Бүгүнкү күндө көптөгөн өлкөлөр термоядролук изилдөөлөргө катышууда. Лидерлери болуп Евробиримдик, АКШ, Орусия жана Япония болсо, Кытай, Бразилия, Канада жана Кореянын программалары тездик менен өсүп жатат. Башында, Америка Кошмо Штаттары менен СССРдеги термоядролук реакторлор өзөктүк куралдын өнүгүшү менен байланышкан жана 1958-жылы Женевада өткөн "Атомдор тынчтык үчүн" конференциясына чейин классификацияланган. Советтик токамак түзүлгөндөн кийин 1970-жылдары ядролук синтез боюнча изилдөөлөр «чоң илимге» айланган. Бирок түзмөктөрдүн баасы жана татаалдыгы эларалык кызматташтык алдыга карай бирден-бир жол болгон деңгээлге чейин өстү.
Дүйнөдөгү синтез реакторлору
1970-жылдардан бери синтез энергиясын коммерциялык колдонуу 40 жылга артка жылдырылды. Бирок, акыркы жылдары бул мөөнөттү кыскарта турган көп нерсе болду.
Бир нече токамактар курулган, анын ичинде европалык JET, британиялык MAST жана Принстондогу (АКШ) эксперименталдык синтез реактору TFTR. Эл аралык ITER долбоору учурда Франциянын Кадараш шаарында курулуп жатат. Ал эң чоң болуп калаттокамак 2020-жылы иштей баштаганда. 2030-жылы Кытайда CFETR курулат, ал ITERден ашып кетет. Ошол эле учурда КЭР EAST эксперименталдык супер өткөргүч токамак боюнча изилдөө жүргүзүп жатат.
Башка типтеги термоядролук реакторлор - жылдыздар - изилдөөчүлөр арасында да популярдуу. Эң чоңдордун бири, LHD 1998-жылы Япониянын Улуттук Fusion институтунда иштей баштаган. Ал магниттик плазманын эң жакшы конфигурациясын табуу үчүн колдонулат. Германиянын Макс Планк институту 1988-2002-жылдары Гарчингдеги Wendelstein 7-AS реакторунда жана учурда 19 жылдан ашык курулуп жаткан Wendelstein 7-X реакторунда изилдөө жүргүзгөн. Испаниянын Мадрид шаарында дагы бир TJII жылдызы иштеп жатат. АКШда 1951-жылы мындай типтеги биринчи синтез реактору курулган Принстон Плазма Физика Лабораториясы (PPPL) чыгымдардын ашыкча болушунан жана каржылоонун жоктугунан 2008-жылы NCSX курулушун токтоткон.
Мындан тышкары инерциялык термоядролук синтезди изилдееде олуттуу прогресске жетишилди. Улуттук ядролук коопсуздук башкармалыгы тарабынан каржыланган Ливермор Улуттук лабораториясында (LLNL) 7 миллиард долларлык Улуттук от алдыруу объектинин (NIF) курулушу 2009-жылдын март айында аяктады. Француз лазердик Мегажоуль (LMJ) 2014-жылдын октябрында иштей баштаган. Термоядролук реакторлор ядролук синтез реакциясын баштоо үчүн бир нече миллиметрлик бутага чейин секунданын бир нече миллиарддан бир бөлүгүндө лазер тарабынан жеткирилген болжол менен 2 миллион джоуль жарык энергиясын колдонушат. NIF жана LMJ негизги милдетиулуттук аскердик өзөктүк программаларды колдоо боюнча изилдөөлөр.
ITER
1985-жылы Советтер Союзу кийинки муундагы токамакты Европа, Япония жана АКШ менен бирге курууну сунуш кылган. Иш МАГАТЭнин жетекчилиги астында жүргүзүлдү. 1988 жана 1990-жылдар аралыгында Эл аралык термоядролук эксперименталдык реактордун, ITERдин алгачкы долбоорлору, латын тилинен которгондо "жол" же "саякат" дегенди билдирет, синтез ал сиңирип алгандан көбүрөөк энергия чыгара аларын далилдөө үчүн түзүлгөн. Канада жана Казакстан да тиешелүүлүгүнө жараша Евратом менен Россиянын ортомчулугу менен катышты.
6 жылдан кийин ITER Башкармалыгы 6 миллиард долларга белгиленген физика жана технологияга негизделген биринчи интеграцияланган реактор долбоорун жактырды. Андан кийин АКШ консорциумдан чыгып кеткен, бул аларды чыгымдарды эки эсе кыскартууга жана долбоорду өзгөртүүгө мажбурлаган. Натыйжада ITER-FEAT болду, баасы 3 миллиард долларды түздү, бирок өзүн-өзү туруштук берүүгө жана оң энергия балансына жол ачты.
