроны будут реагировать с литием в бланкете воспроизводства, состоящем из литиевых керамических гальки или жидкого лития, с образованием трития. Энергия нейтронов попадает в литий, который затем будет передан для производства электроэнергии. Литиевый бланкет защищает внешние части реактора от потока нейтронов. В новых конструкциях, в частности в усовершенствованных токамаках, в качестве элемента конструкции используется литий внутри активной зоны реактора. Плазма напрямую взаимодействует с литием, предотвращая проблему, известную как «переработка». Преимущество этой конструкции было продемонстрировано в эксперименте на литиевом токамаке .
Дейтерий
[ редактировать ]Слияние двух ядер дейтерия — вторая по простоте реакция термоядерного синтеза. Реакция имеет две ветви, которые происходят практически с равной вероятностью:
Д + Д → Т + 1 ЧАС Д + Д → 3 Он + н
Эта реакция также часто встречается в исследованиях. Оптимальная энергия для инициирования этой реакции составляет 15 кэВ, что лишь немного выше, чем для реакции DT. Первая ветвь производит тритий, так что реактор DD не является безтритием, даже если он не требует ввода трития или лития. Если тритоны не будут быстро удалены, большая часть произведенного трития сгорает в реакторе, что снижает необходимость обращения с тритием, но имеет недостаток в виде производства большего количества нейтронов с более высокой энергией. Нейтрон второй ветви реакции DD имеет энергию всего 2,45 МэВ (0,393 пДж), а нейтрон реакции DT имеет энергию 14,1 МэВ (2,26 пДж), что приводит к большему производству изотопов и материальному ущербу. Когда тритоны удаляются быстро, позволяя 3 Чтобы реагировать, топливный цикл называется «термоядерным синтезом с подавлением трития». [91] Удаленный тритий распадается до 3 Он с периодом полураспада 12,5 лет. Путем переработки 3 Он распадается в реакторе, термоядерный реактор не требует материалов, устойчивых к быстрым нейтронам.
Если предположить полное выгорание трития, сокращение доли термоядерной энергии, переносимой нейтронами, составит всего около 18%, так что основное преимущество топливного цикла DD заключается в том, что воспроизводство трития не требуется. Другими преимуществами являются независимость от литиевых ресурсов и несколько более мягкий нейтронный спектр. Недостатком ДД по сравнению с ДТ является то, что время удержания энергии (при заданном давлении) должно быть в 30 раз больше, а вырабатываемая мощность (при заданном давлении и объеме) - в 68 раз меньше. [ нужна ссылка ]
Предполагая полное удаление трития и 3 При переработке только 6% энергии термоядерного синтеза переносится нейтронами. DD-термоядерный синтез с подавлением трития требует удержания энергии, которое в 10 раз дольше по сравнению с DT, и удвоенной температуры плазмы. [92]
Дейтерий, гелий-3
[ редактировать ]Подход второго поколения к управляемой термоядерной энергии предполагает объединение гелия-3 ( 3 Он) и дейтерий ( 2 ЧАС):
Д+ 3 Он → 4 Он + 1 ЧАС
Эта реакция производит 4 Он и протон высокой энергии. Как и в случае с п- 11 В топливном цикле анейтронного термоядерного синтеза большая часть энергии реакции высвобождается в виде заряженных частиц, что снижает активацию корпуса реактора и потенциально позволяет более эффективно собирать энергию (любым из нескольких путей). [93] На практике побочные реакции DD производят значительное количество нейтронов, оставляя p- 11 B как предпочтительный цикл для анейтронного синтеза. [93]
Протон, бор-11
[ редактировать ]Как проблемы материаловедения, так и проблемы нераспространения ядерного оружия значительно уменьшаются благодаря анейтронному синтезу . Теоретически наиболее реактивным анейтронным топливом является 3 Он. Однако получение разумных количеств 3 Он подразумевает крупномасштабную внеземную добычу полезных ископаемых на Луне или в атмосфере Урана или Сатурна. Таким образом, наиболее многообещающим кандидатом топлива для такого синтеза является синтез легкодоступного протия (т.е. протона ) и бора . Их синтез не выделяет нейтронов, но производит энергично заряженные альфа-частицы (гелий), энергия которых может быть напрямую преобразована в электрическую энергию:
- р + 11 Б → 3 4 Он
Побочные реакции, вероятно, дадут нейтроны, несущие лишь около 0,1% мощности. [94] :177–182 это означает, что рассеяние нейтронов не используется для передачи энергии, а активация материала снижается в несколько тысяч раз. Оптимальная температура для этой реакции 123 кэВ. [95] почти в десять раз выше, чем для реакций на чистом водороде, а удержание энергии должно быть в 500 раз лучше, чем для реакции DT. Кроме того, удельная мощность в 2500 раз ниже, чем у ДТ, хотя на единицу массы топлива это все равно значительно выше, чем у реакторов деления.
Поскольку удерживающие свойства токамака и синтеза лазерных гранул являются маргинальными, большинство предложений по анейтронному синтезу основаны на радикально разных концепциях удержания, таких как Поливелл и плотный плазменный фокус . В 2013 году исследовательская группа под руководством Кристины Лабон из Политехнической школы сообщила о новом рекорде скорости термоядерного синтеза протон-бор: примерно 80 миллионов реакций термоядерного синтеза во время лазерного воздействия длительностью 1,5 наносекунды, что в 100 раз больше, чем сообщалось в предыдущих экспериментах. [96] [97]
Выбор материала
[ редактировать ]Устойчивость конструкционного материала является критически важным вопросом. [98] [99] Материалы, способные выдержать высокие температуры и нейтронную бомбардировку в термоядерном реакторе, считаются ключом к успеху. [100] [98] Основными проблемами являются условия, создаваемые плазмой, нейтронная деградация поверхностей стенок и связанный с этим вопрос состояния поверхности плазмы-стенок. [101] [102] Снижение водородопроницаемости считается решающим фактором для переработки водорода. [103] и контроль запасов трития. [104] Материалы с наименьшей объемной растворимостью и коэффициентом диффузии водорода являются оптимальными кандидатами на роль стабильных барьеров. Некоторые чистые металлы, включая вольфрам и бериллий, [105] были исследованы такие соединения, как карбиды, плотные оксиды и нитриды. Исследования показали, что методы нанесения покрытий для создания прочных и идеальных барьеров имеют не менее важное значение. Наиболее привлекательными методами являются те, в которых рекламный слой формируется только за счет окисления. Альтернативные методы используют особые газовые среды с сильными магнитными и электрическими полями. Оценка эффективности барьеров представляет собой дополнительную проблему. Газопроницаемость классических мембран с покрытием продолжает оставаться наиболее надежным методом определения эффективности барьера проникновения водорода (БПБ). [104] В 2021 году, в ответ на увеличение количества проектов термоядерных энергетических реакторов на 2040 год, Управление по атомной энергии Соединенного Королевства опубликовало Дорожную карту Великобритании по термоядерным материалам на 2021–2040 годы , в которой основное внимание уделяется пяти приоритетным областям, в том числе реакторам семейства токамаков:
- Новые материалы для минимизации количества активации в конструкции термоядерной электростанции;
- Соединения, которые можно использовать на электростанции для оптимизации воспроизводства тритиевого топлива для поддержания процесса термоядерного синтеза;
- Магниты и изоляторы, устойчивые к облучению в результате реакций термоядерного синтеза, особенно в криогенных условиях;
- Конструкционные материалы, способные сохранять прочность при нейтронной бомбардировке при высоких рабочих температурах (свыше 550 градусов С);
- Инженерное обеспечение термоядерных материалов — предоставление данных об облученных образцах и смоделированных прогнозов, позволяющих проектировщикам установок, операторам и регулирующим органам быть уверенными в том, что материалы пригодны для использования на будущих коммерческих электростанциях.
Сверхпроводящие материалы
[ редактировать ]В плазме, которая находится в магнитном поле (известной как намагниченная плазма), скорость термоядерного синтеза зависит от напряженности магнитного поля в 4-й степени. По этой причине многие термоядерные компании, которые полагаются на магнитные поля для управления своей плазмой, пытаются разработать высокотемпературные сверхпроводящие устройства. В 2021 году российско-японская компания SuperOx разработала новый технологический процесс изготовления сверхпроводящей проволоки YBCO для термоядерных реакторов. Было показано, что этот новый провод проводит ток от 700 до 2000 ампер на квадратный миллиметр. Компания смогла произвести 186 миль проволоки за девять месяцев. [106]
Соображения по сдерживанию
[ редактировать ]Даже в меньших масштабах производства защитное устройство взрывается материей и энергией. При проектировании сдерживания плазмы необходимо учитывать:
- Цикл отопления и охлаждения мощностью до 10 МВт/м. 2 термическая нагрузка.
- Нейтронное излучение , которое со временем приводит к нейтронной активации и охрупчиванию .
- Ионы высокой энергии уходят с энергией от десятков до сотен электронвольт .
- Альфа-частицы улетают с энергией в миллионы электронвольт .
- Электроны уходят с высокой энергией.
- Световое излучение (ИК, видимое, УФ, рентгеновское).
В зависимости от подхода эти эффекты могут быть выше или ниже, чем у реакторов деления. [107] По одной из оценок, уровень радиации в 100 раз выше, чем в типичном водо-водяном реакторе . [ нужна ссылка ] В зависимости от подхода, другие факторы, такие как электропроводность , магнитная проницаемость и механическая прочность, имеют значение. Материалы также не должны превращаться в долгоживущие радиоактивные отходы . [98]
Условия поверхности плазменной стенки
[ редактировать ]Ожидается, что при долгосрочном использовании каждый атом в стенке столкнется с нейтроном и сместится примерно 100 раз, прежде чем материал будет заменен. Нейтроны высокой энергии производят водород и гелий в результате ядерных реакций, которые имеют тенденцию образовывать пузырьки на границах зерен и приводят к набуханию, образованию пузырей или охрупчиванию. [107]
Выбор материалов
[ редактировать ]Вольфрам широко считается оптимальным материалом для компонентов, обращенных к плазме, в термоядерных устройствах следующего поколения благодаря его уникальным свойствам и потенциалу для усовершенствований. Низкая скорость распыления и высокая температура плавления делают его особенно подходящим для условий высоких напряжений термоядерных реакторов, позволяя ему выдерживать интенсивные условия без быстрой деградации. вольфрамом Кроме того, низкое удержание трития за счет совместного осаждения и имплантации имеет важное значение в контексте термоядерного синтеза, поскольку помогает минимизировать накопление этого радиоактивного изотопа. [108] [109] [110] [111]
Жидкие металлы (литий, галлий , олово ) были предложены, например, путем инжекции струй толщиной 1–5 мм, текущих со скоростью 10 м/с на твердые подложки. [ нужна ссылка ]
Графит характеризуется высокой скоростью эрозии из-за физического и химического распыления , достигающей многих метров в год, что требует повторного осаждения распыленного материала. Место повторного осаждения обычно не совсем совпадает с местом напыления, что приводит к чистой эрозии, которая может оказаться недопустимой. Еще более серьезная проблема заключается в том, что тритий переосаждается вместе с переосажденным графитом. Запасы трития в стене и пыли могут достигать многих килограммов, что представляет собой растрату ресурсов и радиологическую опасность в случае аварии. Графит нашел применение в качестве материала для кратковременных экспериментов, но маловероятно, что он станет основным материалом, обращенным к плазме (PFM) в коммерческом реакторе. [98] [112]
Скорость распыления вольфрама на несколько порядков меньше, чем у углерода, а трития гораздо меньше включается в переосажденный вольфрам. Однако примеси вольфрамовой плазмы гораздо более разрушительны, чем примеси углерода, а самораспыление может быть высоким, поэтому плазма, контактирующая с вольфрамом, не должна быть слишком горячей (несколько десятков эВ, а не сотен эВ). Вольфрам также имеет проблемы, связанные с вихревыми токами и плавлением в аномальных условиях, а также некоторые радиологические проблемы. [98]
Безопасность и окружающая среда
[ редактировать ]Потенциал аварии
[ редактировать ]Потенциал аварии и воздействие на окружающую среду имеют решающее значение для общественного признания ядерного синтеза, также известного как социальная лицензия . [113] Термоядерные реакторы не подвержены катастрофическому расплавлению . [114] Для производства чистой энергии требуются точные и контролируемые параметры температуры, давления и магнитного поля, и любой ущерб или потеря необходимого контроля быстро погасят реакцию. [115] Термоядерные реакторы в любой момент работают с запасом топлива в секунды или даже микросекунды. Без активной дозаправки реакции сразу угасают. [114]
Те же самые ограничения предотвращают неконтролируемые реакции. Хотя ожидается, что плазма будет иметь объем 1000 м². 3 (35 000 куб. футов) или более, плазма обычно содержит всего несколько граммов топлива. [114] Для сравнения, реактор деления обычно загружается достаточным количеством топлива на месяцы или годы, и для продолжения реакции не требуется никакого дополнительного топлива. Именно этот большой запас топлива и создает возможность аварии. [116]
При магнитной изоляции сильные поля возникают в катушках, которые механически удерживаются на месте конструкцией реактора. Выход из строя этой структуры может ослабить это напряжение и позволить магниту «взорваться» наружу. Серьезность этого события будет аналогична другим промышленным авариям или тушению/взрыву аппарата МРТ , и его можно будет эффективно сдержать в пределах здания защитной оболочки, аналогичного тем, которые используются в реакторах деления.
В инерционной локализации с лазерным приводом больший размер реакционной камеры снижает нагрузку на материалы. Хотя выход из строя реакционной камеры возможен, прекращение подачи топлива предотвращает катастрофический отказ. [117]
Большинство конструкций реакторов полагаются на жидкий водород в качестве теплоносителя и для преобразования блуждающих нейтронов в тритий , который возвращается в реактор в качестве топлива. Водород легко воспламеняется, и возможно, что водород, хранящийся на объекте, может воспламениться. В этом случае тритиевая фракция водорода попадет в атмосферу, создавая радиационный риск. Расчеты показывают, что на типичной электростанции будет присутствовать около 1 килограмма (2,2 фунта) трития и других радиоактивных газов. станции, она уменьшится до допустимых законом пределов Сумма настолько мала, что к тому времени, когда они достигнут ограждения по периметру . [118]
Вероятность небольших промышленных аварий, включая локальный выброс радиоактивности и ранения персонала, оценивается как незначительная по сравнению с делением ядер. Они будут включать случайные выбросы лития или трития или неправильное обращение с радиоактивными компонентами реактора. [117]
Магнитная закалка
[ редактировать ]Гашение магнита – это ненормальное прекращение работы магнита, возникающее при выходе части сверхпроводящей катушки из сверхпроводящего состояния (приведении в нормальное состояние). Это может произойти из-за того, что поле внутри магнита слишком велико, скорость изменения поля слишком велика (вызывая вихревые токи и, как следствие, нагрев медной опорной матрицы), или из-за комбинации этих двух факторов.
Реже дефект магнита может вызвать закалку. Когда это происходит, это конкретное место подвергается быстрому джоулевому нагреву от тока, что повышает температуру окружающих областей. Это также переводит эти области в нормальное состояние, что приводит к большему нагреву в цепной реакции. Весь магнит быстро приходит в норму в течение нескольких секунд, в зависимости от размера сверхпроводящей катушки. Это сопровождается громким взрывом, поскольку энергия магнитного поля преобразуется в тепло, и криогенная жидкость испаряется. Резкое уменьшение тока может привести к всплескам индуктивного напряжения в киловольтах и образованию дуги. Необратимые повреждения магнита случаются редко, но компоненты могут быть повреждены в результате локального нагрева, высокого напряжения или больших механических сил.
На практике магниты обычно имеют защитные устройства, останавливающие или ограничивающие ток при обнаружении гашения. Если большой магнит подвергается закалке, инертный пар, образующийся при испарении криогенной жидкости, может представлять значительную опасность удушья для операторов, вытесняя воздух, пригодный для дыхания.
Большая часть сверхпроводящих магнитов неожиданно ЦЕРН Большого адронного коллайдера погасла во время пусковых операций в 2008 году, разрушив несколько магнитов. [119] Чтобы предотвратить повторение, сверхпроводящие магниты БАК оснащены быстродействующими нагревателями, которые активируются при обнаружении события гашения. Дипольные изгибающие магниты соединены последовательно. Каждая силовая цепь включает в себя 154 отдельных магнита, и в случае возникновения гашения вся накопленная энергия этих магнитов должна быть немедленно сброшена. Эта энергия передается массивным металлическим блокам, которые за секунды нагреваются до нескольких сотен градусов Цельсия (из-за резистивного нагрева). Гашение магнита — «довольно обычное мероприятие» во время работы ускорителя частиц. [120]
Сточные воды
[ редактировать ]Естественным продуктом реакции синтеза является небольшое количество гелия , безвредного для жизни. Опасный тритий трудно сохранить полностью.
