घर मशरूम संक्षेप में फ्यूजन रिएक्टर। थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट - आईटीईआर परियोजना। रूस में संभावनाएं हैं

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संक्षेप में फ्यूजन रिएक्टर। थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट - आईटीईआर परियोजना। रूस में संभावनाएं हैं

क्या थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा आवश्यक है?

सभ्यता के विकास के इस चरण में, हम सुरक्षित रूप से कह सकते हैं कि मानवता एक "ऊर्जा चुनौती" का सामना कर रही है। यह एक साथ कई मूलभूत कारकों के कारण होता है:

मानवता अब भारी मात्रा में ऊर्जा की खपत करती है.

- वैश्विक ऊर्जा खपत तेजी से बढ़ रही है.

अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (2006) के पूर्वानुमान के अनुसार, 2030 तक विश्व ऊर्जा खपत में 50% की वृद्धि होनी चाहिए।

— वर्तमान में, दुनिया द्वारा खपत की जाने वाली ऊर्जा का 80% जीवाश्म ईंधन (तेल, कोयला और गैस) को जलाने से बनता है।), जिसके उपयोग से संभावित रूप से विनाशकारी पर्यावरणीय परिवर्तनों का जोखिम होता है।

निम्नलिखित चुटकुला सऊदी अरब के लोगों के बीच लोकप्रिय है: “मेरे पिता एक ऊंट की सवारी करते थे। मेरे पास एक कार है, और मेरा बेटा पहले से ही एक विमान उड़ा रहा है। परन्तु अब उसका पुत्र फिर ऊँट पर सवार होगा।”

ऐसा प्रतीत होता है, क्योंकि सभी गंभीर पूर्वानुमानों से दुनिया के तेल भंडार लगभग 50 वर्षों में समाप्त हो जाएंगे।

अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के अनुमानों के आधार पर भी (यह पूर्वानुमान दूसरों की तुलना में बहुत अधिक आशावादी है), विश्व तेल उत्पादन की वृद्धि अगले 20 वर्षों से अधिक नहीं जारी रहेगी (अन्य विशेषज्ञों का अनुमान है कि उत्पादन के चरम पर पहुंच जाएगा) 5-10 वर्ष), जिसके बाद उत्पादित तेल की मात्रा लगभग 3% प्रति वर्ष की दर से घटने लगेगी। प्राकृतिक गैस के उत्पादन की संभावनाएं बहुत बेहतर नहीं दिख रही हैं। आमतौर पर यह कहा जाता है कि हमारे पास अगले 200 वर्षों के लिए पर्याप्त कठोर कोयला होगा, लेकिन यह पूर्वानुमान उत्पादन और खपत के मौजूदा स्तर को बनाए रखने पर आधारित है। इस बीच, कोयले की खपत अब प्रति वर्ष 4.5% बढ़ रही है, जो 200 वर्ष की उल्लिखित अवधि को तुरंत घटाकर केवल 50 वर्ष कर देती है।

इस प्रकार, पहले से ही हमें जीवाश्म ईंधन के उपयोग के युग के अंत की तैयारी करनी चाहिए।

दुर्भाग्य से, वर्तमान में मौजूद वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत मानव जाति की बढ़ती जरूरतों को पूरा करने में सक्षम नहीं हैं। सबसे आशावादी अनुमानों के अनुसार, सूचीबद्ध स्रोतों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की अधिकतम मात्रा (निर्दिष्ट थर्मल समकक्ष में) केवल 3 TW (पवन), 1 TW (हाइड्रो), 1 TW (जैविक स्रोत) और 100 GW (भूतापीय और अपतटीय प्रतिष्ठान)। अतिरिक्त ऊर्जा की कुल मात्रा (इस सबसे इष्टतम पूर्वानुमान में भी) केवल लगभग 6 TW है। साथ ही, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि नए ऊर्जा स्रोतों का विकास एक बहुत ही जटिल तकनीकी कार्य है, इसलिए उनके द्वारा उत्पादित ऊर्जा की लागत किसी भी मामले में कोयले के सामान्य दहन आदि से अधिक होगी। यह काफी लगता है स्पष्ट है कि

मानवता को ऊर्जा के कुछ अन्य स्रोतों की तलाश करनी चाहिए, जिन्हें वर्तमान में केवल सूर्य और थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रतिक्रियाएं ही माना जा सकता है।

संभावित रूप से, सूर्य ऊर्जा का लगभग अटूट स्रोत है। ग्रह की सतह के केवल 0.1% पर गिरने वाली ऊर्जा की मात्रा 3.8 TW के बराबर है (भले ही इसे केवल 15% की दक्षता के साथ परिवर्तित किया गया हो)। समस्या इस ऊर्जा को पकड़ने और परिवर्तित करने में हमारी अक्षमता में निहित है, जो सौर पैनलों की उच्च लागत और आवश्यक क्षेत्रों में प्राप्त ऊर्जा के संचय, भंडारण और आगे हस्तांतरण की समस्याओं के साथ जुड़ी हुई है।

वर्तमान में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र परमाणु नाभिक की विखंडन प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा को बड़े पैमाने पर प्राप्त करते हैं। मेरा मानना है कि ऐसे स्टेशनों के निर्माण और विकास को हर संभव तरीके से प्रोत्साहित किया जाना चाहिए, हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि उनके संचालन के लिए सबसे महत्वपूर्ण सामग्री (सस्ते यूरेनियम) में से एक के भंडार का भी पूरी तरह से उपयोग किया जा सकता है अगले 50 साल।

विकास का एक अन्य महत्वपूर्ण क्षेत्र परमाणु संलयन (नाभिक संलयन) का उपयोग है, जो अब मुक्ति के लिए मुख्य आशा के रूप में कार्य करता है, हालांकि पहले थर्मोन्यूक्लियर बिजली संयंत्रों के निर्माण का समय अभी भी अनिश्चित है। यह व्याख्यान इसी विषय को समर्पित है।

परमाणु संलयन क्या है?

परमाणु संलयन, जो सूर्य और सितारों के अस्तित्व का आधार है, सामान्य रूप से ब्रह्मांड के विकास के लिए संभावित रूप से ऊर्जा का एक अटूट स्रोत है। रूस में किए गए प्रयोग (रूस टोकामक फ्यूजन सुविधा का जन्मस्थान है), संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, जर्मनी, साथ ही यूके में संयुक्त यूरोपीय टोरस (जेईटी) कार्यक्रम के हिस्से के रूप में, जो प्रमुख शोध कार्यक्रमों में से एक है। दुनिया में, दिखाएं कि परमाणु संलयन न केवल मानव जाति की वर्तमान ऊर्जा जरूरतों (16 TW) को प्रदान कर सकता है, बल्कि ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा भी प्रदान कर सकता है।

परमाणु संलयन की ऊर्जा बहुत वास्तविक है, और मुख्य प्रश्न यह है कि क्या हम पर्याप्त रूप से विश्वसनीय और लागत प्रभावी थर्मोन्यूक्लियर सुविधाएं बना सकते हैं।

परमाणु संलयन प्रक्रियाओं को एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ हल्के परमाणु नाभिक की संलयन प्रतिक्रिया कहा जाता है।

सबसे पहले, उनमें से हाइड्रोजन के दो समस्थानिकों (ड्यूटेरियम और ट्रिटियम) के बीच प्रतिक्रिया पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जो पृथ्वी पर बहुत आम है, जिसके परिणामस्वरूप हीलियम बनता है और एक न्यूट्रॉन निकलता है। प्रतिक्रिया निम्नलिखित रूप में लिखी जा सकती है:

D + T = 4 He + n + ऊर्जा (17.6 MeV)।

जारी ऊर्जा, इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि हीलियम -4 में बहुत मजबूत परमाणु बंधन हैं, सामान्य गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो न्यूट्रॉन और हीलियम -4 नाभिक के बीच 14.1 MeV / 3.5 MeV के अनुपात में वितरित होती है।

संलयन प्रतिक्रिया शुरू करने (प्रज्वलित) करने के लिए, ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के मिश्रण से गैस को 100 मिलियन डिग्री सेल्सियस (हम इसे एम डिग्री के रूप में निरूपित करेंगे) से ऊपर के तापमान पर पूरी तरह से आयनित और गर्म करना आवश्यक है, जो लगभग पांच गुना अधिक है। सूर्य के केंद्र के तापमान की तुलना में। पहले से ही कई हजार डिग्री के तापमान पर, अंतर-परमाणु टकराव परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों के बाहर निकलने की ओर ले जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग नाभिक और इलेक्ट्रॉनों का मिश्रण बनता है, जिसे प्लाज्मा के रूप में जाना जाता है, जिसमें सकारात्मक चार्ज और उच्च-ऊर्जा ड्यूटेरॉन और ट्राइटन (अर्थात, ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के नाभिक) एक मजबूत पारस्परिक प्रतिकर्षण का अनुभव करते हैं। हालांकि, प्लाज्मा का उच्च तापमान (और आयनों की संबद्ध उच्च ऊर्जा) इन ड्यूटेरियम और ट्रिटियम आयनों को कूलम्ब प्रतिकर्षण को दूर करने और एक दूसरे से टकराने की अनुमति देता है। 100 एम डिग्री से ऊपर के तापमान पर, सबसे "ऊर्जावान" ड्यूटेरॉन और ट्राइटन इतनी नज़दीकी दूरी पर टकराव में एक-दूसरे से संपर्क करते हैं कि शक्तिशाली परमाणु बल उनके बीच कार्य करना शुरू कर देते हैं, जिससे उन्हें एक दूसरे के साथ एक पूरे में विलय करने के लिए मजबूर होना पड़ता है।

प्रयोगशाला में इस प्रक्रिया का कार्यान्वयन तीन बहुत कठिन समस्याओं से जुड़ा है। सबसे पहले, नाभिक डी और टी के गैस मिश्रण को 100 एम डिग्री से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाना चाहिए, किसी तरह इसके शीतलन और संदूषण को रोकना (बर्तन की दीवारों के साथ प्रतिक्रियाओं के कारण)।

इस समस्या को हल करने के लिए, "चुंबकीय जाल" का आविष्कार किया गया, जिसे टोकामक कहा जाता है, जो प्लाज्मा को रिएक्टर की दीवारों के साथ बातचीत करने से रोकता है।

वर्णित विधि में, प्लाज्मा को टोरस के अंदर बहने वाले विद्युत प्रवाह द्वारा लगभग 3 एम डिग्री तक गर्म किया जाता है, हालांकि, प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए अभी भी अपर्याप्त है। प्लाज्मा के अतिरिक्त हीटिंग के लिए, रेडियो फ्रीक्वेंसी रेडिएशन (जैसे माइक्रोवेव ओवन में) द्वारा ऊर्जा को "पंप" किया जाता है, या उच्च-ऊर्जा तटस्थ कणों के बीम इंजेक्ट किए जाते हैं, जो टकराव के दौरान अपनी ऊर्जा को प्लाज्मा में स्थानांतरित करते हैं। इसके अलावा, गर्मी की रिहाई, वास्तव में, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं (जैसा कि नीचे वर्णित किया जाएगा) के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप, पर्याप्त रूप से बड़ी स्थापना में, प्लाज्मा "इग्निशन" होना चाहिए।

अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर (आईटीईआर) का निर्माण, जो प्लाज्मा को "प्रज्वलित" करने में सक्षम पहला टोकामक होगा, वर्तमान में फ्रांस में चल रहा है।

सबसे उन्नत मौजूदा टोकामक-प्रकार की सुविधाएं एक संलयन संयंत्र के संचालन के लिए आवश्यक मूल्यों के करीब 150 एम डिग्री के तापमान तक पहुंच गई हैं, लेकिन आईटीईआर रिएक्टर पहला बड़े पैमाने पर बिजली संयंत्र होना चाहिए जिसे डिजाइन किया गया हो दीर्घकालिक संचालन। भविष्य में, इसके संचालन के मापदंडों में काफी सुधार करना आवश्यक होगा, जिसके लिए सबसे पहले, प्लाज्मा में दबाव में वृद्धि की आवश्यकता होगी, क्योंकि किसी दिए गए तापमान पर परमाणु संलयन की दर वर्ग के समानुपाती होती है दबाव।

इस मामले में मुख्य वैज्ञानिक समस्या इस तथ्य से संबंधित है कि जब प्लाज्मा में दबाव बढ़ता है, तो बहुत जटिल और खतरनाक अस्थिरताएं उत्पन्न होती हैं, अर्थात अस्थिर संचालन के तरीके।

संलयन प्रतिक्रिया से उत्पन्न होने वाले विद्युत आवेशित हीलियम नाभिक को एक "चुंबकीय जाल" के अंदर रखा जाता है, जहां वे अन्य कणों के साथ टकराव के कारण धीरे-धीरे धीमा हो जाते हैं, और टकराव के दौरान जारी ऊर्जा प्लाज्मा कॉलम के उच्च तापमान को बनाए रखने में मदद करती है। तटस्थ (विद्युत चार्ज नहीं) न्यूट्रॉन सिस्टम छोड़ देते हैं और अपनी ऊर्जा को रिएक्टर की दीवारों में स्थानांतरित करते हैं, और दीवारों से ली गई गर्मी बिजली उत्पन्न करने वाले टर्बाइनों के संचालन के लिए ऊर्जा का स्रोत है। इस तरह की सुविधा के संचालन की समस्याएं और कठिनाइयाँ मुख्य रूप से इस तथ्य से संबंधित हैं कि उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन का एक शक्तिशाली प्रवाह और जारी ऊर्जा (विद्युत चुम्बकीय विकिरण और प्लाज्मा कणों के रूप में) रिएक्टर को गंभीर रूप से प्रभावित करती है और उन सामग्रियों को नष्ट कर सकती है जिनसे यह बनाया गया था।

इस वजह से, थर्मोन्यूक्लियर इंस्टॉलेशन का डिज़ाइन बहुत जटिल है। भौतिकविदों और इंजीनियरों को अपने काम की उच्च विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के कार्य का सामना करना पड़ता है। थर्मोन्यूक्लियर स्टेशनों के डिजाइन और निर्माण के लिए उन्हें कई विविध और बहुत जटिल तकनीकी समस्याओं को हल करने की आवश्यकता होती है।

थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट का उपकरण

यह आंकड़ा डिवाइस का एक योजनाबद्ध आरेख (पैमाने पर नहीं) और थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट के संचालन के सिद्धांत को दर्शाता है। मध्य भाग में ट्रिटियम-ड्यूटेरियम (टी-डी) प्लाज्मा से भरा ~ 2000 मीटर 3 की मात्रा वाला एक टॉरॉयडल (डोनट के आकार का) कक्ष होता है, जिसे 100 एम डिग्री से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है। संलयन प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन "चुंबकीय जाल" छोड़ देते हैं और लगभग 1 मीटर की मोटाई के साथ चित्र में दिखाए गए खोल में गिर जाते हैं।

खोल के अंदर, न्यूट्रॉन लिथियम परमाणुओं से टकराते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ट्रिटियम के गठन के साथ प्रतिक्रिया होती है:

न्यूट्रॉन + लिथियम = हीलियम + ट्रिटियम।

इसके अलावा, सिस्टम में प्रतिस्पर्धात्मक प्रतिक्रियाएं होती हैं (ट्रिटियम के गठन के बिना), साथ ही अतिरिक्त न्यूट्रॉन की रिहाई के साथ कई प्रतिक्रियाएं होती हैं, जो तब ट्रिटियम के गठन की ओर ले जाती हैं (इस मामले में, अतिरिक्त न्यूट्रॉन की रिहाई हो सकती है उल्लेखनीय रूप से बढ़ाया गया है, उदाहरण के लिए, शेल बेरिलियम और लेड में परमाणुओं को पेश करके)। सामान्य निष्कर्ष यह है कि यह सुविधा (कम से कम सैद्धांतिक रूप से) एक परमाणु संलयन प्रतिक्रिया हो सकती है जो ट्रिटियम का उत्पादन करेगी। इस मामले में, गठित ट्रिटियम की मात्रा न केवल स्थापना की जरूरतों को पूरा करती है, बल्कि कुछ हद तक बड़ी भी होनी चाहिए, जिससे ट्रिटियम के साथ नए इंस्टॉलेशन प्रदान करना संभव हो जाएगा।

यह ऑपरेटिंग अवधारणा है जिसे नीचे वर्णित आईटीईआर रिएक्टर में परीक्षण और कार्यान्वित किया जाना चाहिए।

न्यूट्रॉन को तथाकथित पायलट प्लांट (जो अपेक्षाकृत "साधारण" संरचनात्मक सामग्री का उपयोग करेगा) में लगभग 400 डिग्री तक खोल को गर्म करना चाहिए। भविष्य में, 1000 डिग्री से ऊपर के शेल हीटिंग तापमान के साथ बेहतर इंस्टॉलेशन बनाने की योजना है, जिसे नवीनतम उच्च-शक्ति सामग्री (जैसे सिलिकॉन कार्बाइड कंपोजिट) के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। शेल में जारी गर्मी, पारंपरिक स्टेशनों की तरह, प्राथमिक शीतलन सर्किट द्वारा शीतलक (उदाहरण के लिए, पानी या हीलियम) के साथ ली जाती है और द्वितीयक सर्किट में स्थानांतरित की जाती है, जहां जल वाष्प का उत्पादन होता है और टर्बाइनों को आपूर्ति की जाती है।

परमाणु संलयन का मुख्य लाभ यह है कि इसमें ईंधन के रूप में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थों की बहुत कम मात्रा की आवश्यकता होती है।

वर्णित पौधों में परमाणु संलयन प्रतिक्रिया पारंपरिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं (जैसे जीवाश्म ईंधन को जलाने) द्वारा उत्पन्न मानक गर्मी से दस मिलियन गुना अधिक ऊर्जा की भारी मात्रा में जारी कर सकती है। तुलना के लिए, हम बताते हैं कि 1 गीगावाट (GW) की क्षमता वाले थर्मल पावर प्लांट के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक कोयले की मात्रा 10,000 टन प्रति दिन (दस रेलवे कारें) है, और उसी क्षमता का एक फ्यूजन प्लांट होगा प्रति दिन T केवल लगभग 1 किलो D + मिश्रण का सेवन करें।

ड्यूटेरियम हाइड्रोजन का एक स्थिर समस्थानिक है; साधारण पानी के प्रत्येक 3350 अणुओं में से एक में, हाइड्रोजन परमाणुओं में से एक को ड्यूटेरियम (ब्रह्मांड के बिग बैंग से विरासत में मिली विरासत) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यह तथ्य पानी से आवश्यक मात्रा में ड्यूटेरियम के काफी सस्ते उत्पादन को व्यवस्थित करना आसान बनाता है। ट्रिटियम प्राप्त करना अधिक कठिन है, जो अस्थिर है (आधा जीवन लगभग 12 वर्ष है, जिसके परिणामस्वरूप प्रकृति में इसकी सामग्री नगण्य है), हालांकि, जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, ऑपरेशन के दौरान थर्मोन्यूक्लियर इंस्टॉलेशन के ठीक अंदर ट्रिटियम का उत्पादन किया जाएगा। लिथियम के साथ न्यूट्रॉन की प्रतिक्रिया के कारण।

इस प्रकार, थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के लिए प्रारंभिक ईंधन लिथियम और पानी है।

लिथियम एक सामान्य धातु है जिसका व्यापक रूप से घरेलू उपकरणों (उदाहरण के लिए मोबाइल फोन की बैटरी) में उपयोग किया जाता है। ऊपर वर्णित संयंत्र, अपूर्ण दक्षता के साथ भी, 200,000 kWh विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम होगा, जो कि 70 टन कोयले में निहित ऊर्जा के बराबर है। लिथियम की आवश्यक मात्रा एक कंप्यूटर बैटरी में निहित है, और ड्यूटेरियम की मात्रा 45 लीटर पानी में निहित है। उपरोक्त मूल्य यूरोपीय संघ के देशों में 30 वर्षों के लिए बिजली की वर्तमान खपत (एक व्यक्ति के संदर्भ में) से मेल खाती है। तथ्य यह है कि लिथियम की इतनी कम मात्रा बिजली की इतनी मात्रा (सीओ 2 उत्सर्जन के बिना और वातावरण के मामूली प्रदूषण के बिना) का उत्पादन प्रदान कर सकती है, विकास पर अनुसंधान के तेजी से और जोरदार विकास के लिए पर्याप्त रूप से मजबूत तर्क है। लागत प्रभावी थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाने के दीर्घकालिक परिप्रेक्ष्य के साथ भी संलयन ऊर्जा (सभी कठिनाइयों और समस्याओं के बावजूद)।

ड्यूटेरियम लाखों वर्षों के लिए पर्याप्त होना चाहिए, और आसानी से खनन किया गया लिथियम भंडार सैकड़ों वर्षों की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त है।

यहां तक कि अगर हमारे पास चट्टानों में लिथियम खत्म हो जाता है, तो हम इसे पानी से निकाल सकते हैं, जहां यह मेरे लिए आर्थिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए पर्याप्त उच्च सांद्रता (यूरेनियम के 100 गुना) में पाया जाता है।

थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा न केवल मानवता का वादा करती है, सिद्धांत रूप में, भविष्य में (सीओ 2 उत्सर्जन के बिना और वायुमंडलीय प्रदूषण के बिना) बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन करने की संभावना है, बल्कि इसके कई अन्य फायदे भी हैं।

1 ) उच्च आंतरिक सुरक्षा।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिष्ठानों में उपयोग किए जाने वाले प्लाज्मा का घनत्व बहुत कम होता है (वायुमंडल के घनत्व से लगभग एक लाख गुना कम), जिसके परिणामस्वरूप प्रतिष्ठानों के काम के माहौल में कभी भी गंभीर घटनाओं या दुर्घटनाओं का कारण बनने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होगी।

इसके अलावा, "ईंधन" की लोडिंग को लगातार किया जाना चाहिए, जिससे इसके काम को रोकना आसान हो जाता है, इस तथ्य का उल्लेख नहीं करने के लिए कि दुर्घटना की स्थिति में और पर्यावरणीय परिस्थितियों में तेज बदलाव, थर्मोन्यूक्लियर "लौ" होना चाहिए बस बाहर जाओ।

