Токамак-15: Қазақстандық ғылымның даму тарихындағы термоядролық реактор
T-15 (reactor)
Т-15 токамагы: Ресейдегі ядролық синтез реакторы, суперөткіш магниттерді алғаш рет қолданды. Плазманы ұстауға жетіспесе де, технологиялық прогресс болды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Т-15 (немесе Токамак 15) – (Советтер одағы ойлап тапқан) токамак жобасына негізделген, Курчатов институтында орналасқан ресейлік (бұрынғы кеңестік) ядролық синтездік зерттеу реакторы. Бұл плазманы басқару үшін суперөткізгіш магниттерді қолданған алғашқы өнеркәсіптік прототиптік термоядролық реактор болды. Осы зор суперөткізгіш магниттер реактор жасаған плазманы ұстап тұрды, бірақ оны бірнеше секундтан артық сақтау мүмкін болмады. Бұл жаңа технологиялық жетістік бірден қолданылмағанына қарамастан, КСРО-ға олар дұрыс жолда екенін көрсетті. Бастапқы (шектегішпен дөңгелек қимасы) пішіндегі, тороидтық камера дизайнында, оның үлкен радиусы 2,43, ал кіші радиусы 0,7 болды. T 15 1988 жылы алғашқы термоядролық плазмасын жасады және реактор 1995 жылға дейін жұмыс істеді. Жасалған плазма инженерлер бұрын күрескен көптеген мәселелерді шеше алады деп есептелді. Бұл, КСРО-ның арзан энергияға деген қажеттілігімен бірігіп, Михаил С. Горбачев басшылығымен T-15-тің одан әрі дамуын қамтамасыз етті. Ол елдің газ бен көмірді негізгі энергия көздері ретінде пайдалануын тоқтатуға арналған еді. Ол 1 секундтық импульс үшін 1 және 1,5 инъекцияны жүзеге асырды. Қаржы жетіспеуіне байланысты (1995 жылы) жабылу алдында шамамен 100 сынақ жүргізілді.
The T 15 (or Tokamak 15) is a Russian (previously Soviet) nuclear fusion research reactor located at the Kurchatov Institute, which is based on the (Soviet invented) tokamak design. It was the first industrial prototype fusion reactor to use superconducting magnets to control the plasma. These enormous superconducting magnets confined the plasma the reactor produced, but failed to sustain it for more than just a few seconds. Despite not being immediately applicable, this new technological advancement proved to the USSR that they were on the right path. In the original (circular cross section with limiter) shape, a toroidal chamber design, it had a major radius of 2.43 and minor radius 0.7. The T 15 achieved creating its first thermonuclear plasma in 1988 and the reactor remained operational until 1995. The plasma created was thought to solve a number of issues engineers have struggled with in the past. This combined with the USSR's desire for cheaper energy ensured the continuing progress of the T 15 under Mikhail S. Gorbachev. It was designed to replace the country's use of gas and coal as the primary sources of energy. It achieved 1 and 1.5 injection for 1 second pulse. It carried out about 100 shots before closing (in 1995) due to a lack of funds.
1996 жылғы жаңарту
1996-1998 жылдары реакторға Халықаралық термоядролық эксперименттік реактордың, немесе ITER жобалау жұмыстарына дайындық ретінде алдын ала зерттеулер жүргізу мақсатында бірнеше жаңартулар енгізілді. Аталған жаңартулардың бірі токамақты 1,5 негізгі плазма радиусы бар D пішіндес дивертор дизайнына өзгертуге мүмкіндік берді. ITER сондай-ақ суперөткізгіш магниттерді пайдаланады. Т-10 сияқты бұрынғы ядролық қондырғылар 16,7 градусқа дейін плазма температурасына жете алды. Бұл температураның артуы электрондық циклотрондық резонанс (ЭЦР), иондық циклотрондық резонанс (ИЦР) және бейтарап атомдарды енгізуге, осылайша реакцияларды ұстап тұруға жағдай жасады.
From 1996 to 1998 a series of upgrades were made to the reactor, in order to conduct preliminary research for the design work on the International Thermonuclear Experimental Reactor or ITER. One of the upgrades converted the tokamak to a D shape divertor design with a major plasma radius of 1.5. ITER will also use superconducting magnets. The nuclear predecessors before such as the T 10 were capable of reaching 16.7 plasma temperature. This increased temperature made it possible to introduce the electron cyclotron resonance (ECR), ion cyclotron resonance (ICR), and neutral atoms, as to maintain the reactions.
Т-15МД-ға жаңарту
2010 жылы реакторды жаңарту туралы шешім қабылданды. Жаңартылған машина T 15MD деп аталады. T 15 негізінде ядролық синтез-бөліну гибридтік реакторы құрылатын болады, ол ядролық синтез реакторының бөлігінен туындайтын нейтрондарды пайдаланып, әдетте бөлінбейтін отындарда бөлінуді тудыруға, сондай-ақ мұндай жүйенің қуат өндірудегі тиімділігін зерттеуге арналған. Магниттік орамдарды құрастыру 2019 жылдың тамызында аяқталды. 2020 жылдың басында құрылыс "соңғы кезеңге еніп бара жатыр" деп хабарланды. 2020 жылдың соңында T 15MD-ны физикалық іске қосуға дайындық жұмыстары аяқталды. T 15MD-ның негізгі радиусы R = 1,48 және кіші радиусы a = 0,67-ге тең. Тороидтық магнит өрісі 2, ол обыкновенный өткізгіш орамдар арқылы жасалады. Плазма тогы 2-ге дейін жетеді, оны бейтарап бөлшектерді инъекциялау және микротолқындар арқылы 40 секунд бойы индукциялық ток көмегінсіз тұрақтандыру жоспарлануда.
In the year 2010 it was decided to upgrade the reactor. The upgraded machine is called T 15MD. On the basis of the T 15 there will be created a nuclear fusion–fission hybrid reactor, intended to use the neutrons generated by a core fusion reactor component to incite fission in otherwise nonfissile fuels, and to explore the feasibility of such a system for power generation. Assembly of the magnetic coils was finished in August 2019. As of early 2020 the status of construction was reported as "entering the final phase". At the end of 2020, preparations for the physical start up of T 15MD were completed. T 15MD has a major radius R = 1.48 and a minor radius a = 0.67. The toroidal magnetic field is 2, produced by ordinary conducting coils. The intended plasma current is 2, which is planned to be sustained for 40 with neutral particle injection and microwaves, and without using inductive current drive.