2003-жылы АКШ консорциумга кайра кошулуп, Кытай катышууну каалагандыгын билдирген. Натыйжада, 2005-жылдын орто ченинде өнөктөштөр Франциянын түштүгүндөгү Кадараш шаарында ITER курууну макулдашышты. Евробиримдик жана Франция 12,8 миллиард евронун жарымын, ал эми Япония, Кытай, Түштүк Корея, АКШ жана Орусия 10%дан салым кошушкан. Япония жогорку технологиялык компоненттерди камсыз кылды, материалдарды сыноо үчүн € 1 миллиард IFMIF объектисин жайгаштырды жана кийинки сыноо реакторун куруу укугуна ээ болду. ITERдин жалпы баасы 10 жылдык баанын жарымын камтыйткурулуш жана жарымы - 20 жыл эксплуатациялоо үчүн. Индия 2005-жылдын аягында ITERдин жетинчи мүчөсү болуп калды
Магниттин активдешүүсүн болтурбоо үчүн 2018-жылы суутек менен эксперименттер башталышы керек. D-T плазмасын колдонуу 2026-жылга чейин күтүлбөйт
ITERдин максаты - электр энергиясын өндүрбөй туруп, 50 МВттан азыраак кирүүчү кубаттуулукту колдонуп, 500 МВт (жок дегенде 400 секундага) өндүрүү.
2 гигаватттык демо электр станциясы Demo үзгүлтүксүз түрдө ири масштабдуу электр энергиясын өндүрөт. Демонстрациянын концепциясы 2017-жылга чейин бүткөрүлүп, курулуш 2024-жылы башталат. Ишке чыгаруу 2033-жылы ишке ашат.
JET
1978-жылы ЕБ (Евратом, Швеция жана Швейцария) Улуу Британияда биргелешкен европалык JET долбоорун баштаган. JET бүгүнкү күндө дүйнөдөгү ири иштеп жаткан токамак болуп саналат. Ушундай эле JT-60 реактору Япониянын Улуттук Fusion Fusion институтунда иштейт, бирок JET гана дейтерий-тритий отун колдоно алат.
Реактор 1983-жылы ишке киргизилген жана 1991-жылдын ноябрында дейтерий-тритий плазмасында бир секундага 16 МВт кубаттуулуктагы жана 5 МВт туруктуу кубаттуулуктагы башкарылуучу термоядролук синтезди алып келген биринчи эксперимент болуп калды. Ар кандай жылытуу схемаларын жана башка техникаларды изилдөө максатында көптөгөн эксперименттер жүргүзүлдү.
JETтин мындан аркы жакшыртуулары анын кубаттуулугун жогорулатуу болуп саналат. MAST компакт реактору JET менен бирге иштелип жатат жана ITER долбоорунун бир бөлүгү.
K-STAR
K-STAR - 2008-жылдын орто ченинде биринчи плазмасын чыгарган Тэжондогу Улуттук Фьюзия Изилдөө Институтунун (NFRI) кореялык супер өткөргүч токамакы. Бул эл аралык кызматташтыктын натыйжасы болгон ITERдин пилоттук долбоору. 1,8 м радиустагы токамак супер өткөргүч Nb3Sn магниттерин колдонгон биринчи реактор болуп саналат, ошол эле ITERде колдонуу пландаштырылган. 2012-жылга чейин аяктаган биринчи этапта K-STAR негизги технологиялардын жашоого жөндөмдүүлүгүн далилдеп, 20 секундага чейин плазма импульстарына жетиши керек болчу. Экинчи этапта (2013–2017) H режиминде 300 секундага чейинки узун импульстарды изилдөө жана жогорку өндүрүмдүүлүктөгү AT режимине өтүү үчүн жаңыланууда. Үчүнчү этаптын максаты (2018-2023-жж.) үзгүлтүксүз импульс режиминде жогорку өндүрүмдүүлүккө жана эффективдүүлүккө жетишүү болуп саналат. 4-этапта (2023-2025-жылдар) DEMO технологиялары сыналат. Түзмөк тритийди колдоно албайт жана D-T күйүүчү майын колдонбойт.