संलयन ऊर्जा से जुड़े खतरे क्या हैं? सबसे पहले, यह ध्यान देने योग्य है कि हालांकि संलयन उत्पाद (हीलियम और न्यूट्रॉन) रेडियोधर्मी नहीं हैं, न्यूट्रॉन के लंबे समय तक संपर्क के दौरान रिएक्टर शेल रेडियोधर्मी बन सकता है।

दूसरे, ट्रिटियम रेडियोधर्मी है और इसका आधा जीवन अपेक्षाकृत कम (12 वर्ष) है। लेकिन यद्यपि उपयोग किए गए प्लाज्मा की मात्रा महत्वपूर्ण है, इसके कम घनत्व के कारण, इसमें केवल बहुत कम मात्रा में ट्रिटियम (लगभग दस डाक टिकटों का कुल वजन) होता है। इसीलिए

यहां तक कि सबसे कठिन परिस्थितियों और दुर्घटनाओं में (खोल का पूर्ण विनाश और उसमें निहित सभी ट्रिटियम की रिहाई, उदाहरण के लिए, भूकंप और एक स्टेशन में एक विमान दुर्घटना के दौरान), केवल थोड़ी मात्रा में ईंधन पर्यावरण में प्रवेश करेगा , जिसके लिए आस-पास की बस्तियों से आबादी की निकासी की आवश्यकता नहीं होगी।

2 ) ऊर्जा की लागत।

यह उम्मीद की जाती है कि प्राप्त बिजली की तथाकथित "आंतरिक" कीमत (स्वयं उत्पादन की लागत) स्वीकार्य हो जाएगी यदि यह बाजार में पहले से मौजूद कीमत का 75% है। इस मामले में "स्वीकार्य" का अर्थ है कि कीमत पुराने हाइड्रोकार्बन ईंधन का उपयोग करके उत्पादित ऊर्जा की कीमत से कम होगी। "बाहरी" लागत (दुष्प्रभाव, सार्वजनिक स्वास्थ्य, जलवायु, पर्यावरण, आदि पर प्रभाव) अनिवार्य रूप से शून्य होगा।

अंतर्राष्ट्रीय प्रायोगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर ITER

मुख्य अगला कदम एक ITER रिएक्टर का निर्माण करना है जिसे प्लाज्मा प्रज्वलन की बहुत संभावना को प्रदर्शित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इस आधार पर, ऊर्जा में कम से कम दस गुना लाभ प्राप्त करें (प्लाज्मा हीटिंग पर खर्च की गई ऊर्जा के संबंध में)। आईटीईआर रिएक्टर एक प्रायोगिक उपकरण होगा जो बिजली पैदा करने के लिए टर्बाइन और इसका उपयोग करने के लिए उपकरणों से लैस नहीं होगा। इसके निर्माण का उद्देश्य ऐसे बिजली संयंत्रों के संचालन के साथ-साथ वास्तविक, लागत प्रभावी बिजली संयंत्रों के निर्माण के दौरान मिलने वाली शर्तों का अध्ययन करना है, जो जाहिर तौर पर आकार में आईटीईआर से अधिक होना चाहिए। फ्यूजन पावर प्लांट्स (यानी पूरी तरह से टर्बाइनों से लैस प्लांट आदि) के वास्तविक प्रोटोटाइप के निर्माण के लिए निम्नलिखित दो समस्याओं को हल करने की आवश्यकता है। सबसे पहले, नई सामग्रियों को विकसित करना जारी रखना आवश्यक है (वर्णित शर्तों में बहुत कठोर परिचालन स्थितियों का सामना करने में सक्षम) और नीचे वर्णित IFMIF (अंतर्राष्ट्रीय संलयन विकिरण सुविधा) प्रणाली के उपकरणों के लिए विशेष नियमों के अनुसार उनका परीक्षण करना। . दूसरे, कई विशुद्ध रूप से तकनीकी समस्याओं को हल किया जाना है और रिमोट कंट्रोल, हीटिंग, क्लैडिंग डिजाइन, ईंधन चक्र, आदि से संबंधित नई तकनीकों को विकसित किया जाना है।

यह आंकड़ा आईटीईआर रिएक्टर को दर्शाता है, जो न केवल सभी रैखिक आयामों (लगभग दो बार) में, बल्कि इसमें उपयोग किए जाने वाले चुंबकीय क्षेत्रों और प्लाज्मा के माध्यम से बहने वाली धाराओं के परिमाण में आज की सबसे बड़ी जेईटी सुविधा से आगे निकल गया है।

इस रिएक्टर को बनाने का उद्देश्य बड़े पैमाने पर थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट के डिजाइन में भौतिकविदों और इंजीनियरों के संयुक्त प्रयासों की क्षमताओं का प्रदर्शन करना है।

डिजाइनरों द्वारा नियोजित स्थापना की क्षमता 500 मेगावाट है (केवल 50 मेगावाट के सिस्टम इनपुट पर ऊर्जा खपत के साथ)। 3

आईटीईआर संयंत्र एक संघ द्वारा बनाया जा रहा है जिसमें यूरोपीय संघ, चीन, भारत, जापान, दक्षिण कोरिया, रूस और अमेरिका शामिल हैं। इन देशों की कुल जनसंख्या पृथ्वी की कुल जनसंख्या का लगभग आधा है, इसलिए इस परियोजना को वैश्विक चुनौती के लिए वैश्विक प्रतिक्रिया कहा जा सकता है। ITER रिएक्टर के मुख्य घटकों और संयोजनों को पहले ही बनाया और परीक्षण किया जा चुका है, और Cadarache (फ्रांस) शहर में निर्माण शुरू हो चुका है। रिएक्टर का प्रक्षेपण 2020 के लिए निर्धारित है, और ड्यूटेरियम-ट्रिटियम प्लाज्मा का उत्पादन - 2027 के लिए, क्योंकि रिएक्टर को चालू करने के लिए ड्यूटेरियम और ट्रिटियम से प्लाज्मा के लिए लंबे और गंभीर परीक्षणों की आवश्यकता होती है।

ITER रिएक्टर के चुंबकीय कॉइल सुपरकंडक्टिंग सामग्री पर आधारित होते हैं (जो, सिद्धांत रूप में, निरंतर संचालन की अनुमति देते हैं, बशर्ते कि प्लाज्मा में करंट बना रहे), इसलिए डिजाइनरों को कम से कम 10 मिनट का एक गारंटीकृत कर्तव्य चक्र प्रदान करने की उम्मीद है। यह स्पष्ट है कि एक वास्तविक थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट के निरंतर संचालन के लिए सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय कॉइल की उपस्थिति मौलिक रूप से महत्वपूर्ण है। टोकामक जैसे उपकरणों में सुपरकंडक्टिंग कॉइल का पहले से ही उपयोग किया जा चुका है, लेकिन ट्रिटियम प्लाज्मा के लिए डिज़ाइन किए गए ऐसे बड़े पैमाने पर प्रतिष्ठानों में उनका उपयोग पहले नहीं किया गया है। इसके अलावा, आईटीईआर सुविधा पहली बार वास्तविक स्टेशनों में काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए विभिन्न शेल मॉड्यूल का उपयोग और परीक्षण करेगी, जहां ट्रिटियम नाभिक उत्पन्न या "पुनर्प्राप्त" किया जा सकता है।

सुविधा के निर्माण का मुख्य उद्देश्य प्लाज्मा दहन के सफल नियंत्रण और प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान स्तर पर थर्मोन्यूक्लियर उपकरणों में वास्तव में ऊर्जा प्राप्त करने की संभावना को प्रदर्शित करना है।

इस दिशा में और विकास, निश्चित रूप से, उपकरणों की दक्षता में सुधार के लिए कई प्रयासों की आवश्यकता होगी, विशेष रूप से उनकी आर्थिक व्यवहार्यता के दृष्टिकोण से, जो कि गंभीर और लंबे अध्ययन से जुड़ा है, दोनों आईटीईआर रिएक्टर और अन्य उपकरणों पर। निर्धारित कार्यों में से, निम्नलिखित तीन पर प्रकाश डाला जाना चाहिए:

1) यह दिखाना आवश्यक है कि विज्ञान और प्रौद्योगिकी का मौजूदा स्तर पहले से ही एक नियंत्रित परमाणु संलयन प्रक्रिया में ऊर्जा में 10 गुना लाभ (प्रक्रिया को बनाए रखने के लिए खर्च की तुलना में) प्राप्त करने की अनुमति देता है। प्रतिक्रिया खतरनाक अस्थिर मोड की घटना के बिना आगे बढ़ना चाहिए, बिना अति ताप और निर्माण की सामग्री को नुकसान पहुंचाए, और अशुद्धियों द्वारा प्लाज्मा के प्रदूषण के बिना। प्लाज़्मा ताप शक्ति के 50% के क्रम पर संलयन शक्ति के साथ, इन लक्ष्यों को पहले ही छोटी सुविधाओं पर प्रयोगों में प्राप्त किया जा चुका है, लेकिन ITER रिएक्टर के निर्माण से नियंत्रण विधियों की विश्वसनीयता का परीक्षण बहुत बड़ी सुविधा पर करना संभव हो जाएगा। जो लंबे समय तक बहुत अधिक ऊर्जा पैदा करता है। ITER रिएक्टर को भविष्य के फ्यूजन रिएक्टर के लिए आवश्यकताओं के परीक्षण और सामंजस्य के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसका निर्माण एक बहुत ही जटिल और दिलचस्प कार्य है।

2) प्लाज्मा में दबाव बढ़ाने के तरीकों का अध्ययन करना आवश्यक है (याद रखें कि किसी दिए गए तापमान पर प्रतिक्रिया दर दबाव के वर्ग के समानुपाती होती है) प्लाज्मा व्यवहार के खतरनाक अस्थिर शासनों की घटना को रोकने के लिए। इस दिशा में अनुसंधान की सफलता या तो उच्च प्लाज्मा घनत्व पर रिएक्टर के संचालन को सुनिश्चित करेगी, या उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों की ताकत के लिए आवश्यकताओं को कम करेगी, जिससे रिएक्टर द्वारा उत्पादित बिजली की लागत में काफी कमी आएगी।

3) परीक्षणों को यह पुष्टि करनी चाहिए कि स्थिर मोड में रिएक्टर का निरंतर संचालन वास्तविक रूप से सुनिश्चित किया जा सकता है (आर्थिक और तकनीकी दृष्टिकोण से, यह आवश्यकता बहुत महत्वपूर्ण लगती है, यदि मुख्य नहीं है), और प्रक्षेपण बड़ी ऊर्जा लागत के बिना संयंत्र को चलाया जा सकता है। शोधकर्ताओं और डिजाइनरों को बहुत उम्मीद है कि प्लाज्मा के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय प्रवाह का "निरंतर" प्रवाह प्लाज्मा में इसकी पीढ़ी द्वारा प्रदान किया जा सकता है (उच्च आवृत्ति विकिरण और तेज परमाणुओं के इंजेक्शन के कारण)।

आधुनिक दुनिया एक बहुत ही गंभीर ऊर्जा चुनौती का सामना कर रही है, जिसे अधिक सटीक रूप से "अनिश्चित ऊर्जा संकट" कहा जा सकता है।

