Промышленность и энергетика РФ

Топливно-энергетический комплекс России - промышленный портал

Метки: Международный экспериментальный термоядерный реактор iter, международный экспериментальный термоядерный реактор итэр.

Макет термоядерного реактора (сечение)

ITER (ИТЭР) — проект международного экспериментального термоядерного реактора. Задача ИТЭР заключается в демонстрации возможности коммерческого использования термоядерного реактора и решении физических и технологических проблем, которые могут встретиться на этом пути.

Проектирование реактора полностью закончено и выбрано место для его строительства — исследовательский центр Кадараш (фр. Cadarache) на юге Франции, в 60 км от Марселя. В настоящее время (по состоянию на март 2012 г.) близятся к завершению работы по созданию железобетонного фундамента под реактор и возведению стен в котловане.

Стройку, стоимость которой первоначально оценивалась в 5 миллиардов евро, первоначально планировалось закончить в 2016 году, однако постепенно предполагаемая сумма расходов выросла вдвое, и затем срок начала экспериментов сдвинулся к 2020 году.

Первоначально название «ITER» было образовано как сокращение англ. International Thermonuclear Experimental Reactor, но в настоящее время оно официально не считается аббревиатурой, а связывается со словом лат. iter — путь.

Содержание

Страны-участницы

История

  • Ноябрь 1985 г. — СССР предложил создать токамак нового поколения с участием стран, наиболее продвинувшихся в изучении термоядерных реакций.
  • 19881990 гг. — силами советских, американских, японских и европейских учёных и инженеров была проведена успешная концептуальная проработка проекта термоядерного реактора, получившего современное обозначение ITER.
  • 21 июля 1992 г. — в Вашингтоне было подписано четырёхстороннее (ЕС, Россия, США, Япония) межправительственное соглашение о разработке инженерного проекта ITER.
  • 1996 г. — США вышли из проекта.
Место расположения исследовательского центра «Кадараш»
  • 2001 г. — технический проект реактора ITER был успешно завершён.
  • 20012003 гг. — к участию в проекте присоединяется Канада.
  • 2003 г. — США вернулись к участию в проекте, а также к ним присоединились Китай и Южная Корея.
  • 28 июня 43°41′ с. ш. 5°45′ в. д. / 43.6875° с. ш. 5.761667° в. д. (G) (O)).
  • 6 декабря 2005 г. — к консорциуму присоединилась Индия.
  • 25 мая 2006 г. в Брюсселе участниками консорциума подписано соглашение о начале практической реализации проекта в 2007 году.
  • 1 сентября 2006 — правительство России приняло решение подписать соглашение о создании Международной организации по реализации проекта исследовательского термоядерного экспериментального реактора (ITER), которая будет обладать правами юридического лица способного заключать соглашения с государствами и международными организациями.
  • Декабрь 2006 — подписано 40 первых контрактов с персоналом, объявлено о ещё 56 открытых рабочих местах.
  • 20072019 гг. — период строительства реактора[1].
  • 2019 г. — начало экспериментов.
  • 2026 г. — первые реакции термоядерного синтеза.
  • 2037 г. — конец экспериментальный части.
  • После 2040 года реактор станет производить электроэнергию (при условии успешных экспериментов).

Строительство

Подготовка строительной площадки в Кадараш на юге Франции началась в январе 2007 года. Это важный первый этап в длительном десятилетнем строительном процессе, который подразделяется на две основных фазы:

  • подготовка физического места
  • последующее строительство зданий ITER.

Подготовка площадки

Сооружения ITER будут располагаться в общей сложности на 180 га земли коммуны Сен-Поль-ле-Дюранс (Прованс-Альпы-Лазурный Берег, регион южной Франции), которая уже стала домом для французского ядерного научно-исследовательского центра СЕА (Commissariat à l'énergie atomique, Комиссариат атомной энергетики).

Наиболее важная часть ITER — сам токамак и все служебные помещения — будут располагаться на площадке в 1 километр длиной и 400 метров шириной. Предполагается, что строительство продлится до 2017 года. Основная работа на этом этапе выполняется под руководством французского агентства ITER, а в сущности CEA.

В целом сооружения ITER будут представлять собой 60-метровый колосс весом 23 тыс. тонн [1]

Технические данные

ITER относится к термоядерным реакторам типа «токамак». Два ядра: дейтерия и трития сливаются, с образованием ядра гелия (альфа-частица) и высокоэнергетического нейтрона.

Проектные характеристики[2][3]

Макет реактора ITER. Масштаб 1:50
Общий радиус конструкции 10,7 м
Высота 30 м
Большой радиус плазмы 6,2 м
Малый радиус плазмы 2,0 м
Объём плазмы 837 м³
Магнитное поле 5,3 Тл
Максимальный ток в плазменном шнуре 15 МА
Мощность внешнего нагрева плазмы 40 МВт
Термоядерная мощность 500 МВт
Коэффициент усиления мощности 10x
Средняя температура 100 МК
Продолжительность импульса > 400 c

Финансирование

Стоимость проекта первоначально оценивалась в 12 млрд долларов. Доли участников распределятся следующим образом:

  • Китай, Индия, Корея, Россия, США — каждая по 1/11 суммы;
  • Япония — 2/11;
  • ЕС — 4/11;

В июле 2010 году из-за изменения проекта и удорожания материалов стоимость строительства международного термоядерного реактора (ITER) была скорректирована и увеличилась до 15 млрд евро[4]. Таким образом, доля ЕС в проекте должна быть увеличена с 4,36 млрд евро до 5,45 млрд.