Хотя тритий летуч и биологически активен, риск для здоровья, связанный с выбросами, намного ниже, чем риск большинства радиоактивных загрязнителей, из-за короткого периода полураспада трития (12,32 года) и очень низкой энергии распада (~ 14,95 кэВ), а также потому, что он не биоаккумулируется (выводится из организма в виде воды с биологическим периодом полураспада от 7 до 14 дней). [121] ИТЭР включает в себя комплексные сооружения для хранения трития. [122]
Радиоактивные отходы
[ редактировать ]Термоядерные реакторы создают гораздо меньше радиоактивного материала, чем реакторы деления. Кроме того, материал, который он создает, менее повреждает биологически, а радиоактивность рассеивается в течение периода времени, который находится в пределах существующих инженерных возможностей для безопасного долгосрочного хранения отходов. [123] Говоря конкретно, за исключением случая анейтронного синтеза , [124] [125] нейтронный поток делает конструкционные материалы радиоактивными. Количество радиоактивного материала при остановке может быть сравнимо с количеством радиоактивного материала в реакторе деления, но с важными отличиями. Период полураспада радиоизотопов термоядерного синтеза и нейтронной активации , как правило, меньше, чем период полураспада радиоизотопов деления, поэтому опасность снижается быстрее. В то время как реакторы деления производят отходы, которые остаются радиоактивными в течение тысяч лет, радиоактивным материалом в термоядерном реакторе (кроме трития) будет сама активная зона реактора, и большая часть этого будет радиоактивна в течение примерно 50 лет, а другие низкоактивные отходы будут радиоактивным еще 100 лет или около того. [126] Короткий период полураспада термоядерных отходов устраняет проблему длительного хранения. Через 500 лет этот материал будет иметь такую же радиотоксичность , как и угольная зола . [118] Тем не менее, отнесение отходов к среднеактивным, а не к низкоактивным отходам может затруднить обсуждение вопросов безопасности. [127] [123]
Выбор материалов менее ограничен, чем при обычном делении, где требуется много материалов с определенными нейтронными сечениями . Термоядерные реакторы могут быть спроектированы с использованием материалов «низкой активации», которые нелегко становятся радиоактивными. Ванадий , например, становится гораздо менее радиоактивным, чем нержавеющая сталь . [128] Углеродные материалы также малоактивируются, прочны и легки и перспективны для лазерно-инерционных реакторов, где не требуется магнитное поле. [129]
Ядерное распространение
[ редактировать ]В некоторых сценариях термоядерную технологию можно адаптировать для производства материалов для военных целей. Огромное количество трития можно было бы производить на термоядерной электростанции; тритий используется в спусковом крючке водородных бомб и в современном оружии форсированного деления , но его можно производить и другими способами. Энергичные нейтроны термоядерного реактора можно использовать для получения оружейного плутония или урана для атомной бомбы (например, путем трансмутации 238
Ты, чтобы 239
Пу , или 232
Че то 233
В ).
Исследование, проведенное в 2011 году, оценило три сценария: [130]
- Небольшая термоядерная станция: в результате гораздо более высокого энергопотребления, рассеивания тепла и более узнаваемого дизайна по сравнению с центрифугами для обогащения газа , этот выбор будет гораздо легче обнаружить и, следовательно, неправдоподобен. [130]
- Коммерческий объект: Производственный потенциал значителен. Но в гражданской термоядерной системе вообще не должно присутствовать никаких воспроизводящих или расщепляющихся веществ, необходимых для производства материалов, пригодных для использования в оружии. Если эти материалы не экранированы, их можно обнаружить по характерному гамма-излучению . Базовый редизайн можно обнаружить путем регулярной проверки информации о проекте. В (технически более осуществимом) случае твердых модулей-размножителей необходимо будет проверять входящие компоненты на наличие плодородного материала, [130] в противном случае плутоний для нескольких видов оружия можно было бы производить каждый год. [131]
- Приоритизация оружейных материалов независимо от секретности. Самый быстрый способ производства материалов, пригодных для оружия, был замечен в модификации гражданской термоядерной электростанции. При гражданском использовании не требуется никаких материалов, совместимых с оружием. Даже без необходимости скрытных действий такая модификация потребует около двух месяцев, чтобы начать производство, и, по крайней мере, дополнительную неделю, чтобы получить значительную сумму. Считалось, что этого времени будет достаточно, чтобы обнаружить военное использование и отреагировать дипломатическими или военными средствами. Чтобы остановить производство, было бы достаточно военного разрушения частей объекта без реактора. [130]
Другое исследование пришло к выводу, что «...большие термоядерные реакторы, даже если они не предназначены для воспроизводства делящегося материала, могут легко производить несколько сотен кг плутония в год с высоким качеством оружия и очень низкими потребностями в исходных материалах». Было подчеркнуто, что реализация свойств внутренней устойчивости к распространению может быть возможна только на ранней стадии исследований и разработок. [131] Теоретические и вычислительные инструменты, необходимые для проектирования водородной бомбы, тесно связаны с инструментами, необходимыми для термоядерного синтеза с инерционным удержанием , но имеют очень мало общего с термоядерным синтезом с магнитным удержанием.
Запасы топлива
[ редактировать ]Энергия термоядерного синтеза обычно предполагает использование дейтерия в качестве топлива, и во многих современных разработках также используется литий . Предполагая, что выходная энергия термоядерного синтеза равна глобальной выходной мощности в 1995 году, равной примерно 100 Э Дж/год (= 1 × 10 20 Дж/год) и что оно не увеличится в будущем, что маловероятно, тогда известных текущих запасов лития хватит на 3000 лет. Однако литий из морской воды прослужит 60 миллионов лет, а более сложный процесс термоядерного синтеза, использующий только дейтерий, будет иметь топливо на 150 миллиардов лет. [132] Для сравнения: 150 миллиардов лет — это почти в 30 раз больше оставшейся продолжительности жизни Солнца. [133] и более чем в 10 раз превышает предполагаемый возраст Вселенной.
Экономика
[ редактировать ]В 1990-е годы ЕС потратил почти 10 миллиардов евро . [134] ИТЭР представляет собой инвестиции в размере более двадцати миллиардов долларов, а возможно, и еще десятков миллиардов, включая взносы натурой . [135] [136] Европейского Союза В рамках Шестой рамочной программы исследования ядерного синтеза получили 750 миллионов евро (в дополнение к финансированию ИТЭР) по сравнению с 810 миллионами евро на исследования в области устойчивой энергетики. [137] проведение исследований в области термоядерной энергетики намного опережает исследования любой конкурирующей технологии. Министерство энергетики США ежегодно выделяет 367–671 млн долларов США, начиная с 2010 года, достигнув пика в 2020 году. [138] и планирует сократить инвестиции до 425 миллионов долларов США в бюджетном запросе на 2021 финансовый год. [139] Около четверти этого бюджета направлено на поддержку ИТЭР.
Размер инвестиций и сроки означали, что исследования в области термоядерного синтеза традиционно почти исключительно финансировались государством. Однако, начиная с 2010-х годов, перспектива коммерциализации революционного низкоуглеродного источника энергии начала привлекать множество компаний и инвесторов. [140] Более двух десятков начинающих компаний привлекли более одного миллиарда долларов примерно с 2000 по 2020 год, в основном с 2015 года, и еще три миллиарда в виде финансирования и обязательств, связанных с важными этапами, в 2021 году. [141] [142] с инвесторами, включая Джеффа Безоса , Питера Тиля и Билла Гейтса , а также с институциональными инвесторами, включая Legal & General , и энергетическими компаниями, включая Equinor , Eni , Chevron , [143] и китайская группа ENN . [144] [145] [146] В 2021 году Commonwealth Fusion Systems (CFS) получила 1,8 миллиарда долларов в виде финансирования для расширения масштабов, а Helion Energy получила полмиллиарда долларов с дополнительными 1,7 миллиарда долларов в зависимости от достижения поставленных целей. [147]
В сценариях, разработанных в 2000-х и начале 2010-х годов, обсуждалось влияние коммерциализации термоядерной энергии на будущее человеческой цивилизации. [148] Используя ядерное деление в качестве ориентира, они считали, что ИТЭР, а затем и DEMO , введут в эксплуатацию первые коммерческие реакторы примерно в 2050 году и начнут быстро расширяться после середины века. [148] В некоторых сценариях «научные ядерные установки термоядерного синтеза» подчеркивались как шаг за пределы ИТЭР. [149] [150] Однако экономические препятствия на пути термоядерной энергетики на токамаке остаются огромными, требуя инвестиций для финансирования прототипов токамак-реакторов. [151] и развитие новых цепочек поставок, [152] проблема, которая затронет любой термоядерный реактор. [153] Проекты токамаков кажутся трудоемкими, [154] в то время как риск коммерциализации альтернатив, таких как энергия инерционного термоядерного синтеза, высок из-за нехватки государственных ресурсов. [155]
Сценарии с 2010 года отмечают достижения в области компьютерных технологий и материаловедения, позволяющие создавать многоэтапные национальные или совместные затраты «пилотные установки по термоядерному синтезу» (FPP) по различным технологическим направлениям. [156] [150] [157] [158] [159] [160] такие как сферический токамак для производства энергии в Великобритании , в течение 2030–2040 годов. [161] [162] [163] Примечательно, что в июне 2021 года компания General Fusion объявила, что примет предложение правительства Великобритании о размещении первой в мире крупной в рамках государственно-частного партнерства демонстрационной установки по термоядерному синтезу в Центре термоядерной энергетики Калхэма . [164] Завод будет построен в период с 2022 по 2025 год и призван стать прологом для пилотных коммерческих установок в конце 2025-х годов. Завод будет работать на 70% от полной мощности и, как ожидается, достигнет стабильной температуры плазмы в 150 миллионов градусов. [165] В Соединенных Штатах вероятны частно-государственные партнерства с разделением затрат. [166] а в 2022 году Министерство энергетики объявило о новой программе развития термоядерного синтеза, основанной на основных этапах, в качестве центрального элемента своей смелой десятилетней концепции коммерческой термоядерной энергетики. [167] который предусматривает, что группы под руководством частного сектора разрабатывают предконцептуальные проекты FPP, определяют технологические дорожные карты и проводят исследования и разработки, необходимые для решения критических научных и технических проблем на пути к проекту FPP. [168] Технология компактных реакторов, основанная на таких демонстрационных установках, может обеспечить коммерциализацию с помощью подхода флота с 2030-х годов. [169] если удастся найти ранние рынки. [163]
Широкое внедрение неядерной возобновляемой энергии изменило энергетический ландшафт. По прогнозам, к 2050 году такие возобновляемые источники энергии будут обеспечивать 74% мировой энергии. [170] Постоянное падение цен на возобновляемую энергию бросает вызов экономической конкурентоспособности термоядерной энергетики. [171]
Некоторые экономисты предполагают, что термоядерная энергия вряд ли сможет сравниться с затратами на другие возобновляемые источники энергии . [171] Ожидается, что термоядерные установки столкнутся с большими стартовыми и капитальными затратами . Кроме того, эксплуатация и техническое обслуживание, вероятно, будут дорогостоящими. [171] Хотя стоимость китайского испытательного реактора термоядерного синтеза малоизвестна, согласно прогнозам, концепция DEMO термоядерного синтеза ЕС будет предусматривать приведенную стоимость энергии (LCOE) в размере 121 доллара США за МВтч. [173]
Затраты на топливо низкие, но экономисты предполагают, что стоимость энергии для электростанции мощностью один гигаватт увеличится на 16,5 долларов за МВтч на каждый миллиард долларов увеличения капитальных вложений в строительство. Существует также риск того, что легко получаемый литий будет использован для изготовления батарей. Получение его из морской воды будет очень дорогостоящим и может потребовать больше энергии, чем будет произведено. [171]
Напротив, возобновляемых источников оценки приведенной стоимости энергии из существенно ниже. Например, приведенная стоимость энергии солнечной энергии в 2019 году оценивалась в 40–46 долларов США за МВтч, береговая энергия ветра оценивалась в 29–56 долларов США за МВтч, а морская ветроэнергетика — примерно в 92 доллара США за МВтч. [174]
Тем не менее, термоядерная энергия все еще может сыграть роль в заполнении энергетических пробелов, оставленных возобновляемыми источниками энергии. [163] [171] в зависимости от того, как приоритеты администрации в области энергетики и экологической справедливости влияют на рынок. [147] В 2020-х годах появились социально-экономические исследования слияния, которые начали учитывать эти факторы. [175] а в 2022 году EUROFusion запустила направления социально-экономических исследований и перспективных исследований и разработок, чтобы выяснить, как такие факторы могут повлиять на пути и графики коммерциализации. [176] Аналогичным образом, в апреле 2023 года Япония объявила о национальной стратегии индустриализации термоядерного синтеза. [177] Таким образом, термоядерная энергия может работать в тандеме с другими возобновляемыми источниками энергии, а не становиться основным источником энергии. [171] В некоторых приложениях термоядерная энергия может обеспечить базовую нагрузку, особенно если включить интегрированное хранение тепла и когенерацию, а также рассмотреть возможность модернизации угольных электростанций. [163] [171]
Регулирование
[ редактировать ]Поскольку пилотные установки по термоядерному синтезу становятся все ближе, необходимо решать юридические и нормативные вопросы. [178] США В сентябре 2020 года Национальная академия наук провела консультации с частными термоядерными компаниями по вопросу создания национальной пилотной установки. В следующем месяце Министерство энергетики США, Комиссия по ядерному регулированию (NRC) и Ассоциация термоядерной промышленности совместно организовали общественный форум, чтобы начать этот процесс. [143] В ноябре 2020 года Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) начало работать с различными странами над созданием стандартов безопасности. [179] такие как правила дозирования и обращение с радиоактивными отходами . [179] В январе и марте 2021 года NRC провел два открытых заседания по нормативно-правовой базе. [180] [181] Подход к совместному участию государственного и частного секторов был одобрен в Законе о консолидированных ассигнованиях HR133 от 27 декабря 2021 года, который санкционировал выделение 325 миллионов долларов в течение пяти лет на партнерскую программу по строительству демонстрационных установок термоядерного синтеза со 100%-ным финансированием со стороны частного сектора. [182]
Впоследствии Совет по горизонтам регулирования Великобритании опубликовал отчет, призывающий к созданию нормативной базы для термоядерного синтеза к началу 2022 года. [183] чтобы позиционировать Великобританию как мирового лидера в коммерциализации термоядерной энергии. [184] Этот призыв был встречен правительством Великобритании, опубликовавшим в октябре 2021 года « Зеленую книгу по термоядерному синтезу» и «Стратегию термоядерного синтеза» для регулирования и коммерциализации термоядерного синтеза соответственно. [185] [186] [187] Затем, в апреле 2023 года, решением, которое, вероятно, повлияет на другие ядерные регулирующие органы, NRC единогласно объявил, что энергия термоядерного синтеза будет регулироваться не как деление, а в соответствии с тем же режимом регулирования, что и ускорители частиц. [188]
Затем, в октябре 2023 года, правительство Великобритании, приняв Закон об энергетике 2023 года, сделало Великобританию первой страной, принявшей законы о термоядерном синтезе отдельно от ядерного деления, чтобы поддержать планирование и инвестиции, включая запланированный в Великобритании прототип термоядерной электростанции на 2040 год; ШАГ [189] Великобритания работает в этом отношении с Канадой и Японией. [190] Между тем, в феврале 2024 года Палата представителей США приняла Закон о развитии атомной энергии, который включает в себя Закон о термоядерной энергии, который устанавливает нормативную базу для термоядерных энергетических систем. [191]
Геополитика
[ редактировать ]Учитывая потенциал термоядерного синтеза для преобразования мировой энергетической отрасли и смягчения последствий изменения климата , [192] [193] Наука о термоядерном синтезе традиционно рассматривалась как неотъемлемая часть научной дипломатии в области построения мира . [194] [122] Однако технологические разработки [195] а участие частного сектора вызвало обеспокоенность по поводу интеллектуальной собственности, регулирования и глобального лидерства; [192] справедливость и потенциальное вооружение. [146] [196] Это бросает вызов роли ИТЭР в построении мира и привело к призыву к созданию глобальной комиссии. [196] [197] Термоядерная энергия, которая внесёт существенный вклад в изменение климата к 2050 году, кажется маловероятной без существенных прорывов и формирования менталитета космической гонки. [157] [198] однако вклад к 2100 году представляется возможным, причем его масштабы будут зависеть от типа и, в частности, стоимости технологических путей. [199] [200]
События, произошедшие с конца 2020 года, привели к разговорам о «новой космической гонке» с участием нескольких участников, в которой США противостоят Китаю. [48] и британская программа STEP FPP. [201] [202] 24 сентября 2020 года Палата представителей США одобрила программу исследований и коммерциализации. Секция термоядерных исследований включала в себя поэтапную программу государственно-частного партнерства с разделением затрат, созданную по образцу программы НАСА COTS, которая положила начало коммерческой космической отрасли . [143] В феврале 2021 года Национальные академии опубликовали «Привнесение термоядерного синтеза в энергосистему США» , в котором рекомендовали построить рыночную электростанцию с разделением затрат на 2035–2040 годы. [203] [204] [205] и последовало открытие фракции двухпартийного объединения Конгресса. [206]
В декабре 2020 года независимая группа экспертов рассмотрела проектные и научно-исследовательские работы EUROfusion по DEMO, и EUROfusion подтвердила, что приступила к реализации своей дорожной карты по термоядерной энергетике, приступив к концептуальному проектированию DEMO в партнерстве с европейским термоядерным сообществом, предложив ЕС- поддержанная машина вступила в гонку. [207]
В октябре 2023 года группа Agile Nations, ориентированная на Великобританию, объявила о создании рабочей группы по слиянию. [208] Месяц спустя Великобритания и США объявили о двустороннем партнерстве по ускорению термоядерной энергетики. Затем, в декабре 2023 года на COP28, США объявили о глобальной стратегии США по коммерциализации термоядерной энергии. [209] Затем, в апреле 2024 года, Япония и США объявили об аналогичном партнёрстве. [210] а в мае того же года «Большая семерка» объявила о создании Рабочей группы «Большой семерки» по термоядерной энергетике для содействия международному сотрудничеству в целях ускорения развития коммерческой энергетики и продвижения НИОКР между странами, а также рационализации регулирования термоядерного синтеза. [211] Позже в том же году США в партнерстве с МАГАТЭ создали Целевую группу по термоядерным энергетическим решениям для совместного краудсорсинга идей по ускорению коммерческой термоядерной энергетики в соответствии с заявлением США COP28.