वर्तमान में, मानव द्वारा उपभोग की जाने वाली लगभग सभी ऊर्जा जीवाश्म ईंधन को जलाने से निर्मित होती है, और समस्या का समाधान सौर ऊर्जा या परमाणु ऊर्जा (फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों का निर्माण, आदि) के उपयोग से जुड़ा हो सकता है। विकासशील देशों की बढ़ती आबादी और उनके जीवन स्तर में सुधार और उत्पादित ऊर्जा की मात्रा में वृद्धि की आवश्यकता के कारण वैश्विक समस्या को केवल विचार किए गए दृष्टिकोणों के आधार पर हल नहीं किया जा सकता है, हालांकि, निश्चित रूप से, ऊर्जा के वैकल्पिक तरीकों को विकसित करने का कोई भी प्रयास पीढ़ी को प्रोत्साहित किया जाना चाहिए।

यदि थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के विकास के रास्ते में कोई बड़ा और अप्रत्याशित आश्चर्य नहीं है, तो, कार्रवाई के विकसित उचित और व्यवस्थित कार्यक्रम के अधीन, जो (बेशक, काम के अच्छे संगठन और पर्याप्त धन के अधीन) को नेतृत्व करना चाहिए एक प्रोटोटाइप थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट का निर्माण। इस मामले में, लगभग 30 वर्षों में, हम पहली बार ऊर्जा नेटवर्क में इससे विद्युत प्रवाह की आपूर्ति करने में सक्षम होंगे, और 10 से अधिक वर्षों में, पहला वाणिज्यिक थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट संचालित होना शुरू हो जाएगा। यह संभव है कि हमारी सदी के उत्तरार्ध में, परमाणु संलयन ऊर्जा जीवाश्म ईंधन को प्रतिस्थापित करना शुरू कर देगी और धीरे-धीरे वैश्विक स्तर पर मानवता को ऊर्जा प्रदान करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाना शुरू कर देगी।

लेज़र,

हम कहते हैं कि हम सूरज को एक डिब्बे में डाल देंगे। विचार सुंदर है। समस्या यह है कि हम नहीं जानते कि बॉक्स कैसे बनाया जाता है।

पियरे-गिल्स डी गेन्नेस
फ्रांसीसी नोबेल पुरस्कार विजेता

सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और मशीनों को ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और मानवता इसका बहुत अधिक उपभोग करती है। लेकिन जीवाश्म ईंधन खत्म हो रहे हैं, और वैकल्पिक ऊर्जा अभी भी पर्याप्त कुशल नहीं है।
ऊर्जा प्राप्त करने का एक तरीका है, जो आदर्श रूप से सभी आवश्यकताओं के अनुकूल है - फ्यूजन। फ्यूजन रिएक्शन (हाइड्रोजन का हीलियम में रूपांतरण और ऊर्जा का विमोचन) सूर्य में लगातार हो रहा है और यह प्रक्रिया सूर्य के प्रकाश के रूप में ग्रह को ऊर्जा प्रदान करती है। आपको बस इसे छोटे पैमाने पर पृथ्वी पर अनुकरण करने की आवश्यकता है। यह उच्च दबाव और बहुत उच्च तापमान (सूर्य की तुलना में 10 गुना अधिक) प्रदान करने के लिए पर्याप्त है और संलयन प्रतिक्रिया शुरू की जाएगी। ऐसी स्थितियां पैदा करने के लिए थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाना जरूरी है। यह पृथ्वी पर अधिक प्रचुर संसाधनों का उपयोग करेगा, पारंपरिक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तुलना में अधिक सुरक्षित और अधिक शक्तिशाली होगा। 40 से अधिक वर्षों से, इसे बनाने के प्रयास किए गए हैं और प्रयोग किए गए हैं। हाल के वर्षों में, प्रोटोटाइप में से एक भी खर्च की तुलना में अधिक ऊर्जा प्राप्त करने में कामयाब रहा। इस क्षेत्र में सबसे महत्वाकांक्षी परियोजनाओं को नीचे प्रस्तुत किया गया है:

राज्य परियोजनाएं

हाल ही में, थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के एक अन्य डिजाइन पर सबसे अधिक जनता का ध्यान दिया गया है - वेंडेलस्टीन 7-एक्स तारकीय (तारकीय ITER की तुलना में इसकी आंतरिक संरचना में अधिक जटिल है, जो एक टोकामक है)। 1 बिलियन डॉलर से अधिक खर्च करने के बाद, जर्मन वैज्ञानिकों ने 2015 तक 9 वर्षों में रिएक्टर का एक छोटा, प्रदर्शन मॉडल बनाया। यदि यह अच्छा प्रदर्शन करता है, तो एक बड़ा संस्करण बनाया जाएगा।

फ्रांस में मेगाजूल लेजर दुनिया का सबसे शक्तिशाली लेजर होगा और लेजर के उपयोग के आधार पर फ्यूजन रिएक्टर बनाने की एक विधि को आगे बढ़ाने का प्रयास करेगा। 2018 में फ्रांसीसी स्थापना के चालू होने की उम्मीद है।

NIF (नेशनल इग्निशन फैसिलिटी) संयुक्त राज्य अमेरिका में 12 वर्षों में और 2012 तक 4 बिलियन डॉलर में बनाया गया था। उन्होंने प्रौद्योगिकी का परीक्षण करने और फिर तुरंत एक रिएक्टर बनाने की उम्मीद की, लेकिन यह पता चला कि, विकिपीडिया के अनुसार, काफी काम करने की आवश्यकता है यदि प्रणाली हमेशा प्रज्वलन तक पहुंचने के लिए है। नतीजतन, भव्य योजनाएं रद्द कर दी गईं और वैज्ञानिकों ने धीरे-धीरे लेजर में सुधार करना शुरू कर दिया। अंतिम चुनौती ऊर्जा हस्तांतरण दक्षता को 7% से बढ़ाकर 15% करना है। अन्यथा, संश्लेषण प्राप्त करने की इस पद्धति के लिए कांग्रेस का वित्त पोषण बंद हो सकता है।

2015 के अंत में, सरोव में दुनिया की सबसे शक्तिशाली लेजर सुविधा के लिए एक इमारत का निर्माण शुरू हुआ। यह वर्तमान अमेरिकी और भविष्य के फ्रांसीसी से अधिक शक्तिशाली होगा और रिएक्टर के "लेजर" संस्करण के निर्माण के लिए आवश्यक प्रयोगों को करने की अनुमति देगा। 2020 में निर्माण पूरा करना।

थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन को प्राप्त करने के तरीकों में यूएस-आधारित लेजर - मैग्एलआईएफ फ्यूजन को एक डार्क हॉर्स के रूप में मान्यता प्राप्त है। हाल ही में, इस पद्धति ने अपेक्षा से बेहतर प्रदर्शन किया है, लेकिन शक्ति को अभी भी 1000 के कारक से बढ़ाने की आवश्यकता है। अब लेजर को अपग्रेड किया जा रहा है, और 2018 तक वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि उन्हें उतनी ही ऊर्जा मिलेगी, जितनी उन्होंने खर्च की। सफल होने पर, एक बड़ा संस्करण बनाया जाएगा।

रूसी आईएनपी में, "ओपन ट्रैप" पद्धति पर लगातार प्रयोग किए गए, जिसे संयुक्त राज्य अमेरिका ने 90 के दशक में छोड़ दिया था। नतीजतन, संकेतक प्राप्त किए गए थे जिन्हें इस पद्धति के लिए असंभव माना जाता था। आईएनपी वैज्ञानिकों का मानना है कि उनकी स्थापना अब जर्मन वेंडेलस्टीन 7-एक्स (क्यू = 0.1) के स्तर पर है, लेकिन सस्ता है। अब वे 3 अरब रूबल के लिए एक नई स्थापना का निर्माण कर रहे हैं

कुरचटोव संस्थान के प्रमुख लगातार रूस में एक छोटा थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाने की योजना की याद दिलाते हैं - इग्निटर। योजना के अनुसार, यह कम भले ही ITER जितना ही प्रभावी होना चाहिए। इसका निर्माण 3 साल पहले शुरू हो जाना चाहिए था, लेकिन यह स्थिति बड़ी वैज्ञानिक परियोजनाओं के लिए विशिष्ट है।

2016 की शुरुआत में चीनी ईस्ट टोकामक 50 मिलियन डिग्री का तापमान प्राप्त करने और इसे 102 सेकंड तक रखने में कामयाब रहा। बड़े-बड़े रिएक्टरों और लेज़रों के निर्माण से पहले फ्यूज़न के बारे में सभी ख़बरें इस प्रकार थीं। कोई सोच सकता है कि यह सिर्फ वैज्ञानिकों के बीच एक प्रतियोगिता है - जो हमेशा उच्च तापमान को अधिक समय तक रख सकते हैं। प्लाज्मा तापमान जितना अधिक होता है और इसे लंबे समय तक रखना संभव होता है, हम संलयन प्रतिक्रिया की शुरुआत के करीब होते हैं। दुनिया में ऐसे दर्जनों प्रतिष्ठान हैं, कई और () () बनाए जा रहे हैं ताकि जल्द ही EAST रिकॉर्ड टूट जाए। संक्षेप में, ये छोटे रिएक्टर ITER को भेजने से पहले केवल उपकरणों का परीक्षण कर रहे हैं।

लॉकहीड मार्टिन ने 2015 में फ्यूजन पावर में एक सफलता की घोषणा की जो उन्हें 10 वर्षों में एक छोटा और मोबाइल फ्यूजन रिएक्टर बनाने की अनुमति देगा। यह देखते हुए कि 2040 से पहले बहुत बड़े और बिल्कुल भी मोबाइल वाणिज्यिक रिएक्टरों की उम्मीद नहीं थी, निगम के बयान को संदेह के साथ मिला था। लेकिन कंपनी के पास बहुत सारे संसाधन हैं, तो कौन जाने। 2020 में एक प्रोटोटाइप की उम्मीद है।

लोकप्रिय सिलिकॉन वैली स्टार्टअप हेलियन एनर्जी की परमाणु संलयन हासिल करने की अपनी अनूठी योजना है। कंपनी ने $ 10 मिलियन से अधिक जुटाए हैं और 2019 तक एक प्रोटोटाइप होने की उम्मीद है।

शैडो स्टार्ट-अप ट्राई अल्फा एनर्जी ने हाल ही में अपनी संलयन विधि को आगे बढ़ाने में प्रभावशाली परिणाम प्राप्त किए हैं (संलयन प्राप्त करने के 100 से अधिक सैद्धांतिक तरीके सिद्धांतकारों द्वारा विकसित किए गए हैं, टोकामक बस सबसे सरल और सबसे लोकप्रिय है)। कंपनी ने निवेशक फंड में $ 100 मिलियन से अधिक भी जुटाए हैं।

कनाडाई स्टार्टअप जनरल फ्यूजन की रिएक्टर परियोजना दूसरों के विपरीत और भी अधिक है, लेकिन डेवलपर्स को इस पर भरोसा है और 2020 तक रिएक्टर बनाने के लिए 10 वर्षों में $ 100 मिलियन से अधिक जुटाए हैं।

यूनाइटेड किंगडम से स्टार्टअप - फर्स्ट लाइट में सबसे सुलभ साइट है, जिसे 2014 में बनाया गया था, और कम खर्चीले थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्राप्त करने के लिए नवीनतम वैज्ञानिक डेटा का उपयोग करने की योजना की घोषणा की।