K-DEMO
АКШнын Энергетика министрлигинин Принстон плазма физикасы лабораториясы (PPPL) жана Түштүк Кореянын NFRI менен биргеликте иштелип чыккан K-DEMO ITERден кийинки коммерциялык реакторду өнүктүрүүдө кийинки кадам болуп, биринчи электр станциясы болот. электр тармагында, тактап айтканда, бир нече жуманын ичинде 1 млн. Анын диаметри 6,65 м болуп, DEMO долбоорунун алкагында түзүлүп жаткан репродукция зонасы модулу болот. Кореянын Билим берүү, илим жана технология министрлигиага болжол менен 1 триллион вон (941 миллион доллар) инвестициялоону пландаштырууда.
EAST
Хефейдеги Кытайдын физика институтунда жайгашкан Кытай эксперименталдык өркүндөтүлгөн супер өткөргүч Токамак (Чыгыш) суутек плазмасын 50 миллион °C температурада жаратып, аны 102 секунд кармаган.
TFTR
Америкалык PPPL лабораториясында TFTR эксперименталдык термоядролук реактору 1982-жылдан 1997-жылга чейин иштеген. 1993-жылы декабрда TFTR дейтерий-тритий плазмасы менен кеңири эксперименттерди жүргүзгөн биринчи магниттик токамак болуп калды. Кийинки жылы реактор 10,7 МВт башкарылуучу кубаттуулукту өндүргөн, ал эми 1995-жылы иондоштурулган газдын температурасы 510 миллион °C рекордуна жеткен. Бирок, объект зыянсыздандыруу энергиясы максатына жете алган жок, бирок ITERдин өнүгүшүнө олуттуу салым кошуп, аппараттык дизайн максаттарына ийгиликтүү жетти.
LHD
LHD Япониянын Токидеги Улуттук Fusion Fusion институтунда, Гифу префектурасы дүйнөдөгү эң чоң жылдыз болгон. Термоядролук реактор 1998-жылы ишке киргизилген жана башка ири объектилерге салыштырмалуу плазманы кармоо сапаттарын көрсөткөн. Иондун температурасы 13,5 кВ (болжол менен 160 миллион °C) жана энергиясы 1,44 МДж жетти.
Wendelstein 7-X
2015-жылдын аягында башталган бир жылдык сыноодон кийин гелийдин температурасы кыска убакытка 1 миллион °Cге жеткен. 2016-жылы суутек менен синтез реактору2 МВт кубаттуулукту колдонгон плазма секунданын төрттөн биринин ичинде 80 миллион ° C температурага жеткен. W7-X дүйнөдөгү эң чоң жылдыз болуп саналат жана 30 мүнөт бою тынымсыз иштөөсү пландаштырылган. Реактордун баасы 1 миллиард еврону түздү.
NIF
Ливермор Улуттук Лабораториясындагы (LLNL) Улуттук от алдыруу объекти (NIF) 2009-жылдын март айында бүткөрүлгөн. NIF өзүнүн 192 лазер нурун колдонуп, мурунку бардык лазердик системаларга караганда 60 эсе көп энергияны топтой алат.
Муздак синтез
1989-жылы март айында эки изилдөөчү, америкалык Стэнли Понс жана британиялык Мартин Флейшман бөлмө температурасында иштеген жөнөкөй рабочий муздак синтез реакторун ишке киргизишкенин жарыялашкан. Процесс оор сууну палладий электроддорунун жардамы менен электролиздөөдөн турган, анын үстүндө дейтерийдин ядролору жогорку тыгыздыкта топтолгон. Изилдөөчүлөр жылуулук ядролук процесстер менен гана түшүндүрүлө турган өндүрүлгөн жана гелий, тритий жана нейтрондор, анын ичинде синтез кошумча продуктулары бар деп ырасташат. Бирок, башка экспериментаторлор бул тажрыйбаны кайталай алышкан жок. Илимий коомчулуктун көбү муздак синтез реакторлорунун реалдуу экенине ишенишпейт.
Төмөн энергиялуу ядролук реакциялар
«Муздак синтез» дооматтары менен башталган изилдөөлөр аз энергиялуу өзөктүк реакциялар тармагында кээ бир эмпирикалык колдоо менен улантылды, бирокжалпы кабыл алынган илимий түшүндүрмө эмес. Сыягы, алсыз ядролук өз ара аракеттенүү нейтрондорду түзүү жана басып алуу үчүн колдонулат (өзөктүк бөлүнүү же синтездегидей күчтүү күчкө караганда). Эксперименттерге суутектин же дейтерийдин каталитикалык катмар аркылуу өтүшү жана металл менен реакциясы кирет. Окумуштуулар энергиянын байкалган чыгарылышын билдиришүүдө. Негизги практикалык мисал - бул суутектин никель порошоку менен өз ара аракеттенүүсү, анын көлөмү ар кандай химиялык реакция бере алгандан чоңураак.