Специально для решения проблемы поставок трития в феврале 2024 года Великобритания ( UKAEA ) и Канада ( Canadian Nuclear Laboratories ) объявили о соглашении, по которому Канада может отремонтировать свои атомные станции Канду, производящие дейтерий-уран-тритий, производящие тяжелую воду, и даже построить новые, гарантируя поставки трития в 2070-е годы, в то время как UKAEA будет тестировать материалы-размножители и моделировать, как тритий можно улавливать, очищать и вводить обратно в реакцию термоядерного синтеза. [212]
В 2024 году и Южная Корея, и Япония объявили о крупных инициативах по ускорению реализации своих национальных стратегий термоядерного синтеза путем строительства государственно-частных термоядерных электростанций в 2030-х годах с целью начать работу в 2040-х и 2030-х годах соответственно. [213] [214]
Преимущества
[ редактировать ]Энергия термоядерного синтеза обещает обеспечить больше энергии при заданном весе топлива, чем любой топливопотребляющий источник энергии, используемый в настоящее время. [215] Топливо (в основном дейтерий ) в изобилии существует в океане: около 1 из 6500 атомов водорода в морской воде составляет дейтерий. [216] Хотя это всего лишь около 0,015%, морской воды много и она легко доступна, а это означает, что термоядерный синтез может обеспечить мировые энергетические потребности на миллионы лет. [217] [218]
Ожидается, что термоядерные установки первого поколения будут использовать дейтерий-тритиевый топливный цикл. Это потребует использования лития для воспроизводства трития. Неизвестно, как долго мировых поставок лития будет достаточно для удовлетворения этой потребности, а также потребностей аккумуляторной и металлургической промышленности. Ожидается, что установки второго поколения перейдут на более сложную реакцию дейтерий-дейтерий. Реакция дейтерий-гелий-3 также представляет интерес, но легкий изотоп гелия на Земле практически не существует. Считается, что он существует в полезных количествах в лунном реголите и в изобилии присутствует в атмосферах планет-газовых гигантов.
Энергия термоядерного синтеза может быть использована для движения в так называемом «дальнем космосе» в Солнечной системе. [219] [220] и для исследования межзвездного космоса , где солнечная энергия недоступна, в том числе с помощью гибридных двигателей синтеза антиматерии . [221] [222]
Недостатки
[ редактировать ]Термоядерная энергия имеет ряд недостатков. Поскольку 80 процентов энергии в любом реакторе, работающем на дейтерии и тритии, поступает в виде нейтронных потоков, такие реакторы имеют многие недостатки реакторов деления. Это включает в себя производство большого количества радиоактивных отходов и серьезные радиационные повреждения компонентов реактора. Кроме того, природный тритий встречается крайне редко. Хотя есть надежда, что термоядерные реакторы смогут производить собственный тритий, самообеспеченность тритием чрезвычайно сложна, не в последнюю очередь потому, что тритий трудно сдержать (тритий просочился с 48 из 65 ядерных объектов в США). [223] ). В любом случае потребности в запасах и стартовых запасах трития, вероятно, будут неприемлемо велики. [224]
Если реакторы можно будет заставить работать только на дейтериевом топливе, то проблема пополнения запасов трития будет устранена, а ущерб от нейтронного излучения может быть уменьшен. Однако вероятности дейтерий-дейтериевых реакций примерно в 20 раз ниже, чем для дейтерий-тритиевых. Кроме того, необходимая температура примерно в 3 раза выше, чем для дейтерий-трития (см. разрез ). Таким образом, более высокие температуры и более низкие скорости реакций значительно усложняют инженерные задачи. В любом случае остаются и другие недостатки: например, реакторы, требующие только заправки дейтерием, будут иметь значительно повышенный потенциал распространения ядерного оружия .
История
[ редактировать ]Возможно, этот раздел придется переписать, Википедии чтобы он соответствовал стандартам качества . ( февраль 2023 г. ) |
Ранние эксперименты
[ редактировать ]Первой машиной, осуществившей управляемый термоядерный синтез, была пинч-машина под названием «Сцилла I» в Национальной лаборатории Лос-Аламоса, созданная в начале 1958 года. Группу, добившуюся этого, возглавлял британский ученый по имени Джеймс Так , в ее состав входил молодой Маршалл Розенблют . Так участвовал в Манхэттенском проекте, но в начале 1950-х годов переключился на работу над термоядерным синтезом. Он подал заявку на финансирование проекта в рамках спонсируемого Белым домом конкурса на разработку термоядерного реактора вместе с Лайманом Спитцером . В прошлом, 1957 году, британцы заявили, что им удалось добиться реакции термоядерного синтеза на машине Зета-пинч . Однако оказалось, что нейтроны, которые они обнаружили, возникли в результате взаимодействия пучка с мишенью, а не термоядерного синтеза, и они отозвали иск.
В то время «Сцилла I» была засекреченной машиной, поэтому достижение было скрыто от публики. Традиционный Z-пинч пропускает ток вниз по центру плазмы, создавая магнитную силу снаружи, сжимающую плазму до условий термоядерного синтеза. Сцилла I представляла собой θ-пинч , который использовал дейтерий для пропускания тока по внешней стороне цилиндра и создания магнитной силы в центре. [36] [37] После успеха «Сциллы I» в Лос-Аламосе в течение следующих нескольких лет продолжилось строительство нескольких пинч-машин.
Спитцер продолжил свои исследования стеллараторов в Принстоне. Хотя термоядерный синтез не состоялся сразу, эти усилия привели к созданию Принстонской лаборатории физики плазмы . [225] [226]
Первый токамак
[ редактировать ]В начале 1950-х годов советские физики И. Е. Тамм и А. Д. Сахаров разработали концепцию токамака, сочетающего маломощное пинч-устройство со маломощным стелларатором. [194] Группа А.Д. Сахарова построила первые токамаки, осуществив первую реакцию квазистационарного синтеза. [227] :90
Со временем возникла концепция «продвинутого токамака», включавшая некруглую плазму, внутренние диверторы и ограничители, сверхпроводящие магниты, работу в «Н-режиме» острова повышенной стабильности, [228] и компактный токамак с магнитами внутри вакуумной камеры. [229] [230]
Первые эксперименты по инерционному удержанию
[ редактировать ]Лазерный синтез был предложен в 1962 году учеными из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL), вскоре после изобретения лазера в 1960 году. Эксперименты по использованию термоядерного синтеза с инерционным ограничением начались еще в 1965 году. [ нужна ссылка ] В LLNL было построено несколько лазерных систем, в том числе « Аргус» , «Циклоп» , « Янус» , « Длинный путь », лазер «Шива » и « Нова» . [231]
Достижения в области лазеров включали кристаллы с утроением частоты, которые преобразовывали инфракрасные лазерные лучи в ультрафиолетовые лучи, и «чирпинг», который превращал одну длину волны в полный спектр, который можно было усиливать, а затем восстанавливать в одну частоту. [232] В 1980-х годах лазерные исследования стоили более одного миллиарда долларов. [233]
1980-е годы
[ редактировать ]Токамаки Tore Supra , JET , T-15 и JT-60 были построены в 1980-х годах. [234] [235] В 1984 году Мартин Пэн из ORNL предложил сферический токамак с гораздо меньшим радиусом. [236] В центре использовался один большой проводник с магнитами в виде полуколец от этого проводника. Соотношение сторон упало до 1,2. [237] :B247 [238] :225 Защита Пэна привлекла интерес Дерека Робинсона , который построил токамак с малым удлинением (START). [237]
1990-е годы
[ редактировать ]В 1991 году в ходе предварительного тритиевого эксперимента в Объединенном европейском Торе был достигнут первый в мире контролируемый выброс термоядерной энергии. [239]
В 1996 году Торе Супра создал плазму в течение двух минут с током почти 1 миллион ампер, суммарно впрыскиваемую и извлекаемую энергию 280 МДж. [240]
В 1997 году JET произвела пиковую мощность термоядерного синтеза в 16,1 МВт (65% тепла переходит в плазму). [241] ), при термоядерной мощности более 10 МВт, поддерживаемой в течение более 0,5 с. [242]
2000-е
[ редактировать ]«Быстрое зажигание» [243] [244] сэкономил электроэнергию и подтолкнул ICF к гонке за производством энергии.
в Китае . В 2006 году было завершено строительство испытательного реактора экспериментального сверхпроводящего токамака (EAST) [245] Это был первый токамак, в котором использовались сверхпроводящие магниты для генерации как тороидальных, так и полоидальных полей.
В марте 2009 года вступил в строй лазерный ICF NIF . [246]
В 2000-х годах в гонку вступили частные термоядерные компании, в том числе TAE Technologies . [247] Дженерал Фьюжн , [248] [249] и Токамак Энерджи . [250]
2010-е годы
[ редактировать ]Частные и государственные исследования ускорились в 2010-х годах. General Fusion разработала технологию плазменного инжектора, а Tri Alpha Energy протестировала свое устройство C-2U. [251] Французский лазерный мегаджоуль начал работу. NIF добился чистого прироста энергии [252] в 2013 году, что определяется в очень ограниченном смысле как горячая точка в ядре рухнувшей цели, а не как вся цель. [253]
В 2014 году компания Phoenix Nuclear Labs продала высокопроизводительный нейтронный генератор , способный выдерживать мощность 5×10 11 реакций синтеза дейтерия в секунду в течение 24 часов. [254]
В 2015 году Массачусетский технологический институт анонсировал токамак , который он назвал термоядерным реактором ARC , в котором используются сверхпроводящие ленты из редкоземельного оксида бария-меди (REBCO) для производства катушек с сильным магнитным полем, которые, по его утверждению, могут создавать сопоставимую напряженность магнитного поля в меньшей конфигурации, чем другие конструкции. . [255]
В октябре исследователи из Института физики плазмы Макса Планка в Грайфсвальде, Германия, завершили строительство крупнейшего стелларатора на сегодняшний день Wendelstein 7-X (W7-X). Стелларатор W7-X приступил к первой фазе эксплуатации (OP1.1) 10 декабря 2015 года, успешно производя гелиевую плазму. [256] Целью было протестировать жизненно важные системы и понять физику машины. К февралю 2016 года была достигнута водородная плазма с температурой до 100 миллионов Кельвинов. В первоначальных тестах использовались пять графитовых ограничителей. После более чем 2000 импульсов и достижения важных результатов OP1.1 завершился 10 марта 2016 года. После этого последовала модернизация, и OP1.2 в 2017 году был направлен на испытание неохлаждаемого дивертора. К июню 2018 года были достигнуты рекордные температуры. W7-X завершила свои первые кампании испытаниями ограничителей и островных диверторов, добившись заметных успехов к концу 2018 года. [257] [258] [259] Вскоре он произвел гелиевую и водородную плазму продолжительностью до 30 минут. [260]
В 2017 году Helion Energy . в эксплуатацию вступила в эксплуатацию плазменная установка пятого поколения компании [261] британской компании Tokamak Energy Установка ST40 произвела «первую плазму». [262] В следующем году Eni объявила об инвестициях в размере 50 миллионов долларов в Commonwealth Fusion Systems MIT , чтобы попытаться коммерциализировать технологию ARC . [263] [264] [265] [266]
2020-е годы
[ редактировать ]В январе 2021 года SuperOx объявила о выпуске на рынок нового сверхпроводящего провода с током более 700 А/мм. 2 текущие возможности. [267]
Компания TAE Technologies объявила результаты своего устройства Norman, удерживающего температуру около 60 МК в течение 30 миллисекунд, что в 8 и 10 раз выше соответственно, чем у предыдущих устройств компании. [268]
В октябре базирующаяся в Оксфорде компания First Light Fusion представила свой проект термоядерного синтеза, который запускает алюминиевый диск в термоядерную цель, ускоряемый электрическим импульсом мощностью 9 мегаампер и достигающий скорости 20 километров в секунду (12 миль/с). В результате синтеза образуются нейтроны, энергия которых улавливается в виде тепла. [269]
8 ноября в приглашенном докладе на 63-м ежегодном собрании Отделения физики плазмы APS [270] Национальная установка зажигания заявила [271] вызвать термоядерное воспламенение в лаборатории 8 августа 2021 года, впервые за более чем 60-летнюю историю программы ICF. [272] [273] Выстрел дал 1,3 МДж энергии термоядерного синтеза, что более чем в 8 раз больше, чем в испытаниях, проведенных весной 2021 года. [271] По оценкам NIF, топливной капсулы достигло 230 кДж энергии, что привело к почти 6-кратному выходу энергии из капсулы. [271] Исследователь из Имперского колледжа Лондона заявил, что большинство исследователей согласились с тем, что возгорание было продемонстрировано. [271]
В ноябре 2021 года Helion Energy сообщила о получении финансирования в размере 500 миллионов долларов США в рамках серии E для своего устройства Polaris седьмого поколения, предназначенного для демонстрации чистого производства электроэнергии, а также дополнительных обязательств в размере 1,7 миллиарда долларов США, привязанных к конкретным вехам. [274] в то время как Commonwealth Fusion Systems привлекла дополнительные 1,8 миллиарда долларов в рамках финансирования серии B для строительства и эксплуатации токамака SPARC , что является крупнейшей инвестицией в любой частной термоядерной компании. [275]
В апреле 2022 года компания First Light объявила, что их прототип термоядерного гиперзвукового снаряда произвел нейтроны, совместимые с термоядерным синтезом. Их технология электромагнитно стреляет снарядами со скоростью 19 Маха по топливной таблетке в клетке. Дейтериевое топливо сжимается со скоростью 204 Маха, достигая уровня давления 100 ТПа. [276]
13 декабря 2022 года Министерство энергетики США сообщило, что исследователи из Национального центра зажигания добились чистого прироста энергии в результате реакции термоядерного синтеза. Реакция водородного топлива на установке произвела около 3,15 МДж энергии при потреблении 2,05 МДж энергии. Однако, хотя реакции синтеза могли произвести более 3 мегаджоулей энергии — больше, чем было доставлено к цели — 192 лазера NIF потребляли 322 МДж энергии сетки в процессе преобразования. [1] [2] [277] [278]
В мае 2023 года Министерство энергетики США (DOE) предоставило грант в размере 46 миллионов долларов восьми компаниям в семи штатах на поддержку проектирования и исследований термоядерных электростанций. Это финансирование в рамках Программы развития термоядерного синтеза на основе Milestone соответствует целям демонстрации пилотного термоядерного синтеза в течение десятилетия и разработки термоядерного синтеза как углеродно-нейтрального источника энергии к 2050 году. Перед грантованными компаниями стоит задача решить научные и технические проблемы. создать жизнеспособные проекты пилотных термоядерных установок в ближайшие 5–10 лет. В число компаний-получателей входят Commonwealth Fusion Systems, Focused Energy Inc., Princeton Stellarators Inc., Realta Fusion Inc., Tokamak Energy Inc., Type One Energy Group, Xcimer Energy Inc. и Zap Energy Inc. [279]
был открыт самый большой и современный токамак JT-60SA В декабре 2023 года в Наке , Япония, . Реактор является совместным проектом Японии и Европейского Союза. В октябре 2023 года реактор получил первую плазму. [280] Впоследствии южнокорейский проект термоядерного реактора Korean Superconducting Tokamak Advanced Research успешно проработал 102 секунды в режиме высокого сдерживания (H-режим), содержащем высокие температуры ионов более 100 миллионов градусов, в плазменных испытаниях, проведенных с декабря 2023 года по февраль. 2024. [281]
Рекорды
[ редактировать ]Рекорды Fusion продолжают прогрессировать:
Домен | Год | Записывать | Устройство | Примечания |
---|---|---|---|---|
Температура плазмы | 2012 | 1.8 × 10 9 К | Фокус-Фьюжн 1 [282] [283] | |
Сила термоядерного синтеза | 1997 | 1.6 × 10 7 В | Джет [284] | |
Энергия токамака | 2023 | 6.9 × 10 7 Дж | Джет [285] | |
Энергия термоядерного синтеза ICF | 2022 | 3.15 × 10 6 Дж | НИФ [277] | Передача 2,05 мегаджоулей (МДж) световой энергии к цели, в результате чего получается 3,15 МДж термоядерной энергии от ок. Электрическая энергия 400 МДж для привода лазеров. |
Скорость выстрела ICF | 2013 | Более 90 тысяч снимков за 10 часов; Более 11 миллионов импульсных импульсов с частотой 10 Гц в течение более 12 дней; | Электралазер в Военно-морской исследовательской лаборатории [286] [287] | |
Давление плазмы | 2016 | 2.1 × 10 5 Хорошо | Алькатор C-Mod [288] | |
Критерий Лоусона | 2013 | 1.53 × 10 24 эВ·с/м 3 | ДЖТ-60 [289] [290] | |
Коэффициент выигрыша энергии термоядерного синтеза | 2022 | 1.54 | НИФ [277] | |
Время разряда (обратная конфигурация) | 2016 | 3 × 10 −1 с | Обратная конфигурация Принстонского поля [291] | Слияние не наблюдалось. Время выписки – это не время заключения. |
Время разряда (стелларатор) | 2019 | >1 × 10 2 с | Вендельштейн 7-X [292] [293] | |
Время разряда (токамак) | 2022 | >1 × 10 3 с | ВОСТОК [294] | |
Время разряда x температура (токамак) | 2021 | 1.2 × 10 10 К·с | ВОСТОК [295] | |
Бета | 1998 | 0.4 | Малый токамак с малым удлинением [296] | |
Температура (компактный сферический токамак) | 2022 | 1 × 10 8 К | Токамак Энерджи [297] | |
Температура x время (токамак) | 2021 | 3 × 10 9 К·с | кстар [298] |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Чанг, Кеннет (13 декабря 2022 г.). «Ученые добились прорыва в ядерном синтезе с помощью взрыва 192 лазеров. Достижения исследователей Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса будут использованы для дальнейшего развития исследований в области термоядерной энергии» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 13 декабря 2022 г.