MIT के वैज्ञानिकों ने एक कॉम्पैक्ट फ्यूजन रिएक्टर का वर्णन करते हुए एक लेख लिखा। वे नई प्रौद्योगिकियों पर भरोसा करते हैं जो विशाल टोकामकों के निर्माण की शुरुआत के बाद दिखाई दीं और परियोजना को 10 वर्षों में पूरा करने का वादा किया। यह अभी तक ज्ञात नहीं है कि निर्माण शुरू करने के लिए उन्हें हरी बत्ती दी जाएगी या नहीं। भले ही स्वीकृत हो, एक पत्रिका लेख एक स्टार्टअप से भी पहले का चरण है।

फ़्यूज़न शायद फ़्यूज़न फ़ंडिंग के लिए सबसे कम उपयुक्त उद्योग है। लेकिन यह उनकी मदद से है, और नासा से वित्त पोषण के साथ भी, लॉरेंसविले प्लाज्मा भौतिकी अपने रिएक्टर का एक प्रोटोटाइप बनाने जा रही है। सभी चल रही परियोजनाओं में, यह धोखाधड़ी के समान सबसे अधिक है, लेकिन कौन जानता है, शायद वे इस भव्य काम के लिए कुछ उपयोगी लाएंगे।

आईटीईआर केवल एक पूर्ण विकसित डेमो सुविधा के निर्माण के लिए एक प्रोटोटाइप होगा - पहला वाणिज्यिक संलयन रिएक्टर। इसका प्रक्षेपण अब 2044 के लिए निर्धारित है और यह अभी भी एक आशावादी पूर्वानुमान है।

लेकिन अगले चरण की योजना है। एक हाइब्रिड थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर परमाणु के क्षय (एक पारंपरिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र की तरह) और संलयन दोनों से ऊर्जा प्राप्त करेगा। इस विन्यास में, ऊर्जा 10 गुना अधिक हो सकती है, लेकिन सुरक्षा कम है। चीन 2030 तक एक प्रोटोटाइप बनाने की उम्मीद करता है, लेकिन विशेषज्ञों का कहना है कि यह आंतरिक दहन इंजन के आविष्कार से पहले हाइब्रिड कारों को इकट्ठा करने की कोशिश करने जैसा है।

नतीजा

दुनिया में ऊर्जा का एक नया स्रोत लाने के इच्छुक लोगों की कमी नहीं है। आईटीईआर परियोजना के पास इसके पैमाने और वित्त पोषण को देखते हुए सबसे अच्छा मौका है, लेकिन अन्य तरीकों के साथ-साथ निजी परियोजनाओं को छूट नहीं दी जानी चाहिए। बिना किसी सफलता के संलयन प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए वैज्ञानिक दशकों से काम कर रहे हैं। लेकिन अब थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए पहले से कहीं अधिक परियोजनाएं हैं। भले ही उनमें से प्रत्येक विफल हो जाए, नए प्रयास किए जाएंगे। यह संभावना नहीं है कि हम तब तक आराम करेंगे जब तक हम यहां पृथ्वी पर सूर्य के एक लघु संस्करण को प्रकाशित नहीं करते।

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यह सब कब प्रारंभ हुआ। निम्नलिखित तीन कारकों के संयोजन के परिणामस्वरूप "ऊर्जा चुनौती" उत्पन्न हुई:

1. मानवता अब भारी मात्रा में ऊर्जा की खपत करती है।

दुनिया की वर्तमान ऊर्जा खपत लगभग 15.7 टेरावाट (TW) है। इस मान को ग्रह की जनसंख्या से विभाजित करने पर हमें प्रति व्यक्ति लगभग 2400 वाट प्राप्त होते हैं, जिसका आसानी से अनुमान लगाया जा सकता है और कल्पना की जा सकती है। पृथ्वी के प्रत्येक निवासी (बच्चों सहित) द्वारा खपत की जाने वाली ऊर्जा 24 सौ-वाट बिजली के लैंप के चौबीसों घंटे संचालन से मेल खाती है। हालांकि, ग्रह के चारों ओर इस ऊर्जा की खपत बहुत असमान है, क्योंकि यह कई देशों में बहुत अधिक है और अन्य देशों में नगण्य है। खपत (एक व्यक्ति के संदर्भ में) संयुक्त राज्य अमेरिका में 10.3 kW (रिकॉर्ड मूल्यों में से एक), रूसी संघ में 6.3 kW, यूके में 5.1 kW, आदि है, लेकिन, दूसरी ओर, यह केवल 0.21 kW है बांग्लादेश में (अमेरिकी ऊर्जा खपत का केवल 2%!)।

2. विश्व ऊर्जा खपत नाटकीय रूप से बढ़ रही है।

अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (2006) के पूर्वानुमान के अनुसार, 2030 तक विश्व ऊर्जा खपत में 50% की वृद्धि होनी चाहिए। बेशक, विकसित देश बिना अतिरिक्त ऊर्जा के ठीक काम कर सकते हैं, लेकिन विकासशील देशों की आबादी को ऊपर उठाने के लिए यह वृद्धि आवश्यक है, जहां 1.5 अरब लोग बिजली की भारी कमी से जूझ रहे हैं, गरीबी से बाहर।

3. वर्तमान में, विश्व की 80% ऊर्जा जीवाश्म ईंधन को जलाने से उत्पन्न होती है(तेल, कोयला और गैस), जिसका उपयोग:

क) संभावित रूप से विनाशकारी पर्यावरणीय परिवर्तनों का जोखिम वहन करता है;

बी) किसी दिन अनिवार्य रूप से समाप्त होना चाहिए।

जो कहा गया है, उससे यह स्पष्ट है कि अब हमें जीवाश्म ईंधन के उपयोग के युग के अंत की तैयारी करनी चाहिए।

वर्तमान में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र परमाणु नाभिक की विखंडन प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा को बड़े पैमाने पर प्राप्त करते हैं। ऐसे स्टेशनों के निर्माण और विकास को हर संभव तरीके से प्रोत्साहित किया जाना चाहिए, लेकिन यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि उनके संचालन के लिए सबसे महत्वपूर्ण सामग्री (सस्ते यूरेनियम) में से एक का भंडार भी अगले 50 वर्षों में पूरी तरह से उपयोग किया जा सकता है। . अधिक कुशल ऊर्जा चक्रों के उपयोग के माध्यम से परमाणु विखंडन-आधारित ऊर्जा की संभावनाओं को (और चाहिए) महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित किया जा सकता है, जो उत्पादित ऊर्जा की मात्रा को लगभग दोगुना कर सकता है। इस दिशा में ऊर्जा के विकास के लिए थोरियम (तथाकथित थोरियम ब्रीडर रिएक्टर या ब्रीडर रिएक्टर) पर रिएक्टर बनाना आवश्यक है, जिसमें मूल यूरेनियम की तुलना में प्रतिक्रिया के दौरान अधिक थोरियम का उत्पादन होता है, जिसके परिणामस्वरूप किसी पदार्थ की दी गई मात्रा के लिए प्राप्त ऊर्जा की कुल मात्रा 40 गुना बढ़ जाती है। यह फास्ट-न्यूट्रॉन प्लूटोनियम ब्रीडर बनाने का भी वादा करता है, जो यूरेनियम रिएक्टरों की तुलना में बहुत अधिक कुशल हैं और 60 गुना अधिक ऊर्जा प्राप्त करना संभव बनाते हैं। शायद, इन क्षेत्रों के विकास के लिए, यूरेनियम प्राप्त करने के लिए नए, गैर-मानक तरीकों को विकसित करना आवश्यक होगा (उदाहरण के लिए, समुद्र के पानी से, जो सबसे अधिक सुलभ लगता है)।

फ्यूजन पावर प्लांट

यह आंकड़ा डिवाइस का एक योजनाबद्ध आरेख (पैमाने पर नहीं) और थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट के संचालन के सिद्धांत को दर्शाता है। मध्य भाग में, ट्रिटियम-ड्यूटेरियम (T-D) प्लाज्मा से भरा ~ 2000 m3 की मात्रा वाला एक टॉरॉयडल (डोनट के आकार का) कक्ष होता है, जिसे 100 M°C से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है। संलयन प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन (1) "चुंबकीय बोतल" छोड़ देते हैं और लगभग 1 मीटर की मोटाई के साथ चित्र में दिखाए गए खोल में गिर जाते हैं।

न्यूट्रॉन + लिथियम → हीलियम + ट्रिटियम

इसके अलावा, सिस्टम में प्रतिस्पर्धात्मक प्रतिक्रियाएं होती हैं (ट्रिटियम के गठन के बिना), साथ ही अतिरिक्त न्यूट्रॉन की रिहाई के साथ कई प्रतिक्रियाएं होती हैं, जो तब ट्रिटियम के गठन की ओर ले जाती हैं (इस मामले में, अतिरिक्त न्यूट्रॉन की रिहाई हो सकती है उल्लेखनीय रूप से बढ़ाया, उदाहरण के लिए, बेरिलियम परमाणुओं को खोल और सीसा में पेश करके)। सामान्य निष्कर्ष यह है कि यह सुविधा (कम से कम सैद्धांतिक रूप से) एक परमाणु संलयन प्रतिक्रिया हो सकती है जो ट्रिटियम का उत्पादन करेगी। इस मामले में, गठित ट्रिटियम की मात्रा न केवल स्थापना की जरूरतों को पूरा करती है, बल्कि कुछ हद तक बड़ी भी होनी चाहिए, जिससे ट्रिटियम के साथ नए इंस्टॉलेशन प्रदान करना संभव हो जाएगा। यह ऑपरेटिंग अवधारणा है जिसे नीचे वर्णित आईटीईआर रिएक्टर में परीक्षण और कार्यान्वित किया जाना चाहिए।

इसके अलावा, न्यूट्रॉन को तथाकथित पायलट प्लांट (जो अपेक्षाकृत "साधारण" संरचनात्मक सामग्री का उपयोग करेगा) में लगभग 400 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर खोल को गर्म करना चाहिए। भविष्य में, 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के शेल हीटिंग तापमान के साथ बेहतर इंस्टॉलेशन बनाने की योजना है, जिसे नवीनतम उच्च-शक्ति सामग्री (जैसे सिलिकॉन कार्बाइड कंपोजिट) के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। शेल में जारी गर्मी, पारंपरिक स्टेशनों की तरह, प्राथमिक शीतलन सर्किट द्वारा शीतलक (उदाहरण के लिए, पानी या हीलियम) के साथ ली जाती है और द्वितीयक सर्किट में स्थानांतरित की जाती है, जहां जल वाष्प का उत्पादन होता है और टर्बाइनों को आपूर्ति की जाती है।

1985 - सोवियत संघ ने थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाने के लिए चार प्रमुख देशों के अनुभव का उपयोग करते हुए अगली पीढ़ी के टोकामक संयंत्र का प्रस्ताव रखा। संयुक्त राज्य अमेरिका ने जापान और यूरोपीय समुदाय के साथ मिलकर परियोजना के कार्यान्वयन के लिए एक प्रस्ताव रखा।

फ़्रांस वर्तमान में नीचे वर्णित अंतर्राष्ट्रीय टोकामक प्रायोगिक रिएक्टर (आईटीईआर) का निर्माण कर रहा है, जो प्लाज्मा को "प्रज्वलित" करने में सक्षम पहला टोकामक होगा।

अस्तित्व में सबसे उन्नत टोकामक-प्रकार की सुविधाएं लंबे समय से 150 एम डिग्री सेल्सियस के तापमान तक पहुंच गई हैं, जो एक संलयन संयंत्र के संचालन के लिए आवश्यक हैं, लेकिन आईटीईआर रिएक्टर लंबे समय तक डिजाइन किए गए पहले बड़े पैमाने पर बिजली संयंत्र होना चाहिए। - टर्म ऑपरेशन। भविष्य में, इसके संचालन के मापदंडों में काफी सुधार करना आवश्यक होगा, जिसके लिए सबसे पहले, प्लाज्मा में दबाव में वृद्धि की आवश्यकता होगी, क्योंकि किसी दिए गए तापमान पर परमाणु संलयन की दर वर्ग के समानुपाती होती है दबाव। इस मामले में मुख्य वैज्ञानिक समस्या इस तथ्य से संबंधित है कि जब प्लाज्मा में दबाव बढ़ता है, तो बहुत जटिल और खतरनाक अस्थिरताएं उत्पन्न होती हैं, अर्थात अस्थिर संचालन के तरीके।

हमें इसकी जरूरत क्यों है?