Российская сторона за период 2013—2015 гг. вложит в проект 14,4 млрд рублей (около $500 млн): 5,6 миллиарда рублей в 2013 году, 4,8 млрд — в 2014 году и 3,99 млрд — в 2015 году[5].

Руководство проекта

Руководящий орган — Совет ИТЭР (ITER Council), принимающий решения об участии государств в проекте, по вопросам персонала, административных правил и бюджетных расходов.[6]
Председатель совета ИТЭР — Евгений Павлович Велихов (избран в 2009)[7]
Генеральным Директором Советом ИТЕР назначен (от 28 июля 2010) Осаму Мотодзима (Osamu Motojima)[8]

Радиационная безопасность

Термоядерный реактор намного безопасней ядерного реактора в радиационном отношении. Прежде всего, количество находящихся в нем радиоактивных веществ сравнительно невелико. Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии тоже мала, и не может привести к разрушению реактора. При этом, в конструкции реактора есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ. Например, вакуумная камера и оболочка криостата должны быть герметичными, иначе реактор просто не сможет работать. Тем не менее, при проектировании ITER большое внимание уделялось радиационной безопасности, как при нормальной эксплуатации, так и во время возможных аварий.

Есть несколько источников возможного радиоактивного загрязнения:

  • радиоактивный изотоп водорода — тритий;
  • наведённая радиоактивность в материалах установки в результате облучения нейтронами;
  • радиоактивная пыль, образующаяся в результате воздействия плазмы на первую стенку;
  • радиоактивные продукты коррозии, которые могут образовываться в системе охлаждения.

Для того, чтобы предотвратить распространение трития и пыли, если они выйдут за пределы вакуумной камеры и криостата, специальная система вентиляции будет поддерживать в здании реактора пониженное давление. Поэтому из здания не будет утечек воздуха, кроме как через фильтры вентиляции.

При строительстве реактора, где только возможно, будут применяться материалы, уже испытанные в ядерной энергетике. Благодаря этому, наведённая радиоактивность будет сравнительно небольшой. В частности, даже в случае отказа систем охлаждения, естественной конвекции будет достаточно для охлаждения вакуумной камеры и других элементов конструкции.

Оценки показывают, что даже в случае аварии, радиоактивные выбросы не будут представлять опасности для населения и не вызовут необходимости эвакуации.

20 июня 2012 организация получила официальную справку о соответствии установки нормам безопасности.[2]

Интересные факты

  • Один килограмм трития стоил в 2010 году порядка 30 млн долларов.[9] Для запуска ITER потребуется как минимум около 3 кг трития[10].
  • Для стабильной долговременной работы в условиях интенсивного потока нейтронов и высоких температур разработан специальный вид стали[11].
  • Одним из теоретических предположений, проверка которого предполагается на ITER, является то, что во время основной реакции также будет происходить реакция деления ядер лития, при которой будет образовываться тритий в ходе реакции . Литий, используемый для реакции, входит в состав оболочки камеры токамака. При этом количество образующегося трития должно не только обеспечивать потребности самой установки, но и быть даже несколько большим, что теоретически позволит обеспечивать тритием и новые установки[12].

Примечания

  1. Датой завершения строительства термоядерного реактора ITER назвали 2019 год Lenta.ru (22 марта 2010 г.)
  2. Официальный международный сайт проекта ITER
  3. Официальный российский сайт проекта ИТЕР
  4. L’Europe s’alarme de l’explosion du coût du réacteur à fusion nucléaire ITER, 13.05.2010.
  5. РФ в 2013-2015 гг вложит в проект ИТЭР 14,4 млрд руб (18.09.2012).
  6. The ITER Council
  7. http://www.iter.org/newsline/108/1496
  8. Osamu Motojima, Director-General, ITER Organization
  9. Is fusion power really viable? BBC News (5 марта 2010 г.)
  10. Tritium Supply Considerations, LANL, 2003. «ITER startup inventory estimated to be ~3 Kg»
  11. Новая сталь позволит оптимизировать расходы на термоядерный реактор Lenta.ru (27 октября 2008 г.)
  12. На пути к термоядерной энергетике Элементы (17 мая 2009 г.)

См. также

Ссылки

  • Официальный сайт проекта  (англ.).
  • К. Ллуэллин-Смит. На пути к термоядерной энергетике. Материалы лекции, прочитанной 17 мая 2009 года в ФИАНе.
  • Укрощение плазмы // «Вокруг Света».
  • «С плазменным приветом» — статья в журнале «Итоги».
  • У проекта термоядерного реактора ITER появится новый директор
  • Митришкин Ю.В., Докука В.Н., Хайрутдинов Р.Р., Кадурин А.В., Сушин И.С., Коростелев А.Я. Методология проектирования системы магнитного управления плазмой в термоядерном токамаке-реакторе // Идентификация систем и задачи управления (SICPRO'08). — 2008. — С. 1752—1795.
  • Краткое видеоописание проекта
  • http://ip.ntv.ru/news/25725/

43°41′15″ с. ш. 5°45′42″ в. д. / 43.6875° с. ш. 5.761667° в. д. (G) (O)


Источник

Tags: Международный экспериментальный термоядерный реактор iter, международный экспериментальный термоядерный реактор итэр.