- ^ Jump up to: а б «Национальная лаборатория Министерства энергетики США творит историю, достигнув термоядерного зажигания» . Министерство энергетики США . 13 декабря 2022 . Проверено 13 декабря 2022 г.
- ^ Фогт, Адриенн; Хейс, Майк; Нильсен, Элла; Хаммонд, Элиза (13 декабря 2022 г.). «13 декабря 2022 года официальные лица США объявляют о прорыве в области ядерного синтеза» . CNN . Проверено 14 декабря 2022 г.
- ^ Гарднер, Тимоти. «Американские учёные во второй раз повторяют прорыв в области термоядерного зажигания» . Рейтер . № 13 декабря 2022 г. Проверено 13 февраля 2024 г.
- ^ «Подпитка реакции синтеза» . iter.org . ИТЭР . Проверено 23 июня 2024 г.
- ^ Ган, Ю; Эрнандес, Ф; и др. (2017). «Термический анализ дискретных элементов твердого покрытия ЕС, подвергнутого нейтронному облучению» (PDF) . Наука и технология термоядерного синтеза . 66 (1): 83–90. arXiv : 1406.4199 . дои : 10.13182/FST13-727 .
- ^ «Деление и синтез могут дать энергию» . HyperPhysics.phy-astr.gsu.edu . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с Майли, GH; Таунер, Х.; Ивич, Н. (17 июня 1974 г.). Сечения синтеза и реакционная способность (Технический отчет). дои : 10.2172/4014032 . OSTI 4014032 – через Osti.gov.
- ^ Jump up to: а б с д и Лоусон, доктор юридических наук (1 декабря 1956 г.). «Некоторые критерии энергетического термоядерного реактора». Труды Физического общества. Раздел Б. 70 (1). Издательство ИОП: 6–10. Бибкод : 1957ППСБ...70....6Л . дои : 10.1088/0370-1301/70/1/303 . ISSN 0370-1301 .
- ^ Вурзель, Сэмюэл Э. и Скотт С. Сюй. «Прогресс в направлении безубыточности и прироста энергии термоядерного синтеза, измеренный по критерию Лоусона». Препринт arXiv arXiv:2105.10954 (2021 г.).
- ^ «Три критерия Лоусона» . ЕФДА. 25 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала 11 сентября 2014 г. Проверено 24 августа 2014 г.
- ^ «Тройной продукт» . ЕФДА. 20 июня 2014 г. Архивировано из оригинала 11 сентября 2014 г. Проверено 24 августа 2014 г.
- ^ Чиоккио, Стефано. «ИТЭР и Международный ИТЭР и международное научное сотрудничество» (PDF) .
- ^ «Энергия лазерного инерционного синтеза» . Life.llnl.gov. Архивировано из оригинала 15 сентября 2014 г. Проверено 24 августа 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Барр, WL; Мойр, RW; Гамильтон, GW (1982). «Результаты экспериментов с прямым преобразователем луча на 100 кВ». Журнал термоядерной энергетики . 2 (2). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 131–143. Бибкод : 1982JFuE....2..131B . дои : 10.1007/bf01054580 . ISSN 0164-0313 . S2CID 120604056 .
- ^ Фитцпатрик, Ричард (2014). Физика плазмы: введение . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, Taylor & Francisco Group. ISBN 978-1466594265 . OCLC 900866248 .
- ^ Альфвен, Х. (1942). «Существование электромагнитно-гидродинамических волн». Природа . 150 (3805): 405–406. Бибкод : 1942Natur.150..405A . дои : 10.1038/150405d0 . S2CID 4072220 .
- ^ Тушевский, М. (1988). «Полевые обратные конфигурации» . Ядерный синтез (представлена рукопись). 28 (11): 2033–2092. дои : 10.1088/0029-5515/28/11/008 . S2CID 122791237 .
- ^ Сиджой, CD; Чатурведи, Шашанк (2012). «Эйлерова МГД-модель для анализа сжатия магнитного потока за счет расширения сферы диамагнитной термоядерной плазмы» . Термоядерная инженерия и дизайн . 87 (2): 104–117. Бибкод : 2012FusED..87..104S . дои : 10.1016/j.fusengdes.2011.10.012 . ISSN 0920-3796 .
- ^ Пост, РФ (1958). Международная конференция Организации Объединенных Наций по мирному использованию атомной энергии (ред.). Материалы второй Международной конференции Организации Объединенных Наций по мирному использованию атомной энергии, состоявшейся в Женеве 1–13 сентября 1958 года . Том. 32. Женева, Швейцария: Организация Объединенных Наций. OCLC 643589395 .
- ^ «Всемиры-Токамаки» . www.tokamak.info . Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ «Первая плазма: термоядерный аппарат Wendelstein 7-X сейчас в работе» . www.ipp.mpg.de. Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ Чендлер, Дэвид (19 марта 2008 г.). «MIT тестирует уникальный подход к термоядерной энергии» . Новости Массачусетского технологического института | Массачусетский технологический институт . Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Пост, РФ (1 января 1970 г.), «Зеркальные системы: топливные циклы, снижение потерь и рекуперация энергии» , Термоядерные реакторы , Материалы конференции, Thomas Telford Publishing, стр. 99–111, doi : 10.1680/nfr.44661 , ISBN 978-0727744661 , получено 11 октября 2020 г.
- ^ Беровиц, Дж. Л.; Град, Х.; Рубин, Х. (1958). Материалы второй Международной конференции ООН по мирному использованию атомной энергии . Том. 31. Женева: Организация Объединенных Наций. OCLC 840480538 .
- ^ Багрянский, П.А.; Шалашов А.Г.; Господиков, Е.Д.; Лизунов А.А.; Максимов В.В.; Приходько В.В.; Солдаткина Е.И.; Соломахин А.Л.; Яковлев Д.В. (18 мая 2015 г.). «Трехкратное увеличение объемной электронной температуры плазменных разрядов в магнитно-зеркальном устройстве». Письма о физических отзывах . 114 (20): 205001. arXiv : 1411.6288 . Бибкод : 2015PhRvL.114t5001B . doi : 10.1103/physrevlett.114.205001 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 26047233 . S2CID 118484958 .
- ^ Фрейдберг, Джеффри П. (2007). Физика плазмы и термоядерная энергия . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521851077 .
- ^ Долан, Томас Дж., изд. (2013). Технология магнитного синтеза . Конспект лекций по энергетике. Том. 19. Лондон, Англия: Спрингер Лондон. стр. 30–40. дои : 10.1007/978-1-4471-5556-0 . ISBN 978-1447155553 . ISSN 2195-1284 .
- ^ Д. А. Сазерленд, Т. Р. Джарбо и др., «Динамомак: усовершенствованная концепция реактора-сферомака с приводом тока навязанного динамо-машины и технологиями ядерной энергетики следующего поколения», Fusion Engineering and Design, Том 89, выпуск 4, апрель 2014 г., стр. 412–425.
- ^ Джарбо, TR и др. «Формирование сферомаков методом устойчивой индуктивной спиральной инъекции». Письма о физическом обзоре 97.11 (2006): 115003
- ^ Джарбо, TR и др. «Последние результаты эксперимента HIT-SI». Ядерный синтез 51.6 (2011): 063029
- ^ Наколлс, Джон; Вуд, Лоуэлл; Тиссен, Альберт; Циммерман, Джордж (1972). «Лазерное сжатие материи до сверхвысоких плотностей: термоядерные (CTR) применения». Природа . 239 (5368): 139–142. Бибкод : 1972Natur.239..139N . дои : 10.1038/239139a0 . S2CID 45684425 .
- ^ Террелл, Артур (2021). Как построить звезду: наука о ядерном синтезе и стремление использовать его силу . Место публикации не указано: Weidenfeld & Nicolson. ISBN 978-1474611596 . OCLC 1048447399 .
- ^ Тио, YCF (1 апреля 2008 г.). «Состояние программы США по магнитоинерционному синтезу» . Физический журнал: серия конференций . 112 (4). Издание IOP: 042084. Бибкод : 2008JPhCS.112d2084T . дои : 10.1088/1742-6596/112/4/042084 . ISSN 1742-6596 .
- ^ Шарп, В.М.; и др. (2011). Инерционный синтез, управляемый интенсивными пучками тяжелых ионов (PDF) . Материалы конференции по ускорителям частиц 2011 г. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США. п. 1386. Архивировано из оригинала (PDF) 26 ноября 2017 г. Проверено 3 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Сейфе, Чарльз (2008). Солнце в бутылке: странная история термоядерного синтеза и наука принятия желаемого за действительное . Нью-Йорк: Викинг. ISBN 978-0670020331 . OCLC 213765956 .
- ^ Jump up to: а б Филлипс, Джеймс (1983). «Магнитный синтез» . Лос-Аламосская наука : 64–67. Архивировано из оригинала 23 декабря 2016 г. Проверено 4 апреля 2013 г.
- ^ «Эксперименты с Z-пинчем потока» . Аэронавтика и космонавтика . 7 ноября 2014 года . Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ «Зап Энергия» . Зап Энергия. Архивировано из оригинала 13 февраля 2020 г. Проверено 13 февраля 2020 г.
- ^ "Совет директоров" . ЗАП ЭНЕРГИЯ . Проверено 8 сентября 2020 г.
- ^ «Chevron объявляет об инвестициях в стартап Zap Energy, занимающийся ядерным синтезом» . Энергетические технологии | Новости энергетики и анализ рынка . 13 августа 2020 г. . Проверено 8 сентября 2020 г.
- ^ Шривастава, Кришна М.; Вяс, Д.Н. (1982). «Нелинейный анализ устойчивости винтового зажима». Астрофизика и космическая наука . 86 (1). Спрингер Природа: 71–89. Бибкод : 1982Ap&SS..86...71S . дои : 10.1007/bf00651831 . ISSN 0004-640X . S2CID 121575638 .
- ^ Райдер, Тодд Х. (1995). «Общая критика термоядерных систем с инерционно-электростатическим удержанием». Физика плазмы . 2 (6). Издательство АИП: 1853–1872 гг. Бибкод : 1995PhPl....2.1853R . дои : 10.1063/1.871273 . hdl : 1721.1/29869 . ISSN 1070-664X . S2CID 12336904 .
- ^ Клайнс, Том (14 февраля 2012 г.). «Мальчик, который играл с Fusion» . Популярная наука . Проверено 3 августа 2019 г.
- ^ Патент США 5,160,695, Роберт В. Бассар, «Метод и устройство для создания и управления реакциями ядерного синтеза», выдан 3 ноября 1992 г.
- ^ Таччетти, Дж. М.; Интратор, ТП; Вурден, Джорджия; Чжан, Ю.Ю.; Арагонес, Р.; Ассмус, ПН; Бас, СМ; Кэри, К.; де Врис, SA; Фиенуп, WJ; Фурно, И. (25 сентября 2003 г.). «FRX-L: Плазменный инжектор с обращенным полем конфигурации для синтеза намагниченных мишеней» . Обзор научных инструментов . 74 (10): 4314–4323. Бибкод : 2003RScI...74.4314T . дои : 10.1063/1.1606534 . ISSN 0034-6748 .
- ^ Сюй, Южная Каролина; Ого, Ти Джей; Брокингтон, С.; Кейс, А.; Кассибри, Джей Ти; Каган, Г.; Мессер, С.Дж.; Станик, М.; Тан, X.; Уэлч, доктор медицинских наук; Уизерспун, Флорида (2012). «Сферически имплозивные плазменные лайнеры как движущая сила магнитоинерционного синтеза» . Транзакции IEEE по науке о плазме . 40 (5): 1287–1298. Бибкод : 2012ITPS...40.1287H . дои : 10.1109/TPS.2012.2186829 . ISSN 1939-9375 . S2CID 32998378 .
- ^ Jump up to: а б Клайнс, Том (2020). «5 великих идей термоядерной энергетики: стартапы, университеты и крупные компании соперничают за коммерциализацию термоядерного реактора» . IEEE-спектр . 57 (2): 30–37. дои : 10.1109/MSPEC.2020.8976899 . ISSN 0018-9235 . S2CID 211059641 .
- ^ Нагамине 2003 .
- ^ Нагамин, К. (2007). Введение в мюонную науку . Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521038201 . OCLC 124025585 .
- ^ Барамсай, Баярдадрах; Беньо, Тереза; Форсли, Лоуренс; Стейнец, Брюс (27 февраля 2022 г.). «Новый путь НАСА к термоядерной энергии» . IEEE-спектр .
- ^ Стейнец, Брюс М.; Беньо, Тереза Л.; Хаит, Арнон; Хендрикс, Роберт С.; Форсли, Лоуренс П.; Барамсай, Баярбадрах; Угоровский, Филип Б.; Бекс, Майкл Д.; Сосны, Владимир; Пайнс, Марианна; Мартин, Ричард Э.; Пенни, Николас; Фралик, Гюстав К.; Сандифер, Карл Э. (20 апреля 2020 г.). «Новые ядерные реакции, наблюдаемые в дейтерированных металлах, облученных тормозным излучением» . Физический обзор C . 101 (4): 044610. Бибкод : 2020PhRvC.101d4610S . дои : 10.1103/physrevc.101.044610 . S2CID 219083603 – через APS.
- ^ «Физика плазмы». Объявления о правительственных отчетах . 72 : 194. 1972.
- ^ Катвала, Амит (16 февраля 2022 г.). «DeepMind обучила ИИ управлять ядерным синтезом» . Проводной . ISSN 1059-1028 . Проверено 17 февраля 2022 г.
- ^ Катвала, Амит. «DeepMind обучила ИИ управлять ядерным синтезом» . Проводной .
- ^ Майли, Джордж Х. (2013). Инерционный электростатический синтез (IEC): основы и приложения . Мурали, С. Крупакар. Дордрехт: Спрингер. ISBN 978-1461493389 . OCLC 878605320 .
- ^ Кункель, ВБ (1981). «Инжекция нейтрального пучка». В Теллере, Э. (ред.). Слияние . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. ISBN 978-0126852417 .
- ^ Эркманн, В; Гаспарино, Ю (1 декабря 1994 г.). «Электронно-циклотронный резонансный нагрев и возбуждение тока в тороидальной термоядерной плазме» . Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 36 (12): 1869–1962. Бибкод : 1994PPCF...36.1869E . дои : 10.1088/0741-3335/36/12/001 . ISSN 0741-3335 . S2CID 250897078 .
- ^ Оно, Ю.; Танабэ, Х.; Ямада, Т.; Ги, К.; Ватанабэ, Т.; Ий, Т.; Грязневич М.; Сканнелл, Р.; Конвей, Н.; Кроули, Б.; Майкл, К. (1 мая 2015 г.). «Мощный нагрев магнитного пересоединения в экспериментах по слиянию токамаков» . Физика плазмы . 22 (5): 055708. Бибкод : 2015PhPl...22e5708O . дои : 10.1063/1.4920944 . hdl : 1885/28549 . ISSN 1070-664X .
- ^ Ямада, М.; Чен, Л.-Дж.; Йо, Дж.; Ван, С.; Фокс, В.; Хара-Альмонте, Дж.; Джи, Х.; Дотон, В.; Ле, А.; Берч, Дж.; Джайлз, Б. (6 декабря 2018 г.). «Двухжидкостная динамика и энергетика асимметричного магнитного пересоединения в лабораторной и космической плазме» . Природные коммуникации . 9 (1): 5223. Бибкод : 2018NatCo...9.5223Y . дои : 10.1038/s41467-018-07680-2 . ISSN 2041-1723 . ПМК 6283883 . ПМИД 30523290 .