परमाणु संलयन का मुख्य लाभ यह है कि इसमें ईंधन के रूप में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थों की बहुत कम मात्रा की आवश्यकता होती है। वर्णित पौधों में परमाणु संलयन प्रतिक्रिया पारंपरिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं (जैसे जीवाश्म ईंधन को जलाने) द्वारा उत्पन्न मानक गर्मी से दस मिलियन गुना अधिक ऊर्जा की भारी मात्रा में जारी कर सकती है। तुलना के लिए, हम बताते हैं कि 1 गीगावाट (GW) की क्षमता वाले थर्मल पावर प्लांट को संचालित करने के लिए आवश्यक कोयले की मात्रा प्रति दिन (दस रेलवे कारें) 10,000 टन है, और समान क्षमता का एक फ्यूजन प्लांट केवल लगभग खपत करेगा प्रति दिन एक डी + टी मिश्रण का 1 किलोग्राम। ।

ड्यूटेरियम हाइड्रोजन का एक स्थिर समस्थानिक है; साधारण पानी के प्रत्येक 3350 अणुओं में से लगभग एक में, हाइड्रोजन परमाणुओं में से एक को ड्यूटेरियम (बिग बैंग से विरासत में मिली विरासत) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यह तथ्य पानी से आवश्यक मात्रा में ड्यूटेरियम के काफी सस्ते उत्पादन को व्यवस्थित करना आसान बनाता है। ट्रिटियम प्राप्त करना अधिक कठिन है, जो अस्थिर है (आधा जीवन लगभग 12 वर्ष है, जिसके परिणामस्वरूप प्रकृति में इसकी सामग्री नगण्य है), हालांकि, जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, ऑपरेशन के दौरान ट्रिटियम सीधे संलयन संयंत्र के अंदर उत्पन्न होगा, लिथियम के साथ न्यूट्रॉन की प्रतिक्रिया के कारण।

इस प्रकार, थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के लिए प्रारंभिक ईंधन लिथियम और पानी है। लिथियम एक सामान्य धातु है जिसका व्यापक रूप से घरेलू उपकरणों (मोबाइल फोन की बैटरी, आदि) में उपयोग किया जाता है। ऊपर वर्णित संयंत्र, अपूर्ण दक्षता के साथ भी, 200,000 kWh विद्युत ऊर्जा का उत्पादन करने में सक्षम होगा, जो कि 70 टन कोयले में निहित ऊर्जा के बराबर है। इसके लिए आवश्यक लिथियम की मात्रा एक कंप्यूटर बैटरी में निहित है, और ड्यूटेरियम की मात्रा 45 लीटर पानी में निहित है। उपरोक्त मूल्य यूरोपीय संघ के देशों में 30 वर्षों के लिए बिजली की वर्तमान खपत (एक व्यक्ति के संदर्भ में) से मेल खाती है। तथ्य यह है कि लिथियम की इतनी कम मात्रा बिजली की इतनी मात्रा (सीओ 2 उत्सर्जन के बिना और वायुमंडल के मामूली प्रदूषण के बिना) का उत्पादन प्रदान कर सकती है, थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के तेजी से और जोरदार विकास के लिए पर्याप्त गंभीर तर्क है (सभी के बावजूद) कठिनाइयों और समस्याओं) और यहां तक कि इस तरह के शोध की सफलता में एक सौ प्रतिशत निश्चितता के बिना भी।

ड्यूटेरियम लाखों वर्षों तक चलना चाहिए, और आसानी से खनन किए गए लिथियम भंडार सैकड़ों वर्षों की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त हैं। यहां तक कि अगर हमारे पास चट्टानों में लिथियम खत्म हो जाता है, तो हम इसे पानी से निकाल सकते हैं, जहां यह मेरे लिए आर्थिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए पर्याप्त उच्च सांद्रता (यूरेनियम के 100 गुना) में पाया जाता है।

फ्रांस में कैडराचे शहर के पास एक प्रायोगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर (अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर) बनाया जा रहा है। आईटीईआर परियोजना का मुख्य कार्य औद्योगिक पैमाने पर नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रतिक्रिया का कार्यान्वयन है।

थर्मोन्यूक्लियर ईंधन के प्रति यूनिट वजन, कार्बनिक ईंधन की समान मात्रा को जलाने की तुलना में लगभग 10 मिलियन गुना अधिक ऊर्जा प्राप्त होती है, और वर्तमान में संचालित परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के रिएक्टरों में यूरेनियम नाभिक के विखंडन से लगभग सौ गुना अधिक होती है। यदि वैज्ञानिकों और डिजाइनरों की गणना उचित है, तो यह मानवता को ऊर्जा का एक अटूट स्रोत देगा।

इसलिए, कई देश (रूस, भारत, चीन, कोरिया, कजाकिस्तान, संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा, जापान, यूरोपीय संघ के देश) अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर रिसर्च रिएक्टर - नए बिजली संयंत्रों का एक प्रोटोटाइप बनाने में उनके प्रयासों में शामिल हुए।

ITER एक ऐसा इंस्टालेशन है जो हाइड्रोजन परमाणुओं और ट्रिटियम (हाइड्रोजन का एक आइसोटोप) के संश्लेषण के लिए स्थितियां बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक नए परमाणु का निर्माण होता है - एक हीलियम परमाणु। यह प्रक्रिया ऊर्जा की भारी वृद्धि के साथ होती है: प्लाज्मा का तापमान जिसमें थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया होती है, लगभग 150 मिलियन डिग्री सेल्सियस (तुलना के लिए, सूर्य के कोर का तापमान 40 मिलियन डिग्री है)। इस मामले में, आइसोटोप जलते हैं, व्यावहारिक रूप से कोई रेडियोधर्मी अपशिष्ट नहीं छोड़ते हैं।

अंतरराष्ट्रीय परियोजना में भागीदारी की योजना रिएक्टर घटकों की आपूर्ति और इसके निर्माण के वित्तपोषण के लिए प्रदान करती है। इसके बदले में, भाग लेने वाले प्रत्येक देश को थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाने के लिए सभी तकनीकों और इस रिएक्टर पर सभी प्रायोगिक कार्यों के परिणामों तक पूर्ण पहुंच प्राप्त होती है, जो सीरियल पावर थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टरों के डिजाइन के आधार के रूप में काम करेगा।

थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के सिद्धांत पर आधारित रिएक्टर में कोई रेडियोधर्मी विकिरण नहीं होता है और यह पर्यावरण के लिए पूरी तरह से सुरक्षित है। यह दुनिया में लगभग कहीं भी स्थित हो सकता है, और साधारण पानी इसके लिए ईंधन का काम करता है। ITER के निर्माण में लगभग दस वर्ष लगने चाहिए, जिसके बाद रिएक्टर का उपयोग 20 वर्षों के लिए किया जाना चाहिए।

आने वाले वर्षों में ITER थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर के निर्माण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन की परिषद में रूस के हितों का प्रतिनिधित्व रूसी विज्ञान अकादमी के संबंधित सदस्य मिखाइल कोवलचुक - कुरचटोव संस्थान के निदेशक, रूसी अकादमी के क्रिस्टलोग्राफी संस्थान द्वारा किया जाएगा। विज्ञान, प्रौद्योगिकी और शिक्षा के लिए राष्ट्रपति परिषद के विज्ञान और वैज्ञानिक सचिव। कोवलचुक इस पद पर अस्थायी रूप से शिक्षाविद येवगेनी वेलिखोव की जगह लेंगे, जिन्हें अगले दो वर्षों के लिए ITER की अंतर्राष्ट्रीय परिषद का अध्यक्ष चुना गया है और इस पद को किसी भाग लेने वाले देश के आधिकारिक प्रतिनिधि के कर्तव्यों के साथ संयोजित करने का अधिकार नहीं है।

निर्माण की कुल लागत 5 अरब यूरो अनुमानित है, और रिएक्टर के परीक्षण संचालन के लिए इतनी ही राशि की आवश्यकता होगी। भारत, चीन, कोरिया, रूस, अमेरिका और जापान के शेयरों में कुल मूल्य का लगभग 10 प्रतिशत हिस्सा है, जिसमें यूरोपीय संघ के देशों का हिस्सा 45 प्रतिशत है। हालाँकि, जबकि यूरोपीय राज्य इस बात से सहमत नहीं हैं कि वास्तव में उनके बीच लागत कैसे वितरित की जाएगी। इस वजह से, निर्माण की शुरुआत अप्रैल 2010 तक स्थगित कर दी गई थी। एक और देरी के बावजूद, आईटीईआर के निर्माण में शामिल वैज्ञानिकों और अधिकारियों का कहना है कि वे 2018 तक इस परियोजना को पूरा करने में सक्षम होंगे।

आईटीईआर की अनुमानित थर्मोन्यूक्लियर शक्ति 500 मेगावाट है। मैग्नेट के अलग-अलग हिस्से 200 से 450 टन वजन तक पहुंचते हैं। ITER को ठंडा करने के लिए प्रतिदिन 33,000 क्यूबिक मीटर पानी की आवश्यकता होगी।

1998 में, अमेरिका ने परियोजना में अपनी भागीदारी के लिए धन देना बंद कर दिया। देश में रिपब्लिकन सत्ता में आने के बाद, और कैलिफोर्निया में ब्लैकआउट शुरू होने के बाद, बुश प्रशासन ने ऊर्जा निवेश में वृद्धि की घोषणा की। संयुक्त राज्य अमेरिका का अंतर्राष्ट्रीय परियोजना में भाग लेने का इरादा नहीं था और वह अपने स्वयं के थर्मोन्यूक्लियर प्रोजेक्ट में लगा हुआ था। 2002 की शुरुआत में, राष्ट्रपति बुश के प्रौद्योगिकी सलाहकार जॉन मारबर्गर III ने घोषणा की कि अमेरिका ने अपना विचार बदल दिया है और परियोजना पर लौटने का इरादा रखता है।