- ^ Макгуайр, Томас. Нагрев плазмы для термоядерного синтеза с использованием колебаний магнитного поля. ТОО «Бейкер Боттс», правопреемник. Выдано: 02.04.14, Патент 14/243,447. Н-ная печать.
- ^ «На пути к термоядерному реактору» , Nuclear Fusion , IOP Publishing Ltd, 2002, doi : 10.1887/0750307056/b888c9 , ISBN 0750307056 , получено 12 декабря 2021 г.
- ^ Пирсон, Ричард Дж; Такеда, Шутаро (2020), «Обзор подходов к термоядерной энергии» , Коммерциализация термоядерной энергии , IOP Publishing, doi : 10.1088/978-0-7503-2719-0ch2 , ISBN 978-0750327190 , S2CID 234561187 , получено 12 декабря 2021 г.
- ^ Лабик, Джордж; Браун, Том; Джонсон, Дэйв; Помфри, Нил; Страттон, Брентли; Виола, Майкл; Зарнсторф, Майкл; Дуко, Майк; Эдвардс, Джон; Коул, Майк; Лазарь, Эд (2007). «Проектирование и установка внешних контуров магнитного потока в вакуумном сосуде для эксперимента в Национальном компактном стеллараторе» . 2007 22-й симпозиум IEEE по термоядерной технике . стр. 1–3. дои : 10.1109/FUSION.2007.4337935 . ISBN 978-1424411931 . S2CID 9298179 .
- ^ Пак, Джеён; Кралл, Николас А.; Зик, Пол Э.; Офферманн, Дастин Т.; Скилликорн, Майкл; Санчес, Эндрю; Дэвис, Кевин; Олдерсон, Эрик; Лапента, Джованни (1 июня 2014 г.). «Удержание электронов высоких энергий в конфигурации магнитного узла». Физический обзор X . 5 (2): 021024.arXiv : 1406.0133 . Бибкод : 2015PhRvX...5b1024P . дои : 10.1103/PhysRevX.5.021024 . S2CID 118478508 .
- ^ Мотт-Смит, HM; Ленгмюр, Ирвинг (1 сентября 1926 г.). «Теория коллекторов в газовых разрядах». Физический обзор . 28 (4). Американское физическое общество (APS): 727–763. Бибкод : 1926PhRv...28..727M . дои : 10.1103/physrev.28.727 . ISSN 0031-899X .
- ^ Эсарей, Эрик; Райд, Салли К.; Спрэнгл, Филипп (1 сентября 1993 г.). «Нелинейное томсоновское рассеяние интенсивных лазерных импульсов на пучках и плазме». Физический обзор E . 48 (4). Американское физическое общество (APS): 3003–3021. Бибкод : 1993PhRvE..48.3003E . дои : 10.1103/physreve.48.3003 . ISSN 1063-651X . ПМИД 9960936 .
- ^ Кантор, М. Ю; Донне, AJH; Джасперс, Р.; ван дер Мейден, HJ (26 февраля 2009 г.). «Система рассеяния Томсона на токамаке TEXTOR с использованием многопроходной конфигурации лазерного луча» . Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 51 (5): 055002. Бибкод : 2009PPCF...51e5002K . дои : 10.1088/0741-3335/51/5/055002 . ISSN 0741-3335 . S2CID 123495440 .
- ^ Цульфанидис, Николас (1995). Измерение и обнаружение радиации . Библиотечный Бытие. Вашингтон, округ Колумбия: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1560323174 .
- ^ Нолл, Гленн Ф. (2010). Обнаружение и измерение радиации (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли. ISBN 978-0470131480 . OCLC 612350364 .
- ^ Лармор, Джозеф (1 января 1897 г.). «IX. Динамическая теория электрической и светоносной среды. Часть III. Связь с материальными средами» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия А, содержащая статьи математического или физического характера . 190 : 205–300. Бибкод : 1897RSPTA.190..205L . дои : 10.1098/rsta.1897.0020 .
- ^ Стотт П.Е., Горини Дж., Прандони П., Синдони Э., ред. (1998). Диагностика экспериментальных реакторов термоядерного синтеза 2 . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-1461553533 . OCLC 828735433 .
- ^ Исияма, Синтаро; Муто, Ясуши; Като, Ясуёси; Нисио, Сатоши; Хаяси, Такуми; Номото, Ясунобу (1 марта 2008 г.). «Исследование выработки электроэнергии паровой, гелиевой и сверхкритической турбиной CO2 в прототипе термоядерного энергетического реактора» . Прогресс в атомной энергетике . Инновационные ядерно-энергетические системы для устойчивого развития мира. Материалы Второго международного симпозиума COE-INES, INES-2, 26–30 ноября 2006 г., Иокогама, Япония. 50 (2): 325–332. дои : 10.1016/j.pnucene.2007.11.078 . ISSN 0149-1970 .
- ^ Анклам, Т.; Саймон, Эй Джей; Пауэрс, С.; Мейер, WR (2 декабря 2010 г.). «ЖИЗНЬ: Аргументы в пользу ранней коммерциализации термоядерной энергии» (PDF) . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса, LLNL-JRNL-463536. Архивировано из оригинала (PDF) 4 сентября 2015 г. Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Ханаор, ДАХ; Колб, МХХ; Ган, Ю.; Камла, М.; Книттер, Р. (2014). «Растворный синтез смешанофазных материалов в системе Li 2 TiO 3 -Li 4 SiO 4 ». Журнал ядерных материалов . 456 : 151–161. arXiv : 1410.7128 . Бибкод : 2015JNuM..456..151H . дои : 10.1016/j.jnucmat.2014.09.028 . S2CID 94426898 .
- ^ Барр, Уильям Л.; Мойр, Ральф В. (1 января 1983 г.). «Результаты испытаний плазменных преобразователей прямого действия» . Ядерные технологии – термоядерный синтез . 3 (1): 98–111. Бибкод : 1983NucTF...3...98B . дои : 10.13182/FST83-A20820 . ISSN 0272-3921 .
- ^ Бут, Уильям (9 октября 1987 г.). «Нафталин Fusion стоимостью 372 миллиона долларов». Наука . 238 (4824): 152–155. Бибкод : 1987Sci...238..152B . дои : 10.1126/science.238.4824.152 . ПМИД 17800453 .
- ^ Град, Гарольд (2016). Сдерживание в плазменных системах с выступами (классическое переиздание) . Забытые книги. ISBN 978-1333477035 . OCLC 980257709 .
- ^ Ли, Крис (22 июня 2015 г.). «Магнитное зеркало обещает термоядерный синтез» . Арс Техника . Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Пфальцнер, Сюзанна (2006). Введение в термоядерный синтез с инерционным удержанием . Нью-Йорк: Тейлор и Фрэнсис/CRC Press. ISBN 1420011847 . OCLC 72564680 .
- ^ Торсон, Тимоти А. (1996). Характеристика потока ионов и термоядерной реактивности сферически сходящегося ионного фокуса . Университет Висконсина, Мэдисон.
- ^ Барнс, округ Колумбия; Небель, РА (июль 1998 г.). «Устойчивые, тепловые равновесные, сферические колебания плазмы большой амплитуды в устройствах электростатического удержания» . Физика плазмы . 5 (7): 2498–2503. Бибкод : 1998PhPl....5.2498B . дои : 10.1063/1.872933 . ISSN 1070-664X .
- ^ Хеддич, Джон; Боуден-Рид, Ричард; Хачан, Джо (октябрь 2015 г.). «Сплав в инерционном электростатическом удерживающем устройстве с магнитно-экранированной сеткой». Физика плазмы . 22 (10): 102705. arXiv : 1510.01788 . Бибкод : 2015PhPl...22j2705H . дои : 10.1063/1.4933213 . ISSN 1070-664X .
- ^ Карр, М.; Хачан, Дж. (2013). «Смещенный зондовый анализ образования потенциальной ямы только в электронном магнитном поле Поливелла с низкой бета-версией» . Физика плазмы . 20 (5): 052504. Бибкод : 2013PhPl...20e2504C . дои : 10.1063/1.4804279 .
- ^ Зиканд, Пол; Вольберг, Рэндалл (2017). Корпорация Fusion One (PDF) . Корпорация Fusion One.
- ^ Ацени, Стефано; Мейер-тер-Вен, Юрген (3 июня 2004 г.). Физика инерционного синтеза: взаимодействие пучков с плазмой, гидродинамика, горячая плотная материя . ОУП Оксфорд. стр. 12–13. ISBN 978-0191524059 .
- ^ Веларде, Гильермо; Мартинес-Валь, Хосе Мария; Ронен, Игаль (1993). Ядерный синтез путем инерционного удержания: всеобъемлющий трактат . Бока-Ратон; Анн-Арбор; Лондон: CRC Press. ISBN 978-0849369261 . OCLC 468393053 .
- ^ Иийоши, А; Момота, Х.; Мотодзима, О.; и др. (октябрь 1993 г.). «Инновационное производство энергии в термоядерных реакторах» . Национальный институт термоядерной науки NIFS : 2–3. Бибкод : 1993iepf.rept.....I . Архивировано из оригинала 4 сентября 2015 г. Проверено 14 февраля 2012 г.
- ^ «Ядерный синтез: ВЯА – Всемирная ядерная ассоциация» . www.world-nuclear.org . Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ Рольф, AC (1999). «Опыт удаленного управления JET» (PDF) . Ядерная энергия . 38 (5): 6. ISSN 0140-4067 . Проверено 10 апреля 2012 г.
- ^ Саван, Мэн; Зинкл, С.Дж.; Шеффилд, Дж. (2002). «Влияние удаления трития и переработки He-3 на параметры повреждения структуры в термоядерной системе D – D» . Термоядерная инженерия и дизайн . 61–62: 561–567. Бибкод : 2002FusED..61..561S . дои : 10.1016/s0920-3796(02)00104-7 . ISSN 0920-3796 .
- ^ Дж. Кеснер, Д. Гарнье, А. Хансен, М. Мауэль и Л. Бромберг, Nucl Fusion 2004; 44, 193
- ^ Jump up to: а б Невинс, WM (1 марта 1998 г.). «Обзор требований к локализации современных видов топлива» . Журнал термоядерной энергетики . 17 (1): 25–32. Бибкод : 1998JFuE...17...25N . дои : 10.1023/A:1022513215080 . ISSN 1572-9591 . S2CID 118229833 .
- ^ фон Мёллендорф, Ульрих; Гоэл, Бальбир, ред. (1989). Новые системы ядерной энергетики 1989 г.: материалы Пятой Международной конференции по новым системам ядерной энергии, Карлсруэ, Франция, Германия, 3–6 июля 1989 г. Сингапур: World Scientific. ISBN 981-0200102 . ОСЛК 20693180 .
- ^ Фельдбахер, Райнер; Хайндлер, Манфред (1988). «Основные данные сечения безнейтронного реактора». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел А: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 271 (1): 55–64. Бибкод : 1988NIMPA.271...55F . дои : 10.1016/0168-9002(88)91125-4 . ISSN 0168-9002 .
- ^ «Ядерный синтез: эксперимент с лазерным лучом дает захватывающие результаты» . LiveScience.com . 8 октября 2013 г.
- ^ «Достигнута рекордная скорость синтеза протона и бора - FuseNet» . www.fusenet.eu . Архивировано из оригинала 2 декабря 2014 г. Проверено 26 ноября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Робертс, Дж. Т. Адриан (1981). Конструкционные материалы в ядерно-энергетических системах . Бостон, Массачусетс: Springer US. ISBN 978-1468471960 . OCLC 853261260 .
- ^ «Дорожная карта показывает путь к термоядерному синтезу» . Инженер . 9 сентября 2021 г. . Проверено 17 сентября 2021 г.
- ^ Клю, Р.Л. «Металлы в среде ядерного синтеза». Материаловедение . 99 : 39–42.
- ^ Издательство Анже (2016). Взаимодействие атомарного водорода с материалами, используемыми для обращенной к плазме стенки термоядерных устройств (докторская степень). Любляна: [А. Издательство]. OCLC 958140759 .
- ^ Маккракен, генеральный директор (1997). «Взаимодействие с поверхностью плазмы в устройствах управляемого термоядерного синтеза» . Ядерный синтез . 37 (3): 427–429. дои : 10.1088/0029-5515/37/3/413 . ISSN 0029-5515 . S2CID 250776874 .
- ^ Миодушевски, Питер (2000), «Рециркуляция водорода и уравновешивание стенок в термоядерных устройствах» , Рециркуляция водорода в плазменных материалах , Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 195–201, номер документа : 10.1007/978-94-011-4331-8_23 , ISBN 978-0792366300 , получено 13 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Неманич, Винченц (2019). «Барьеры для проникновения водорода: основные требования, выбор материалов, методы нанесения и оценка качества» . Ядерные материалы и энергетика . 19 : 451–457. Бибкод : 2019NMEne..19..451N . дои : 10.1016/j.nme.2019.04.001 . ISSN 2352-1791 .
- ^ «American Elements создает окно обнаружения для термоядерного реактора EPFL» . Американские элементы . Проверено 16 февраля 2023 г.
- ^ Молодик А. и др. «Разработка и крупносерийное производство сверхпроводящих проводов YBa2Cu3O7 с чрезвычайно высокой плотностью тока для термоядерного синтеза». Научные отчеты 11.1 (2021 г.): 1–11.
- ^ Jump up to: а б «Тепловая реакция наноструктурированного вольфрама». Шин Кадзита и др., январь 2014 г., Nuclear Fusion 54 (2014) 033005 (10 стр.)
- ^ Ной, Р.; и др. (2005). «Вольфрам: вариант для компонентов дивертора и основной камеры, обращенных к плазме, в будущих термоядерных устройствах». Ядерный синтез . 45 (3): 209–218. Бибкод : 2005NucFu..45..209N . дои : 10.1088/0029-5515/45/3/007 . S2CID 56572005 .
- ^ Филиппс, В.; и др. (2011). «Вольфрам как материал для плазменных компонентов термоядерных устройств». Журнал ядерных материалов . 415 (1): С2 – С9. Бибкод : 2011JNuM..415S...2P . дои : 10.1016/j.jnucmat.2011.01.110 .
- ^ Ной, Р.; и др. (2016). «Передовые вольфрамовые материалы для плазменных компонентов DEMO и термоядерных электростанций». Термоядерная инженерия и дизайн . 109–111: 1046–1052. Бибкод : 2016FusED.109.1046N . дои : 10.1016/j.fusengdes.2016.01.027 . hdl : 11858/00-001M-0000-002B-3142-7 .
- ^ Коэнен, JW (2020). «Разработка термоядерных материалов в Forschungszentrum Jülich». Передовые инженерные материалы . 22 (6): 1901376. doi : 10.1002/adem.201901376 .
- ^ Брезэнсек, С.; и др. (2 декабря 2021 г.). «Взаимодействие плазмы с поверхностью в стеллараторе W7-X: выводы, сделанные по результатам работы с графитовыми компонентами, обращенными к плазме» . Ядерный синтез . 62 (1): 016006. doi : 10.1088/1741-4326/ac3508 . S2CID 240484560 .
- ^ Хёдл, Сет А. (2022). «Получение социальной лицензии на термоядерную энергию» . Физика плазмы . 29 (9): 092506. Бибкод : 2022PhPl...29i2506H . дои : 10.1063/5.0091054 . ISSN 1070-664X . S2CID 252454077 .
- ^ Jump up to: а б с Маккракен, Гарри; Стотт, Питер (2012). Термоядерный синтез: энергия Вселенной . Академическая пресса. стр. 198–199. ISBN 978-0123846563 . Проверено 18 августа 2012 г.
- ^ Дулон, Криста (2012). «Кто боится ИТЭР?» . iter.org . Архивировано из оригинала 30 ноября 2012 г. Проверено 18 августа 2012 г.
- ^ Анджело, Джозеф А. (2004). Ядерные технологии . Издательская группа Гринвуд. п. 474. ИСБН 978-1573563369 . Проверено 18 августа 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Брунелли, Б.; Кнопфель, Хайнц, ред. (1990). Безопасность, воздействие на окружающую среду и экономические перспективы ядерного синтеза . Нью-Йорк: Пленум Пресс. ISBN 978-1461306191 . OCLC 555791436 .
- ^ Jump up to: а б Хамахер, Т.; Брэдшоу, AM (октябрь 2001 г.). «Термоядерный синтез как источник энергии будущего: последние достижения и перспективы» (PDF) . Мировой энергетический совет. Архивировано из оригинала (PDF) 6 мая 2004 г.
- ^ Промежуточный сводный отчет об анализе инцидента на БАКе 19 сентября 2008 г. (PDF) . ЦЕРН. 2008.
- ^ Петерсон, Том (ноябрь 2008 г.). «Объясните это за 60 секунд: закалка магнита» . Журнал «Симметрия» . Фермилаб / SLAC . Проверено 15 февраля 2013 г.
- ^ Петранджели, Джанни (2006). Ядерная безопасность . Баттерворт-Хайнеманн. п. 430. ИСБН 978-0750667234 .
- ^ Jump up to: а б Классенс, Мишель (2019). ИТЭР: гигантский термоядерный реактор: возвращение Солнца на Землю . Чам: Спрингер. ISBN 978-3030275815 . OCLC 1124925935 .
- ^ Jump up to: а б Гонсалес де Висенте, Сехила М.; Смит, Николас А.; Эль-Гебали, Лейла; Чиатталья, Серджио; Ди Пейс, Луиджи; Гилберт, Марк; Мандоки, Роберт; Розанваллон, Сандрин; Сомея, Ёдзи; Тобита, Кенджи; Торси, Дэвид (1 августа 2022 г.). «Обзор обращения с радиоактивными отходами термоядерных установок: ИТЭР, демонстрационные машины и электростанции» . Ядерный синтез . 62 (8): 085001. Бибкод : 2022NucFu..62h5001G . дои : 10.1088/1741-4326/ac62f7 . ISSN 0029-5515 . S2CID 247920590 .
- ^ Хармс, А.А.; Шепф, Клаус Ф.; Кингдон, Дэвид Росс (2000). Принципы термоядерной энергетики: введение в термоядерную энергию для студентов, изучающих естественные и технические науки . Всемирная научная. ISBN 978-9812380333 .
- ^ Караяннис, Элиас Г.; Дрейпер, Джон; Ифтимие, Ион А. (2020). «Диффузия ядерного синтеза: теория, политика, практика и политические перспективы» . Транзакции IEEE по инженерному менеджменту . 69 (4): 1237–1251. дои : 10.1109/TEM.2020.2982101 . ISSN 1558-0040 . S2CID 219001461 .
- ^ Маркандья, Анил; Уилкинсон, Пол (2007). «Производство электроэнергии и здоровье» . Ланцет . 370 (9591): 979–990. дои : 10.1016/S0140-6736(07)61253-7 . ПМИД 17876910 . S2CID 25504602 . Проверено 21 февраля 2018 г.
- ^ Николай, ТЭГ; Дэвис, ТП; Федеричи, Ф.; Леланд, Дж.; Патель, бакалавр наук; Винсент, К.; Уорд, Шотландия (1 февраля 2021 г.). «Пересмотр роли ядерного синтеза в энергетической структуре, основанной на возобновляемых источниках энергии» . Энергетическая политика . 149 : 112043. arXiv : 2101.05727 . Бибкод : 2021EnPol.14912043N . doi : 10.1016/j.enpol.2020.112043 . ISSN 0301-4215 . S2CID 230570595 .
- ^ Ченг, ET; Мурога, Такео (2001). «Повторное использование сплавов ванадия в энергетических реакторах» . Технология синтеза . 39 (2П2): 981–985. Бибкод : 2001FuTec..39..981C . дои : 10.13182/fst01-a11963369 . ISSN 0748-1896 . S2CID 124455585 .
- ^ Штрекерт, Х.Х.; Шульц, КР; Сагер, GT; Кантнр, Р.Д. (1 декабря 1996 г.). «Концептуальный проект целевой камеры низкой активации и компонентов для национальной установки зажигания» . Технология синтеза . 30 (3П2А): 448–451. Бибкод : 1996FuTec..30..448S . CiteSeerX 10.1.1.582.8236 . дои : 10.13182/FST96-A11962981 . ISSN 0748-1896 .
- ^ Jump up to: а б с д Р. Дж. Голдстон, А. Глейзер, А. Ф. Росс: «Риски распространения термоядерной энергии: тайное производство, скрытое производство и прорыв». Архивировано 27 февраля 2014 г. в Wayback Machine ; 9-е Техническое совещание МАГАТЭ по безопасности термоядерных электростанций (доступен бесплатно, 2013 г.) и Глейзер, А.; Голдстон, Р.Дж. (2012). «Риски распространения энергии магнитного термоядерного синтеза: тайное производство, скрытое производство и побег». Ядерный синтез . 52 (4). 043004. Бибкод : 2012NucFu..52d3004G . дои : 10.1088/0029-5515/52/4/043004 . S2CID 73700489 .
- ^ Jump up to: а б Энглерт, Матиас; Франческини, Джорджо; Либерт, Вольфганг (2011). Сильные источники нейтронов – Как справиться с возможностями производства оружейных материалов, используя источники нейтронов термоядерного синтеза и расщепления? (PDF) . 7-й семинар INMM/Esarda, Экс-ан-Прованс. Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2014 г.
- ^ «Энергия для будущих столетий» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2011 г. Проверено 22 июня 2013 г.
- ^ Кристиан, Эрик; и др. «Космикопия» . НАСА. Архивировано из оригинала 6 ноября 2011 г. Проверено 20 марта 2009 г.
- ^ Слияние для энергии. «Слияние энергии – привнесение силы Солнца на Землю» . f4e.europa.eu . Архивировано из оригинала 29 ноября 2019 г. Проверено 17 июля 2020 г.
- ^ «Управляющий совет ИТЭР переносит график на пять лет назад и урезает бюджет». Физика сегодня (6). 2016. дои : 10.1063/pt.5.029905 . ISSN 1945-0699 .
- ^ Крамер, Дэвид (2018). «ИТЭР оспаривает смету расходов Министерства энергетики на термоядерный проект» . Физика сегодня (4). дои : 10.1063/PT.6.2.20180416a .
- ^ «Краткое описание Шестой рамочной программы» (PDF) . ec.europa.eu . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Марграф, Рэйчел. «Краткая история финансирования термоядерной энергетики в США» . Проверено 21 июля 2021 г.
- ^ DOE/CF-0167 – Бюджетный запрос Министерства энергетики Конгресса на 2021 финансовый год, краткий обзор бюджета, февраль 2020 г. https://www.energy.gov/sites/default/files/2020/02/f72/doe-fy2021-budget -in-brief_0.pdf Архивировано 18 июля 2021 г. в Wayback Machine.
- ^ Наттолл, Уильям Дж., изд. (2020). Коммерциализация термоядерной энергии: как малый бизнес меняет большую науку . Институт физики. ISBN 978-0750327176 . OCLC 1230513895 .
- ^ Консультативный комитет по наукам о термоядерной энергетике (2021 г.). Обеспечение будущего: термоядерный синтез и плазма (PDF) . Вашингтон: Департамент энергетических наук в области термоядерного синтеза. стр. ii.
- ^ Хелман, Кристофер. «Подпитываемый миллиардами долларов, ядерный синтез вступает в новую эпоху» . Форбс . Проверено 14 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Виндридж, Мелани. «Новая космическая гонка — это термоядерная энергия» . Форбс . Проверено 10 октября 2020 г.
- ^ Пирсон, Ричард Дж.; Такеда, Шутаро (2020), «Обзор подходов к термоядерной энергии» , Коммерциализация термоядерной энергии , IOP Publishing, doi : 10.1088/978-0-7503-2719-0ch2 , ISBN 978-0750327190 , S2CID 234561187 , получено 13 декабря 2021 г.
- ^ Пирсон, Ричард Дж.; Наттолл, Уильям Дж. (2020), «Пионеры коммерческого термоядерного синтеза» , Коммерциализация термоядерной энергии , IOP Publishing, doi : 10.1088/978-0-7503-2719-0ch7 , ISBN 978-0750327190 , S2CID 234528929 , получено 13 декабря 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Караяннис, Элиас Г.; Дрейпер, Джон; Ифтимие, Ион А. (2020). «Диффузия ядерного синтеза: теория, политика, практика и политические перспективы» . Транзакции IEEE по инженерному менеджменту . 69 (4): 1237–1251. дои : 10.1109/TEM.2020.2982101 . ISSN 0018-9391 . S2CID 219001461 .
- ^ Jump up to: а б «Белый дом нацелился на коммерческую термоядерную энергию» . www.aip.org . 25 апреля 2022 г. Проверено 3 мая 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Ли, Синг; Видел, Сор Хео. «Энергия ядерного синтеза – гигантский шаг человечества вперед» (PDF) . HPlasmafocus.net . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Кессель, CE; Бланшар, JP; Дэвис, А.; Эль-Гебали, Л.; Гонием, Н.; Хамрикхаус, PW; Маланг, С.; Меррилл, Би Джей; Морли, Северная Каролина; Нилсон, Г.Х.; Ренсинк, Мэн (1 сентября 2015 г.). «Научный центр термоядерного синтеза — решающий шаг на пути к термоядерной энергетике» . Наука и технология термоядерного синтеза . 68 (2): 225–236. Бибкод : 2015FuST...68..225K . дои : 10.13182/FST14-953 . ISSN 1536-1055 . ОСТИ 1811772 . S2CID 117842168 .
- ^ Jump up to: а б Менар, JE; Браун, Т.; Эль-Гебали, Л.; Бойер, М.; Каник, Дж.; Коллинг, Б.; Раман, Р.; Ван, З.; Чжай, Ю.; Бакстон, П.; Ковеле, Б. (1 октября 2016 г.). «Установки термоядерного синтеза и опытные установки на основе сферического токамака» . Ядерный синтез . 56 (10): 106023. Бибкод : 2016NucFu..56j6023M . дои : 10.1088/0029-5515/56/10/106023 . ISSN 0029-5515 . ОСТИ 1335165 . S2CID 125184562 .
- ^ Кардозо, Нью-Джерси Лопес (4 февраля 2019 г.). «Экономические аспекты освоения термоядерной энергетики: долина смерти и инновационный цикл» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 377 (2141): 20170444. Бибкод : 2019RSPTA.37770444C . дои : 10.1098/rsta.2017.0444 . ISSN 1364-503X . ПМИД 30967058 . S2CID 106411210 .
- ^ Суррей, Э. (4 февраля 2019 г.). «Инженерные задачи для демонстраторов ускоренного термоядерного синтеза» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 377 (2141): 20170442. Бибкод : 2019RSPTA.37770442S . дои : 10.1098/rsta.2017.0442 . ISSN 1364-503X . ПМК 6365852 . ПМИД 30967054 .
- ^ Цепочка поставок термоядерной промышленности: возможности и проблемы . Вашингтон, округ Колумбия: Ассоциация индустрии термоядерного синтеза. 2023.
- ^ Банаклоче, Сантакрус; Гамарра, Ана Р.; Лешон, Иоланда; Бустрео, Кьяра (15 октября 2020 г.). «Социально-экономические и экологические последствия появления Солнца на Земле: анализ устойчивости развертывания термоядерной электростанции» . Энергия . 209 : 118460. Бибкод : 2020Ene...20918460B . дои : 10.1016/j.energy.2020.118460 . ISSN 0360-5442 . S2CID 224952718 .
- ^ Кепке, Мэн (25 января 2021 г.). «Факторы, влияющие на коммерциализацию энергии инерционного термоядерного синтеза» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 379 (2189): 20200020. Бибкод : 2021RSPTA.37900020K . дои : 10.1098/rsta.2020.0020 . ISSN 1364-503X . ПМК 7741007 . ПМИД 33280558 .
- ^ Менар, JE; Бромберг, Л.; Браун, Т.; Берджесс, Т.; Дикс, Д.; Эль-Гебали, Л.; Джеррити, Т.; Голдстон, Р.Дж.; Гаврилюк, Р.Дж.; Кастнер, Р.; Кессель, К. (1 октября 2011 г.). «Перспективы пилотных установок на базе токамака, сферического токамака и стелларатора» . Ядерный синтез . 51 (10): 103014. Бибкод : 2011NucFu..51j3014M . дои : 10.1088/0029-5515/51/10/103014 . ISSN 0029-5515 . S2CID 55781189 .
- ^ Jump up to: а б Хиватари, Рёдзи; Гото, Такуя (19 марта 2019 г.). «Оценка термоядерной электростанции Токамак будет способствовать глобальной стабилизации климата в рамках Парижского соглашения» . Исследования плазмы и термоядерного синтеза . 14 : 1305047. Бибкод : 2019PFR....1405047H . дои : 10.1585/pfr.14.1305047 . ISSN 1880-6821 .
- ^ Национальные академии наук, техники и медицины (США). Комитет по стратегическому плану исследований горящей плазмы в США. Заключительный отчет Комитета по стратегическому плану исследований горящей плазмы в США . Вашингтон, округ Колумбия. ISBN 978-0309487443 . OCLC 1104084761 .
- ^ План сообщества по термоядерной энергии и открытию наук о плазме . Вашингтон, округ Колумбия: Процесс планирования сообщества Отдела физики плазмы Американского физического общества. 2020.
- ^ «Стратегическое планирование в области науки о плазме в США достигает решающей фазы» . www.aip.org . 7 апреля 2020 г. . Проверено 8 октября 2020 г.
- ^ Асмундссом, Джон; Уэйд, Уилл. «Ядерный синтез может спасти планету от климатической катастрофы» . Блумберг . Проверено 21 сентября 2020 г.
- ^ Майклс, Дэниел (6 февраля 2020 г.). «Стартапы Fusion вступают в реализацию многолетней мечты о чистой энергии» . Уолл Стрит Джорнал . ISSN 0099-9660 . Проверено 8 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д Хэндли, Малкольм К.; Слесински, Дэниел; Сюй, Скотт С. (10 июля 2021 г.). «Потенциальные ранние рынки термоядерной энергии» . Журнал термоядерной энергетики . 40 (2): 18. arXiv : 2101.09150 . дои : 10.1007/s10894-021-00306-4 . ISSN 0164-0313 . S2CID 231693147 .
- ^ Болл, Филип (17 ноября 2021 г.). «В погоне за термоядерной энергией» . Природа . 599 (7885): 352–366. дои : 10.1038/d41586-021-03401-w . ПМИД 34789909 . S2CID 244346561 .
- ^ «Историческое решение: продемонстрировать практический синтез в Калхэме» . Общий фьюжн . 16 июня 2021 г. . Проверено 18 июня 2021 г.
- ^ Холланд, Эндрю (15 июля 2021 г.). «Конгресс профинансирует программу распределения затрат по слиянию в принятом комитетом законопроекте об ассигнованиях» . Ассоциация индустрии фьюжн . Архивировано из оригинала 20 апреля 2023 г. Проверено 16 июля 2021 г.
- ^ Сайлер, Сэнди (31 мая 2023 г.). «Министерство энергетики объявляет награду Milestone в области государственно-частного партнерства» . Ассоциация индустрии фьюжн . Проверено 1 июня 2023 г.
- ^ Сюй, Скотт С. (5 мая 2023 г.). «Развитие термоядерной энергетики в США посредством государственно-частного партнерства» . Журнал термоядерной энергетики . 42 (1). дои : 10.1007/s10894-023-00357-9 . ISSN 0164-0313 . S2CID 258489130 .
- ^ Спангер, Лукас; Виттер, Дж. Скотт; Умштатт, Райан (2019). «Характеристика выхода на рынок термоядерной энергетики с помощью модели парка электростанций, основанной на агентах» . Обзоры энергетической стратегии . 26 : 100404. Бибкод : 2019EneSR..2600404S . дои : 10.1016/j.esr.2019.100404 . ISSN 2211-467X .
- ^ «Глобальные энергетические перспективы 2019» . Energy Insights – Mckinsey .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Николай, ТЭГ; Дэвис, ТП; Федеричи, Ф.; Лиланд, Дж. Э.; Патель, бакалавр наук; Винсент, К.; Уорд, Швейцария (февраль 2021 г.). «Пересмотр роли ядерного синтеза в энергетической структуре, основанной на возобновляемых источниках энергии». Энергетическая политика . 149 : 112043. arXiv : 2101.05727 . Бибкод : 2021EnPol.14912043N . doi : 10.1016/j.enpol.2020.112043 . S2CID 230570595 .
- ^ «Приведенная стоимость энергии + на 2023 год» . Лазард. 12 апреля 2023 г. с. 9. Архивировано из оригинала 27 августа 2023 г. (Ссылка для скачивания с надписью «Lazard's LCOE+ (апрель 2023 г.) (1) PDF — 1 МБ»)
- ^ Энтлер, Славомир; Горачек, Ян; Длоуи, Томас; Досталь, Вацлав (1 июня 2018 г.). «Приближение экономики термоядерной энергии» . Энергия . 152 : 489–497. Бибкод : 2018Ene...152..489E . дои : 10.1016/j.energy.2018.03.130 . ISSN 0360-5442 .
- ^ «Приведенная стоимость энергии и приведенная стоимость хранения, 2019 г.» . Lazard.com . Архивировано из оригинала 19 февраля 2023 г. Проверено 1 июня 2021 г.
- ^ Гриффитс, Томас; Пирсон, Ричард; Блюк, Майкл; Такеда, Сютаро (1 октября 2022 г.). «Коммерциализация термоядерного синтеза для энергетического рынка: обзор социально-экономических исследований» . Прогресс в энергетике . 4 (4): 042008. Бибкод : 2022PrEne...4d2008G . дои : 10.1088/2516-1083/ac84bf . ISSN 2516-1083 . S2CID 251145811 .
- ^ Кемблтон, Р.; Бустрео, К. (2022). «Перспективные исследования и разработки в области коммерциализации термоядерного синтеза» . Термоядерная инженерия и дизайн . 178 : 113069. Бибкод : 2022FusED.17813069K . дои : 10.1016/j.fusengdes.2022.113069 . ISSN 0920-3796 . S2CID 247338079 .