प्रतिभागियों की संख्या के संदर्भ में, परियोजना की तुलना एक अन्य प्रमुख अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक परियोजना - अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन से की जा सकती है। आईटीईआर की लागत, जो पहले 8 अरब डॉलर तक पहुंच गई थी, फिर 4 अरब से भी कम हो गई। संयुक्त राज्य अमेरिका की वापसी के परिणामस्वरूप, रिएक्टर शक्ति को 1.5 GW से 500 MW तक कम करने का निर्णय लिया गया। तदनुसार, परियोजना की कीमत "वजन कम"।

जून 2002 में, रूसी राजधानी में "मॉस्को में ITER दिन" संगोष्ठी आयोजित की गई थी। इसने परियोजना के पुनरुद्धार की सैद्धांतिक, व्यावहारिक और संगठनात्मक समस्याओं पर चर्चा की, जिसकी सफलता मानव जाति के भाग्य को बदल सकती है और इसे केवल सौर ऊर्जा की तुलना में दक्षता और अर्थव्यवस्था के मामले में एक नई प्रकार की ऊर्जा दे सकती है।

जुलाई 2010 में, अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर ITER की परियोजना में भाग लेने वाले देशों के प्रतिनिधियों ने फ्रांस के कैडराचे में आयोजित एक असाधारण बैठक में इसके बजट और निर्माण समय को मंजूरी दी। बैठक की रिपोर्ट यहां उपलब्ध है।

पिछली असाधारण बैठक में, परियोजना प्रतिभागियों ने प्लाज्मा - 2019 के साथ पहले प्रयोगों की शुरुआत की तारीख को मंजूरी दी। मार्च 2027 के लिए पूर्ण परीक्षण की योजना है, हालांकि परियोजना प्रबंधन ने तकनीकी कर्मचारियों को प्रक्रिया को अनुकूलित करने और 2026 में परीक्षण शुरू करने का प्रयास करने के लिए कहा है। बैठक के प्रतिभागियों ने रिएक्टर के निर्माण की लागत पर भी फैसला किया, हालांकि, सुविधा के निर्माण पर खर्च की जाने वाली राशि का खुलासा नहीं किया गया था। एक अनाम स्रोत से ScienceNOW पोर्टल के संपादक द्वारा प्राप्त जानकारी के अनुसार, प्रयोग शुरू होने तक ITER परियोजना की लागत 16 बिलियन यूरो हो सकती है।

Cadarache में बैठक परियोजना के नए निदेशक, जापानी भौतिक विज्ञानी ओसामु मोटोजिमा के लिए पहला आधिकारिक कार्य दिवस भी था। उनसे पहले, परियोजना का नेतृत्व 2005 से जापानी कनाम इकेदा ने किया था, जो बजट और निर्माण समय की मंजूरी के तुरंत बाद पद छोड़ना चाहते थे।

ITER फ्यूजन रिएक्टर यूरोपीय संघ, स्विट्जरलैंड, जापान, अमेरिका, रूस, दक्षिण कोरिया, चीन और भारत की एक संयुक्त परियोजना है। ITER बनाने का विचार पिछली सदी के 80 के दशक से माना जाता है, हालांकि, वित्तीय और तकनीकी कठिनाइयों के कारण, परियोजना की लागत लगातार बढ़ रही है, और निर्माण की शुरुआत की तारीख लगातार स्थगित की जा रही है। 2009 में, विशेषज्ञों को उम्मीद थी कि रिएक्टर के निर्माण पर काम 2010 में शुरू होगा। बाद में, इस तिथि को आगे बढ़ाया गया, और पहले 2018 और फिर 2019 को रिएक्टर का लॉन्च समय कहा गया।

संलयन प्रतिक्रियाएं एक भारी नाभिक के गठन के साथ प्रकाश समस्थानिकों के नाभिक की संलयन प्रतिक्रियाएं होती हैं, जो ऊर्जा की एक बड़ी रिहाई के साथ होती हैं। सिद्धांत रूप में, संलयन रिएक्टर कम लागत पर बहुत अधिक ऊर्जा का उत्पादन कर सकते हैं, लेकिन वर्तमान में वैज्ञानिक संलयन प्रतिक्रिया शुरू करने और बनाए रखने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा और पैसा खर्च कर रहे हैं।

फ्यूजन ऊर्जा उत्पादन का एक सस्ता और पर्यावरण के अनुकूल तरीका है। अरबों वर्षों से सूर्य पर अनियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन होता रहा है - हाइड्रोजन ड्यूटेरियम के भारी समस्थानिक से हीलियम का निर्माण होता है। इससे भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। हालांकि, पृथ्वी पर लोगों ने अभी तक ऐसी प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करना नहीं सीखा है।

ITER रिएक्टर में ईंधन के रूप में हाइड्रोजन आइसोटोप का उपयोग किया जाएगा। थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया के दौरान, ऊर्जा तब निकलती है जब हल्के परमाणु मिलकर भारी बनते हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, गैस को 100 मिलियन डिग्री से अधिक के तापमान पर गर्म करना आवश्यक है - सूर्य के केंद्र के तापमान से बहुत अधिक। इस तापमान पर गैस प्लाज्मा में बदल जाती है। इसी समय, हाइड्रोजन आइसोटोप परमाणु विलीन हो जाते हैं, बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन की रिहाई के साथ हीलियम परमाणुओं में बदल जाते हैं। इस सिद्धांत पर काम करने वाला एक बिजली संयंत्र घने पदार्थ (लिथियम) की एक परत द्वारा संचालित न्यूट्रॉन की ऊर्जा का उपयोग करेगा।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिष्ठानों के निर्माण में इतना समय क्यों लगा?

ऐसा क्यों है कि इतने महत्वपूर्ण और मूल्यवान प्रतिष्ठान, जिनके लाभों की चर्चा लगभग आधी सदी से होती आ रही है, अभी तक नहीं बने हैं? तीन मुख्य कारण हैं (नीचे चर्चा की गई है), जिनमें से पहला बाहरी या सार्वजनिक कहा जा सकता है, और अन्य दो - आंतरिक, यानी थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के विकास के लिए कानूनों और शर्तों के कारण।

1. लंबे समय से, यह माना जाता था कि संलयन ऊर्जा के व्यावहारिक उपयोग की समस्या के लिए तत्काल निर्णय और कार्यों की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि पिछली शताब्दी के 80 के दशक में, जीवाश्म ईंधन स्रोत अटूट लग रहे थे, और पर्यावरणीय समस्याएं और जलवायु परिवर्तन नहीं हुआ। जनता की चिंता करो। 1976 में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग में फ्यूजन एनर्जी पर सलाहकार समिति ने अनुसंधान एवं विकास के समय और विभिन्न अनुसंधान निधि विकल्पों के तहत एक प्रदर्शन संलयन बिजली संयंत्र के निर्माण का अनुमान लगाने का प्रयास किया। उसी समय, यह पता चला कि इस दिशा में अनुसंधान के लिए वार्षिक धन की मात्रा पूरी तरह से अपर्याप्त है, और विनियोग के मौजूदा स्तर को बनाए रखते हुए, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिष्ठानों का निर्माण कभी भी सफल नहीं होगा, क्योंकि आवंटित धन भी मेल नहीं खाता है न्यूनतम, महत्वपूर्ण स्तर तक।

2. इस क्षेत्र में अनुसंधान के विकास में एक अधिक गंभीर बाधा यह है कि चर्चा के तहत प्रकार की थर्मोन्यूक्लियर सुविधा को छोटे पैमाने पर नहीं बनाया और प्रदर्शित किया जा सकता है। नीचे दिए गए स्पष्टीकरणों से यह स्पष्ट हो जाएगा कि थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के लिए न केवल प्लाज्मा के चुंबकीय बंधन की आवश्यकता होती है, बल्कि इसके पर्याप्त ताप की भी आवश्यकता होती है। खर्च और प्राप्त ऊर्जा का अनुपात कम से कम स्थापना के रैखिक आयामों के वर्ग के अनुपात में बढ़ता है, जिसके परिणामस्वरूप थर्मोन्यूक्लियर प्रतिष्ठानों की वैज्ञानिक और तकनीकी क्षमताओं और लाभों का परीक्षण और प्रदर्शन केवल काफी बड़े स्टेशनों पर किया जा सकता है, जैसे जैसा कि ऊपर उल्लेखित ITER रिएक्टर है। जब तक सफलता में पर्याप्त विश्वास नहीं था, तब तक समाज इतनी बड़ी परियोजनाओं को वित्तपोषित करने के लिए तैयार नहीं था।

3. थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा का विकास बहुत जटिल रहा है, हालांकि (अपर्याप्त धन और जेट और आईटीईआर सुविधाओं के निर्माण के लिए केंद्र चुनने में कठिनाइयों के बावजूद), हाल के वर्षों में स्पष्ट प्रगति हुई है, हालांकि अभी तक एक ऑपरेटिंग स्टेशन नहीं बनाया गया है।

आधुनिक दुनिया एक बहुत ही गंभीर ऊर्जा चुनौती का सामना कर रही है, जिसे अधिक सटीक रूप से "अनिश्चित ऊर्जा संकट" कहा जा सकता है। समस्या इस तथ्य से संबंधित है कि इस शताब्दी के उत्तरार्ध में जीवाश्म ईंधन के भंडार समाप्त हो सकते हैं। इसके अलावा, जीवाश्म ईंधन के जलने से ग्रह की जलवायु में गंभीर परिवर्तनों को रोकने के लिए वातावरण में जारी कार्बन डाइऑक्साइड (ऊपर उल्लिखित सीसीएस कार्यक्रम) को किसी तरह से पकड़ने और "स्टोर" करने की आवश्यकता हो सकती है।

वर्तमान में, मानव द्वारा उपभोग की जाने वाली लगभग सभी ऊर्जा जीवाश्म ईंधन को जलाने से निर्मित होती है, और समस्या का समाधान सौर ऊर्जा या परमाणु ऊर्जा (फास्ट ब्रीडर रिएक्टरों का निर्माण, आदि) के उपयोग से जुड़ा हो सकता है। विकासशील देशों की बढ़ती आबादी और उनके जीवन स्तर में सुधार और उत्पादित ऊर्जा की मात्रा में वृद्धि की आवश्यकता के कारण वैश्विक समस्या को केवल विचार किए गए दृष्टिकोणों के आधार पर हल नहीं किया जा सकता है, हालांकि, निश्चित रूप से, ऊर्जा के वैकल्पिक तरीकों को विकसित करने का कोई भी प्रयास पीढ़ी को प्रोत्साहित किया जाना चाहिए।

वास्तव में, हमारे पास व्यवहार रणनीतियों का एक छोटा सा विकल्प है और थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा का विकास अत्यंत महत्वपूर्ण है, भले ही सफलता की कोई गारंटी नहीं है। द फाइनेंशियल टाइम्स (दिनांक 25 जनवरी, 2004) ने इस बारे में लिखा:

"भले ही आईटीईआर परियोजना की लागत मूल अनुमान से काफी अधिक हो, यह संभावना नहीं है कि वे सालाना 1 अरब डॉलर के स्तर तक पहुंच जाएंगे। सभी मानव जाति के लिए ऊर्जा का एक नया स्रोत बनाने के लिए एक बहुत ही उचित अवसर के लिए भुगतान करने के लिए लागत के इस स्तर को एक बहुत ही मामूली कीमत माना जाना चाहिए, विशेष रूप से इस बात पर विचार करते हुए कि इस शताब्दी में हमें अनिवार्य रूप से बेकार और लापरवाह जलने की आदत को तोड़ना होगा जीवाश्म ईंधन।