- ^ Отаке, Томоко (14 апреля 2023 г.). «Япония принимает национальную стратегию по ядерному синтезу, поскольку конкуренция усиливается» . Джапан Таймс . Проверено 19 апреля 2023 г.
- ^ Холланд, Эндрю (13 ноября 2020 г.). «Политические и коммерческие перспективы энергетики инерционного термоядерного синтеза» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 378 (2184): 20200008. Бибкод : 2020RSPTA.37800008H . дои : 10.1098/rsta.2020.0008 . ПМИД 33040662 . S2CID 222277887 .
- ^ Jump up to: а б «Безопасность в Fusion» . www.iaea.org . 28 мая 2021 г. . Проверено 1 июня 2021 г.
- ^ Слесински, Дэниел (28 января 2021 г.). «NRC проводит виртуальную общественную встречу по разработке вариантов нормативно-правовой базы для термоядерной энергетики» . Ассоциация индустрии фьюжн . Проверено 14 февраля 2021 г.
- ^ Слесински, Дэниел (30 марта 2021 г.). «СРН проводит второе виртуальное публичное собрание по разработке нормативно-правовой базы для термоядерной энергетики» . Ассоциация индустрии фьюжн . Проверено 10 апреля 2021 г.
- ^ Холланд, Эндрю (5 января 2021 г.). «Законодательство о слиянии подписано» . Ассоциация индустрии фьюжн . Проверено 14 февраля 2021 г.
- ^ Виндридж, Мелани. «Великобритания серьезно относится к Fusion: новый отчет о регулировании рекомендует пропорциональный и гибкий подход» . Форбс . Проверено 3 июня 2021 г.
- ^ Холланд, Эндрю (1 июня 2021 г.). «Совет по горизонтам регулирования Великобритании опубликовал отчет о регулировании термоядерной энергетики» . Ассоциация индустрии фьюжн . Архивировано из оригинала 20 апреля 2023 г. Проверено 21 июня 2021 г.
- ^ На пути к термоядерной энергетике: стратегия правительства Великобритании в области термоядерной энергетики (PDF) . Лондон, Великобритания: Правительство Великобритании, Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии. 2021.
- ^ «Правительство излагает концепцию развития в Великобритании коммерческой термоядерной энергии» . GOV.UK. Проверено 15 октября 2021 г.
- ^ «Правительство Великобритании публикует стратегию термоядерного синтеза – Nuclear Engineering International» . www.neimagazine.com . 5 октября 2021 г. . Проверено 15 октября 2021 г.
- ^ Холланд, Эндрю (14 апреля 2023 г.). «Решение NRC отделяет регулирование термоядерной энергетики от ядерного деления» . Ассоциация индустрии фьюжн . Проверено 19 апреля 2023 г.
- ^ «Новые законы приняты для укрепления энергетической безопасности и достижения чистого нуля» . GOV.UK. Проверено 10 ноября 2023 г.
- ^ «Гибкие страны: совместные рекомендации Великобритании, Японии и Канады по термоядерной энергии» . GOV.UK. Проверено 20 марта 2024 г.
- ^ «Собрание по термоядерному синтезу отмечает принятие Палатой представителей двухпартийного Закона о термоядерной энергетике» . Представитель США Дон Бейер . 29 февраля 2024 г. . Проверено 1 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Холланд, Эндрю. «Энергия термоядерного синтеза нуждается в разумном регулировании со стороны федерального правительства» . Вашингтон Таймс . Проверено 10 октября 2020 г.
- ^ Террелл, Артур (28 августа 2021 г.). «Гонка за то, чтобы ядерный синтез сыграл роль в чрезвычайной климатической ситуации» . Хранитель . Проверено 15 февраля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Клери, Дэниел (2014). Кусочек солнца: поиски термоядерной энергии . Нью-Йорк: не обращайте внимания на Дакворта. ISBN 978-1468310412 . OCLC 1128270426 .
- ^ «Сможет ли Китай опередить мир в области ядерного синтеза и чистой энергии?» . Китайский блог . Новости Би-би-си. 18 апреля 2018 года . Проверено 12 октября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б Караяннис, Элиас Г.; Дрейпер, Джон; Бханеджа, Балвант (2 октября 2020 г.). «На пути к термоядерной энергетике в контексте индустрии 5.0 и общества 5.0: призыв к созданию глобальной комиссии для принятия срочных мер по термоядерной энергетике» . Журнал экономики знаний . 12 (4): 1891–1904. дои : 10.1007/s13132-020-00695-5 . ISSN 1868-7873 . S2CID 222109349 .
- ^ Караяннис, Элиас Г.; Дрейпер, Джон (22 апреля 2021 г.). «Место мира в запуске сборки машины ИТЭР: Тематический анализ политических выступлений в крупнейшем в мире эксперименте научной дипломатии» . Мир и конфликт: журнал психологии мира . 27 (4): 665–668. дои : 10.1037/pac0000559 . ISSN 1532-7949 . S2CID 235552703 .
- ^ Ги, Кейи; Сано, Фуминори; Акимото, Кейго; Хиватари, Рёдзи; Тобита, Кенджи (2020). «Потенциальный вклад термоядерной энергетики в низкоуглеродное развитие в соответствии с Парижским соглашением и связанные с этим неопределенности» . Обзоры энергетической стратегии . 27 : 100432. Бибкод : 2020EneSR..2700432G . дои : 10.1016/j.esr.2019.100432 .
- ^ Николай, ТЭГ; Дэвис, ТП; Федеричи, Ф.; Леланд, Дж.; Патель, бакалавр наук; Винсент, К.; Уорд, Ш. (2021). «Пересмотр роли ядерного синтеза в энергетической структуре, основанной на возобновляемых источниках энергии» . Энергетическая политика . 149 : 112043. arXiv : 2101.05727 . Бибкод : 2021EnPol.14912043N . doi : 10.1016/j.enpol.2020.112043 . ISSN 0301-4215 . S2CID 230570595 .
- ^ Караяннис, Элиас; Дрейпер, Джон; Крамптон, Чарльз (2022). «Обзор термоядерной энергетики для решения проблемы изменения климата к 2050 году» . Журнал энергетики и развития . 47 (1).
- ^ «Национальные академии требуют создания экспериментальной установки по термоядерному синтезу» . Бюллетень ученых-атомщиков . 14 апреля 2021 г. Проверено 15 апреля 2021 г.
- ^ «США должны инвестировать в инфраструктуру термоядерной энергетики» . Вашингтонский экзаменатор . 13 июля 2021 г. Проверено 16 июля 2021 г.
- ^ «Агрессивная рыночная модель развития термоядерной энергетики в США» . Новости Массачусетского технологического института | Массачусетский технологический институт . 24 февраля 2021 г. . Проверено 26 февраля 2021 г.
- ^ Чо, Адриан (19 февраля 2021 г.). «Дорожная карта строительства термоядерной электростанции в США становится более четкой» . Наука . Проверено 06 марта 2021 г.
- ^ Крамер, Дэвид (10 марта 2021 г.). «Академии призывают государственно-частный сектор построить пилотную термоядерную электростанцию» . Физика сегодня . 2021 (2): 0310а. Бибкод : 2021ФТ..2021б.310. . дои : 10.1063/PT.6.2.20210310a . S2CID 243296520 .
- ^ «FIA поздравляет двухпартийное объединение Конгресса» . Ассоциация индустрии фьюжн . 19 февраля 2021 г. . Проверено 26 февраля 2021 г.
- ^ Фрис, Гилян де (15 декабря 2020 г.). «Экспертная комиссия утверждает следующий этап разработки ДЕМО» . www.euro-fusion.org . Проверено 16 февраля 2021 г.
- ^ «США и Япония объединяются для коммерциализации термоядерной энергии | Rigzone» . www.rigzone.com . Проверено 03 июля 2024 г.
- ^ «На COP28 Джон Керри представляет стратегию ядерного синтеза как источника чистой энергии» . АП Новости . 5 декабря 2023 г. . Проверено 8 декабря 2023 г.
- ^ Реншоу, Джарретт; Гарднер, Тимоти (10 апреля 2024 г.). «США и Япония объявляют о партнерстве для ускорения ядерного синтеза» . Рейтер .
- ^ Кэролайн (30 апреля 2024 г.). «G7 продвигает идею слияния на встрече министров климата, энергетики и окружающей среды» . Ассоциация индустрии фьюжн . Проверено 11 мая 2024 г.
- ^ «Великобритания и Канада объединяются, чтобы решить проблему нехватки термоядерного топлива» . Наука|Бизнес . Проверено 11 мая 2024 г.
- ^ «Правительство гонится за «искусственным солнцем» и инвестирует 866 миллионов долларов в разработку термоядерного реактора» . koreajoongangdaily.joins.com . 24 июля 2024 г. Проверено 27 июля 2024 г.
- ^ «Пересмотренная национальная стратегия демонстрации выработки электроэнергии на основе ядерного синтеза в 1930-е годы, объявленная министром экономики и безопасности Санаэ Такаити» Проверено Нихон Кейдзай Симбун (на японском языке, 19 июля 2024 г.). 27 июля 2024 г.
- ^ Хитер, Роберт Ф.; и др. «Часто задаваемые вопросы по традиционному термоядерному синтезу, раздел 2/11 (энергетика), часть 2/5 (экология)» . Fused.web.llnl.gov. Архивировано из оригинала 3 марта 2001 г. Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ Стадерманн, Фрэнк Дж. «Относительное содержание стабильных изотопов» . Лаборатория космических наук Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Архивировано из оригинала 20 июля 2011 г.
- ^ Онгена, Дж.; Ван Ост, Г. «Энергия будущих столетий» (PDF) . Лаборатория плазмофизики – Лаборатория физики плазмы Королевская военная школа – Королевская военная школа; Лаборатория физики Гентского университета. стр. Раздел III.Б. и таблица VI. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2011 г.
- ^ Исполнительный комитет ЭПС. «Важность европейских исследований в области термоядерной энергетики» . Европейское физическое общество. Архивировано из оригинала 8 октября 2008 г.
- ^ «Космическая тяга | Получишь термоядерный синтез и будешь путешествовать» . ИТЭР . Проверено 21 июня 2021 г.
- ^ Холланд, Эндрю (15 июня 2021 г.). «Финансирование термоядерного синтеза для космических двигателей» . Ассоциация индустрии фьюжн . Архивировано из оригинала 20 апреля 2023 г. Проверено 21 июня 2021 г.
- ^ Шульце, Норман Р.; Соединенные Штаты; Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства; Программа научно-технической информации (1991). Энергия термоядерного синтеза для космических миссий в 21 веке . Вашингтон, округ Колумбия; Спрингфилд, Вирджиния: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление, Программа научной и технической информации; [Продается Национальной службой технической информации [дистрибьютор. ОСЛК 27134218 .
- ^ «Принципы использования термоядерной энергии в космических двигателях». Энергия термоядерного синтеза в космическом движении . Прогресс космонавтики и воздухоплавания. Американский институт аэронавтики и астронавтики. 1 января 1995 г. стр. 1–46. дои : 10.2514/5.9781600866357.0001.0046 . ISBN 978-1563471841 . Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ Донн, Джефф (21 июня 2011 г.). «Утечки радиоактивного трития обнаружены на 48 ядерных объектах США» . Новости Эн-Би-Си . Архивировано из оригинала 11 ноября 2020 г. Проверено 4 июля 2023 г.
- ^ Абду, М.; и др. (2020). «Физико-технологические соображения дейтерий-тритиевого топливного цикла и условия самообеспеченности тритиевым топливом» . Ядерный синтез . 61 (1): 013001. doi : 10.1088/1741-4326/abbf35 . S2CID 229444533 .
- ^ Стикс, TH (1998). «Основные моменты ранних исследований стеллараторов в Принстоне» . Исследование спиральных систем .
- ^ Джонсон, Джон Л. (16 ноября 2001 г.). Эволюция теории стеллараторов в Принстоне (технический отчет). дои : 10.2172/792587 . ОСТИ 792587 .
- ^ Ирвин, Максвелл (2014). Атомная энергетика: очень краткое введение . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0199584970 . OCLC 920881367 .
- ^ Кусама, Ю. (2002), Стотт, Питер Э.; Вуттон, Алан; Горини, Джузеппе; Синдони, Элио (ред.), «Требования к диагностике при управлении усовершенствованными режимами токамака», Расширенная диагностика магнитного и инерционного синтеза , Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 31–38, doi : 10.1007/978-1-4419- 8696-2_5 , ISBN 978-1441986962
- ^ Менар, Ж.Э. (4 февраля 2019 г.). «Зависимость производительности компактного стационарного токамака от физических ограничений магнита и ядра» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 377 (2141): 20170440. Бибкод : 2019RSPTA.37770440M . дои : 10.1098/rsta.2017.0440 . ISSN 1364-503X . ПМК 6365855 . ПМИД 30967044 .
- ^ Кау, ПК (1999). «Установившаяся работа токамаков». Ядерный синтез . 39 (11): 1605–1607. дои : 10.1088/0029-5515/39/11/411 . ISSN 0029-5515 . S2CID 250826481 .
- ^ Ки, МЗ (1985). «Основные результаты исследований, связанных с лазерным синтезом, проведенных университетами Соединенного Королевства с использованием Центральной лазерной установки SERC в лаборатории Резерфорда Эпплтона». Ядерный синтез . 25 (9): 1351–1353. дои : 10.1088/0029-5515/25/9/063 . S2CID 119922168 .
- ^ Верларде, Г.; Карпентер – Сантамария, Рождество, ред. (2007). Ядерный синтез с инерционным удержанием: исторический подход его пионеров . Лондон: Foxwell & Davies (Великобритания). ISBN 978-1905868100 . OCLC 153575814 .
- ^ МакКинзи, Мэтью; Пейн, Кристофер Э. (2000). «Когда экспертная оценка терпит неудачу: корни провала Национального центра зажигания (NIF)» . Совет по защите национальных ресурсов . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ «Торе Супра» . Архивировано из оригинала 15 ноября 2012 г. Проверено 3 февраля 2016 г.
- ^ Смирнов, В.П. (30 декабря 2009 г.). «Фонд Токамак в СССР/России 1950–1990» (PDF ) Ядерный синтез . 50 (1):014003 дои : 10.1088/0029-5515/50/1/014003 . ISSN 0029-5515 . S2CID 17487157 .
- ^ YK Мартин Пэн, «Сферический тор, компактный синтез с низким выходом». Национальная лаборатория Ок-Ридж / FEDC-87/7 (декабрь 1984 г.)
- ^ Jump up to: а б Сайкс, Алан (1997). «Высокое значение β, создаваемое путем инжекции нейтрального луча в сферический токамак START (Малый токамак с плотным аспектным соотношением)» . Физика плазмы . 4 (5): 1665–1671. Бибкод : 1997PhPl....4.1665S . дои : 10.1063/1.872271 . ISSN 1070-664X .
- ^ Браамс, CM; Стотт, ЧП (2002). Ядерный синтез: полвека исследований термоядерного синтеза с магнитным удержанием . Институт физики Паб. ISBN 978-0367801519 . OCLC 1107880260 .
- ^ Джарвис, Онтарио (16 июня 2006 г.). «Нейтронные измерения в ходе предварительного тритиевого эксперимента в JET (приглашено)». Обзор научных инструментов . 63 (10): 4511–4516. дои : 10.1063/1.1143707 .
- ^ Гарин, Паскаль (октябрь 2001 г.). «Активно охлаждаемые плазменные компоненты в Tore Supra» . Термоядерная инженерия и дизайн . 56–57: 117–123. Бибкод : 2001FusED..56..117G . дои : 10.1016/s0920-3796(01)00242-3 . ISSN 0920-3796 .
- ^ Генеральный директорат Европейской комиссии по исследованиям и инновациям (2004 г.). Исследования термоядерного синтеза: энергетический вариант будущего Европы . Люксембург: Управление официальных публикаций Европейских сообществ. ISBN 92-894-7714-8 . OCLC 450075815 .
- ^ Классенс, Мишель (2020). ИТЭР: Гигантский термоядерный реактор . дои : 10.1007/978-3-030-27581-5 . ISBN 978-3030275808 . S2CID 243590344 .
- ^ Ацени, Стефано (2004). Физика инерционного синтеза: взаимодействие пучков плазмы, гидродинамика, горячее плотное вещество . Мейер-тер-Вен, Юрген. Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 978-0198562641 . OCLC 56645784 .
- ^ Пфальцнер, Сюзанна (2 марта 2006 г.). Введение в термоядерный синтез с инерционным удержанием . ЦРК Пресс. дои : 10.1201/9781420011845 . ISBN 978-0429148156 .
- ^ «People's Daily Online – Китай создаст первое в мире экспериментальное устройство «искусственного солнца»» . ru.people.cn . Архивировано из оригинала 5 июня 2011 г. Проверено 10 октября 2020 г.
- ^ «Что такое Национальная установка зажигания?» . lasers.llnl.gov . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано из оригинала 31 июля 2017 г. Проверено 7 августа 2022 г.
- ^ Канеллос, Майкл. «Голливуд, Кремниевая долина и Россия объединяют усилия в области ядерного синтеза» . Форбс . Проверено 21 августа 2017 г.
- ^ Фрохцвайг, Джонатан. «Секретные планы по использованию термоядерного синтеза, поддерживаемые миллиардерами» . Би-би-си . Проверено 21 августа 2017 г.
- ^ Клери, Дэниел (25 июля 2014 г.). «Беспокойные пионеры Fusion». Наука . 345 (6195): 370–375. Бибкод : 2014Sci...345..370C . дои : 10.1126/science.345.6195.370 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 25061186 .
- ^ Грей, Ричард (19 апреля 2017 г.). «Британская звезда реалити-шоу строит термоядерный реактор» . Би-би-си . Проверено 21 августа 2017 г.
- ^ Клери, Дэниел (28 апреля 2017 г.). «Частные термоядерные машины стремятся превзойти масштабные глобальные усилия». Наука . 356 (6336): 360–361. Бибкод : 2017Sci...356..360C . дои : 10.1126/science.356.6336.360 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 28450588 . S2CID 206621512 .
- ^ SPIE Europe Ltd. «PW 2012: термоядерный лазер на подходе к 2012 году» . Оптика.org . Проверено 22 июня 2013 г.
- ^ «В лаборатории США пройдена важная веха в области ядерного синтеза» . Новости Би-би-си . Проверено 30 октября 2014 г.
- ^ «Высокопроизводительный нейтронный генератор Алектрион» . Ядерные лаборатории Феникса. 2013.
- ^ Чендлер, Дэвид Л. (10 августа 2015 г.). «Небольшая, модульная, эффективная термоядерная установка» . Новости МТИ . Пресс-служба Массачусетского технологического института.
- ^ Сунн Педерсен, Т.; Андреева Т.; Босх, Х.-С; Боженков С.; Эффенберг, Ф.; Эндлер, М.; Фэн, Ю.; Гейтс, Д.А.; Гейгер, Дж.; Хартманн, Д.; Хёльбе, Х.; Якубовский, М.; Кениг, Р.; Лаква, HP; Лазерсон, С.; Отте, М.; Прейнас, М.; Шмитц, О.; Штанге, Т.; Туркин, Ю. (ноябрь 2015 г.). «Планы первой плазменной операции Wendelstein 7-X» . Ядерный синтез . 55 (12): 126001. Бибкод : 2015NucFu..55l6001P . дои : 10.1088/0029-5515/55/12/126001 . hdl : 11858/00-001M-0000-0029-04EB-D . S2CID 67798335 .
- ^ Педерсен, Т. Сунн; Отте, М.; Лазерсон, С.; Хеландер, П.; Боженков С.; Бидерманн, К.; Клингер, Т.; Вольф, RC; Бош, Х.-С.; Абрамович, Ивана; Акясломполо, Симппа; Алейников, Павел; Алейникова, Ксения; Али, Аднан; Алонсо, Артуро; Анда, Габор; Андреева Тамара; Аскасибар, Энрике; Бальдцун, Юрген; Бандуч, Мартин; Барбуи, Туллио; Бейдлер, Крейг; Бенндорф, Андре; Берскенс, Марк; Биль, Вольфганг; Берус, Дитрих; Блэквелл, Бойд; Бланко, Эмилио; Блатцхайм, Марко; и др. (2016). «Подтверждение топологии магнитного поля Вендельштейна 7-X с точностью лучше 1:100 000» . Природные коммуникации . 7 : 13493. Бибкод : 2016NatCo...713493P . дои : 10.1038/ncomms13493 . ПМК 5141350 . ПМИД 27901043 .
- ^ Вольф, RC; Алонсо, А.; Эксломполо, С.; Бальдзун, Дж.; Берскенс, М.; Бейдлер, компакт-диск; Бидерманн, Дж.; Бош, Х.-С.; Боженков С.; Бракел, Р.; Браун, Х.; Брезинсек, С.; Бруннер, К.-Дж.; Дамм, Х.; Динклэйдж, А.; Древелоу, П.; Эффенберг, Ф.; Фэн, Ю.; Форд, О.; Фухерт, Г.; Гао, Ю.; Гейгер, Дж.; Грульке, О.; Хардер, Н.; Хартманн, Д.; Хеландер, П.; Хайнеманн, Б.; Хирш, М.; Хёфель, У.; Хопф, Дж.; Ида, К.; Исобе, М.; Якубовский, МВт; Казаков Ю.О.; Киллер, Дж.; Клингер, Т.; Кнауэр, Дж.; Кениг, Р.; Крыховяк, М.; Лангенберг, А.; Лаква, HP; Лагерсон, С.; Макнили, П.; Марсен, С.; Марущенко Н.; Ночентини, Р.; Огава, К.; Ороско, Г.; Осакабе, М.; Отте, М.; Паблант, Н.; Паш, Э.; Павоне, А.; Порколаб, М.; Пуиг Ситжес, А.; Рахбарния, К.; Ридль, Р.; Руст, Н.; Скотт, Э.; Шиллинг, Дж.; Шредер, Р.; Штанге, Т.; фон Стехов, А.; Страмбергер, Э.; Сунн Педерсен, Т.; Свенссон, Дж.; Томсон, Х.; Туркин Ю.; Вано, Л.; Ваутерс, Т.; Вурден, Г.; Ёсинума, М.; Занини, М.; Чжан Д. (1 августа 2019 г.). «Работа плазмы стелларатора Wendelstein 7-X на первом этапе работы дивертора» . Физика плазмы . 26 (8): 082504. Бибкод : 2019PhPl...26h2504W . дои : 10.1063/1.5098761 . hdl : 1721.1/130063 . S2CID 202127809 .
- ^ Сунн Педерсен, Томас; и др. (апрель 2022 г.). «Экспериментальное подтверждение эффективной работы островного дивертора и успешной неоклассической оптимизации транспорта в Wendelstein 7-X» . Ядерный синтез . 62 (4): 042022. Бибкод : 2022NucFu..62d2022S . дои : 10.1088/1741-4326/ac2cf5 . hdl : 1721.1/147631 . S2CID 234338848 .
- ^ Институт экспериментальной физики Макса Планка (3 февраля 2016 г.). «Термоядерное устройство Wendelstein 7-X производит первую водородную плазму» . www.ipp.mpg.de. Проверено 15 июня 2021 г.
- ^ Ван, Брайан (1 августа 2018 г.). «Обновленные обзоры проектов ядерного синтеза» . www.nextbigfuture.com . Проверено 3 августа 2018 г.
- ^ Макдональд, Фиона (май 2017 г.). «Великобритания только что запустила амбициозный термоядерный реактор – и он работает» . НаукаАлерт . Проверено 03 июля 2019 г.
- ^ «Итальянская Eni бросает вызов скептикам и может сделать ставку на проект ядерного синтеза» . Рейтер . 13 апреля 2018 г.
- ^ «MIT стремится использовать возможности термоядерного синтеза в течение 15 лет» . 3 апреля 2018 г.
- ^ «MIT стремится вывести на рынок ядерный синтез через 10 лет» . 9 марта 2018 г.
- ^ Чендлер, Дэвид (9 марта 2018 г.). «MIT и недавно созданная компания представляют новый подход к термоядерной энергии» . Новости МТИ . Массачусетский технологический институт.
- ^ Молодик А.; Самойленков С.; Маркелов А.; Дегтяренко П. ; Ли, С.; Петрыкин, В.; Гайфуллин, М.; Манкевич А. ; Вавилов А.; Сорбом, Б.; Ченг, Дж.; Гарберг, С.; Кеслер, Л.; Хартвиг, З.; Гаврилкин С.; Цветков А.; Окада, Т.; Авадзи, С.; Абраимов Д. ; Фрэнсис, А.; Брэдфорд, Дж.; Ларбалестье, Д.; Сенатор, К.; Бонура, М.; Пантоха, AE; Уимбуш, Южная Каролина ; Стрикленд, Нью-Мексико; Васильев А. (22 января 2021 г.). «Разработка и крупносерийное производство сверхпроводящих проводов YBa2Cu3O7 с чрезвычайно высокой плотностью тока для термоядерного синтеза» . Научные отчеты 11 (1): 2084. doi : 10.1038/s41598-021-81559-z . ПМЦ 7822827 . ПМИД 33483553 .
- ^ Клери, Дэниел (8 апреля 2021 г.). «Благодаря технологии «дымового кольца» стартап в области термоядерного синтеза демонстрирует устойчивый прогресс» . Наука | АААС . Проверено 11 апреля 2021 г.
- ^ Моррис, Бен (30 сентября 2021 г.). «Чистая энергия из самых быстро движущихся объектов на земле» . Новости Би-би-си . Проверено 9 декабря 2021 г.
- ^ Сессия AR01: Обзор: создание горящей плазмы на национальной установке зажигания . 63-е ежегодное собрание Отделения физики плазмы APS, 8–12 ноября 2021 г.; Питтсбург, Пенсильвания. Бюллетень Американского физического общества . Том. 66, нет. 13.
- ^ Jump up to: а б с д Райт, Кэтрин (30 ноября 2021 г.). «Сначала воспламенение в реакции термоядерного синтеза» . Физика . 14 : 168. Бибкод : 2021PhyOJ..14..168W . дои : 10.1103/Физика.14.168 . S2CID 244829710 .
- ^ Даннинг, Хейли (17 августа 2021 г.). «Главная веха в области ядерного синтеза достигнута, когда в лаборатории произошло «воспламенение» . Сеть Science X.
- ^ Епископ Брианна (18 августа 2021 г.). «Эксперимент Национальной установки зажигания ставит исследователей на порог термоядерного воспламенения» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса .
- ^ Конка, Джеймс. «Helion Energy привлекает 500 миллионов долларов на термоядерную энергию звезд» . Форбс . Проверено 19 декабря 2021 г.
- ^ Журнал Дженнифер Хиллер | Фотографии Тони Луонга для The Wall Street (1 декабря 2021 г.). «Эксклюзивные новости WSJ | Стартап в области ядерного синтеза получил 1,8 миллиарда долларов, поскольку инвесторы гонятся за звездной державой» . Уолл Стрит Джорнал . ISSN 0099-9660 . Проверено 17 декабря 2021 г.
- ^ Блейн, Лоз (6 апреля 2022 г.). «Оксфордский филиал демонстрирует первый в мире гиперзвуковой термоядерный снаряд » . Новый Атлас . Проверено 6 апреля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Осака, Шеннон (12 декабря 2022 г.). «Что нужно знать о прорыве в термоядерной энергетике в США» . Вашингтон Пост . Проверено 13 декабря 2022 г.
- ^ Хартсфилд, Том (13 декабря 2022 г.). «Прорыва» нет: термоядерная энергия НИФ по-прежнему потребляет в 130 раз больше энергии, чем создает» . Большое Думай .
- ^ Гарднер, Тимоти (1 июня 2023 г.). «США объявляют о выделении 46 миллионов долларов восьми компаниям, занимающимся ядерным синтезом». Рейтер.
- ^ Добберштейн, Лаура (4 декабря 2023 г.). «Крупнейший в мире термоядерный реактор заработал в Японии» . Регистр . Ситуация Издательство.
- ^ «Проект искусственного солнца в Южной Корее KSTAR достиг самого длительного времени работы - 102 секунды» . Аджу Бизнес Дейли . 21 марта 2024 г.
- ^ Лернер, Эрик Дж.; Мурали, С. Крупакар; Шеннон, Дерек; Блейк, Аарон М.; Ван Россель, Фред (23 марта 2012 г.). «Реакции синтеза ионов > 150 кэВ в плазмоиде фокуса плотной плазмы». Физика плазмы . 19 (3): 032704. Бибкод : 2012PhPl...19c2704L . дои : 10.1063/1.3694746 . S2CID 120207711 .
- ^ Халпер, Марк (28 марта 2012 г.). «Прорыв в фьюжн» . Умная Планета . Проверено 1 апреля 2012 г.
- ^ «ДжЕТ» . Центр Калхэма Fusion Energy. Архивировано из оригинала 7 июля 2016 г. Проверено 26 июня 2016 г.
- ^ Тишлер, Карл (8 февраля 2024 г.). «Открывая новые горизонты: последний рекорд энергии термоядерного синтеза JET Tokamak демонстрирует мастерство термоядерных процессов» . ЕВРОФьюжн . Проверено 11 февраля 2024 г.
- ^ Обенсчейн, Стивен; и др. (2015). «Высокоэнергетические лазеры на фториде криптона для инерционного синтеза». Прикладная оптика . 54 (31): Ф103–Ф122. Бибкод : 2015ApOpt..54F.103O . дои : 10.1364/AO.54.00F103 . ПМИД 26560597 .
- ^ "Лазерный драйвер фторида криптона (KrF) для энергии инерционного термоядерного синтеза"
- ^ «Новый рекорд фьюжн» . Новости Массачусетского технологического института | Массачусетский технологический институт . 14 октября 2016 года . Проверено 11 октября 2020 г.
- ^ «Тройной продукт термоядерного синтеза в мире, отмеченный в плазме H-моды с высоким βp» . Архивировано из оригинала 6 января 2013 г.
- ^ «Измерение прогресса в области термоядерной энергетики: тройной продукт» . www.fusionenergybase.com . Архивировано из оригинала 01 октября 2020 г. Проверено 10 октября 2020 г.
- ^ Коэн, Сэм и Б. Берлингер. «Длинноимпульсная работа устройства ПФРК-2». Совместный американо-японский договор Тора. Висконсин, Мэдисон. 22 августа 2016. Лекция.
- ^ «Успешный второй раунд экспериментов с Wendelstein 7-X» . www.ipp.mpg.de. Проверено 22 марта 2019 г.
- ^ Лаварс, Ник (26 ноября 2018 г.). «Термоядерный реактор Wendelstein 7-X сохраняет хладнокровие на пути к рекордным результатам» . newatlas.com . Проверено 1 декабря 2018 г.
- ^ Журнал, Смитсоновский институт; Гамилло, Элизабет. «Искусственное Солнце Китая только что побило рекорд продолжительности устойчивого ядерного синтеза» . Смитсоновский журнал .
- ^ «Китайский термоядерный реактор «Искусственное Солнце» только что установил мировой рекорд» . Футуризм . 2 июня 2021 г.
- ↑ Алан Сайкс, «Разработка сферического токамака». Архивировано 22 июля 2011 г., в Wayback Machine , ICPP, Фукуока, сентябрь 2008 г.
- ^ Сонди, Дэвид (13 марта 2022 г.). «Токамак Энерджи достигла температурного порога для коммерческого термоядерного синтеза» . Новый Атлас . Проверено 15 марта 2022 г.
- ^ Лаварс, Ник (24 ноября 2021 г.). «Термоядерный реактор KSTAR установил рекорд по удержанию плазмы за 30 секунд» . Новый Атлас . Проверено 15 марта 2022 г.
Библиография
[ редактировать ]- Клери, Дэниел (2014). Часть Солнца: В поисках термоядерной энергии . Оверлук Пресс. ISBN 978-1468310412 .
- Кокберн, Стюарт; Эллиард, Дэвид (1981). Олифант, жизнь и времена сэра Марка Олифанта . Книги аксиом. ISBN 978-0959416404 .
- Дин, Стивен О. (2013). Поиск окончательного источника энергии: история программы термоядерной энергетики США . Springer Science & Business Media. ISBN 978-1461460374 .
- Хагельштейн, Питер Л .; МакКубре, Майкл ; Нагель, Дэвид; Чабб, Талбот; Хекман, Рэндалл (2004). «Новые физические эффекты в дейтеридах металлов» (PDF) . 11-я конференция по ядерной науке конденсированных сред . Том. 11. Вашингтон: Министерство энергетики США. стр. 23–59. Бибкод : 2006cmns...11...23H . CiteSeerX 10.1.1.233.5518 . дои : 10.1142/9789812774354_0003 . ISBN 978-9812566409 . Архивировано из оригинала (PDF) 6 января 2007 г. (рукопись)
- Хатчинсон, Алекс (8 января 2006 г.). «Год в науке: физика» . Журнал Discover (онлайн) . ISSN 0274-7529 . Проверено 20 июня 2008 г.
- Наттолл, Уильям Дж., Кониши, Сатоши, Такеда, Шутаро и Уэбб-Вуд, Дэвид (2020). Коммерциализация термоядерной энергии: как малый бизнес трансформирует большую науку . Издательство ИОП. ISBN 978-0750327176 .
- Молина, Андрес де Бустос (2013). Кинетическое моделирование ионного транспорта в термоядерных устройствах . Международное издательство Спрингер. ISBN 978-3319004211 .
- Нагамине, Канетада (2003). «Лунный катализируемый синтез». Введение в науку о Луне . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521038201 .
- Пфальцнер, Сюзанна (2006). Введение в термоядерный синтез с инерционным удержанием . США: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0750307017 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Болл, Филип. «В погоне за термоядерной энергией» . Природа . Проверено 22 ноября 2021 г.
- Орескес, Наоми , «Ложное обещание термоядерного синтеза: несмотря на недавние достижения, ядерный синтез не является решением климатического кризиса », Scientific American , vol. 328, нет. 6 (июнь 2023 г.), с. 86.