आइए आशा करते हैं कि थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के विकास के रास्ते में कोई बड़ा और अप्रत्याशित आश्चर्य नहीं होगा। इस मामले में, लगभग 30 वर्षों में, हम पहली बार ऊर्जा नेटवर्क में इससे विद्युत प्रवाह की आपूर्ति करने में सक्षम होंगे, और 10 से अधिक वर्षों में, पहला वाणिज्यिक थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट संचालित होना शुरू हो जाएगा। यह संभव है कि हमारी सदी के उत्तरार्ध में, परमाणु संलयन ऊर्जा जीवाश्म ईंधन को प्रतिस्थापित करना शुरू कर देगी और धीरे-धीरे वैश्विक स्तर पर मानवता को ऊर्जा प्रदान करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाना शुरू कर देगी।

इस बात की कोई पूर्ण गारंटी नहीं है कि थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा (सभी मानव जाति के लिए एक कुशल और बड़े पैमाने पर ऊर्जा के स्रोत के रूप में) बनाने का कार्य सफलतापूर्वक पूरा हो जाएगा, लेकिन इस दिशा में सफलता की संभावना काफी अधिक है। थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट्स की विशाल क्षमता को ध्यान में रखते हुए, उनके तीव्र (और यहां तक कि त्वरित) विकास की परियोजनाओं के लिए सभी लागतों को उचित माना जा सकता है, खासकर जब से ये निवेश एक राक्षसी विश्व ऊर्जा बाजार (एक वर्ष में 4 ट्रिलियन डॉलर) की पृष्ठभूमि के खिलाफ बहुत मामूली दिखते हैं। ) ऊर्जा में मानव जाति की जरूरतों को पूरा करना एक बहुत ही गंभीर समस्या है। जैसे-जैसे जीवाश्म ईंधन कम और कम उपलब्ध होते जाते हैं (इसके अलावा, उनका उपयोग अवांछनीय हो जाता है), स्थिति बदल रही है, और हम केवल संलयन शक्ति विकसित नहीं कर सकते।

प्रश्न के लिए "थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा कब दिखाई देगी?" लेव आर्टसिमोविच (इस क्षेत्र में एक मान्यता प्राप्त अग्रणी और अनुसंधान के नेता) ने एक बार उत्तर दिया था कि "यह तब बनाया जाएगा जब यह मानव जाति के लिए वास्तव में आवश्यक हो जाएगा"

आईटीईआर पहला फ्यूजन रिएक्टर होगा जो खपत से ज्यादा ऊर्जा पैदा करेगा। वैज्ञानिक इस विशेषता को एक साधारण कारक से मापते हैं जिसे वे "क्यू" कहते हैं। यदि आईटीईआर सभी निर्धारित वैज्ञानिक लक्ष्यों को प्राप्त करना संभव बनाता है, तो यह खपत की तुलना में 10 गुना अधिक ऊर्जा का उत्पादन करेगा। इंग्लैंड में बनाया गया अंतिम उपकरण, "संयुक्त यूरोपीय टोर", एक छोटा प्रोटोटाइप संलयन रिएक्टर है जो वैज्ञानिक अनुसंधान के अंतिम चरण में लगभग 1 के क्यू तक पहुंच गया, जिसका अर्थ है कि यह उतनी ही शक्ति उत्पन्न करता है जितनी खपत होती है। ITER फ्यूजन से ऊर्जा के निर्माण का प्रदर्शन करके और 10 का क्यू मान प्राप्त करके इसे पार कर जाएगा। विचार लगभग 50 मेगावाट की ऊर्जा खपत के साथ 500 मेगावाट उत्पन्न करना है। इस प्रकार, आईटीईआर के वैज्ञानिक लक्ष्यों में से एक यह साबित करना है कि 10 का क्यू मान प्राप्त किया जा सकता है।

एक अन्य वैज्ञानिक लक्ष्य यह है कि ITER में बहुत लंबा "जला" समय होगा - एक घंटे तक की अवधि में वृद्धि की एक नाड़ी। ITER एक शोध प्रायोगिक रिएक्टर है जो लगातार ऊर्जा का उत्पादन नहीं कर सकता है। जब ITER काम करना शुरू करेगा, तो यह एक घंटे के लिए चालू रहेगा, जिसके बाद इसे बंद करना होगा। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि अब तक हम जो मानक उपकरण बना रहे हैं, वे कई सेकंड या एक सेकंड के दसवें हिस्से के जलने में सक्षम हैं - यह अधिकतम है। "संयुक्त यूरोपीय टोरस" 20 सेकंड की पल्स लंबाई के साथ लगभग दो सेकंड के जलने के समय के साथ 1 के अपने क्यू मान तक पहुंच गया। लेकिन एक प्रक्रिया जो कुछ सेकंड तक चलती है वह वास्तव में स्थायी नहीं होती है। कार के इंजन को चालू करने के सादृश्य से: थोड़े समय के लिए इंजन को चालू करना और फिर उसे बंद करना कार का वास्तविक संचालन नहीं है। केवल जब आप अपनी कार को आधे घंटे तक चलाते हैं, तो यह संचालन के एक स्थायी मोड में प्रवेश करेगी और प्रदर्शित करेगी कि ऐसी कार को वास्तव में चलाया जा सकता है।

अर्थात्, तकनीकी और वैज्ञानिक दृष्टिकोण से, ITER 10 का Q मान और एक बढ़ा हुआ जलने का समय प्रदान करेगा।

थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन कार्यक्रम का वास्तव में अंतरराष्ट्रीय, व्यापक चरित्र है। लोग पहले से ही आईटीईआर की सफलता पर भरोसा कर रहे हैं और अगले कदम के बारे में सोच रहे हैं - डेमो नामक एक प्रोटोटाइप औद्योगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाना। इसे बनाने के लिए जरूरी है कि ITER काम करे। हमें अपने वैज्ञानिक लक्ष्यों को प्राप्त करना चाहिए, क्योंकि इसका मतलब यह होगा कि जो विचार हम सामने रखते हैं वे काफी व्यवहार्य हैं। हालांकि, मैं मानता हूं कि आपको हमेशा सोचना चाहिए कि आगे क्या होगा। इसके अलावा, 25-30 वर्षों के लिए ITER के संचालन के दौरान, हमारा ज्ञान धीरे-धीरे गहरा और विस्तारित होगा, और हम अपने अगले चरण को और अधिक सटीक रूप से रेखांकित कर पाएंगे।

वास्तव में, इस बारे में कोई विवाद नहीं है कि क्या आईटीईआर वास्तव में एक टोकामक होना चाहिए। कुछ विद्वान इस प्रश्न को बिल्कुल अलग तरीके से रखते हैं: क्या ITER होना चाहिए? विभिन्न देशों के विशेषज्ञ, अपने स्वयं के, इतने बड़े पैमाने पर थर्मोन्यूक्लियर प्रोजेक्ट विकसित नहीं कर रहे हैं, तर्क देते हैं कि इतने बड़े रिएक्टर की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं है।

हालांकि, उनकी राय शायद ही आधिकारिक पर विचार करने लायक है। कई दशकों से टॉरॉयडल ट्रैप के साथ काम कर रहे भौतिक विज्ञानी आईटीईआर के निर्माण में शामिल रहे हैं। करादाश में प्रायोगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर का डिजाइन दर्जनों पूर्ववर्ती टोकामकों पर प्रयोगों के दौरान प्राप्त सभी ज्ञान पर आधारित था। और इन परिणामों से संकेत मिलता है कि रिएक्टर में एक टोकामक और उस पर एक बड़ा होना चाहिए।

जेट फिलहाल, सबसे सफल टोकामक को जेईटी माना जा सकता है, जिसे ईयू द्वारा ब्रिटिश शहर एबिंगडन में बनाया गया था। यह आज तक बनाए गए टोकामक-प्रकार के रिएक्टरों में सबसे बड़ा है, प्लाज्मा टोरस का बड़ा त्रिज्या 2.96 मीटर है। थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया की शक्ति पहले से ही 10 सेकंड तक के अवधारण समय के साथ 20 मेगावाट से अधिक तक पहुंच जाती है। रिएक्टर प्लाज्मा में निवेशित ऊर्जा का लगभग 40% लौटाता है।

यह प्लाज्मा भौतिकी है जो ऊर्जा संतुलन निर्धारित करती है, - इगोर सेमेनोव ने Infox.ru को बताया। मॉस्को इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी के एसोसिएट प्रोफेसर ने एक सरल उदाहरण के साथ ऊर्जा संतुलन का वर्णन किया: "हम सभी ने देखा कि आग कैसे जलती है। वास्तव में, जलाऊ लकड़ी नहीं जल रही है, बल्कि गैस है। वहां की ऊर्जा श्रृंखला इस प्रकार है: गैस जलती है, जलाऊ लकड़ी गर्म होती है, जलाऊ लकड़ी वाष्पित होती है, गैस फिर से जलती है। इसलिए, यदि हम आग में पानी फेंकते हैं, तो हम तरल पानी के वाष्प अवस्था में चरण संक्रमण के लिए सिस्टम से तेजी से ऊर्जा लेंगे। संतुलन नकारात्मक हो जाएगा, आग बुझ जाएगी। एक और तरीका है - हम अंतरिक्ष में फायरब्रांड्स को आसानी से ले सकते हैं और तोड़ सकते हैं। आग भी बुझ जाएगी। हम जिस फ्यूजन रिएक्टर का निर्माण कर रहे हैं, उसके लिए भी यही सच है। इस रिएक्टर के लिए उपयुक्त सकारात्मक ऊर्जा संतुलन बनाने के लिए आयामों को चुना जाता है। भविष्य में एक वास्तविक टीएनपीपी का निर्माण करने के लिए पर्याप्त है, इस प्रायोगिक चरण में उन सभी समस्याओं को हल करना जो वर्तमान में अनसुलझी हैं। ”

एक बार रिएक्टर के आयाम बदल गए। यह 20वीं-21वीं सदी के मोड़ पर हुआ, जब संयुक्त राज्य अमेरिका परियोजना से हट गया, और शेष सदस्यों ने महसूस किया कि आईटीईआर बजट (उस समय यह 10 बिलियन अमेरिकी डॉलर का अनुमान लगाया गया था) बहुत बड़ा था। स्थापना की लागत को कम करने के लिए भौतिकविदों और इंजीनियरों की आवश्यकता थी। और यह केवल आकार की कीमत पर ही किया जा सकता था। आईटीईआर के "रिडिजाइन" का नेतृत्व फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट आयमार ने किया था, जिन्होंने पहले करादाश में फ्रांसीसी टोकामक तोरे सुप्रा पर काम किया था। प्लाज्मा टोरस के बाहरी दायरे को 8.2 मीटर से घटाकर 6.3 मीटर कर दिया गया है। हालाँकि, डाउनसाइज़िंग से जुड़े जोखिमों को कुछ अतिरिक्त सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट द्वारा आंशिक रूप से ऑफसेट किया गया था, जिससे तत्कालीन खोजे गए और खोजे गए प्लाज्मा कारावास शासन को लागू करना संभव हो गया।

राज्य परियोजनाएं

नतीजा

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नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन भौतिकविदों और ऊर्जा कंपनियों का नीला सपना है, जिसे वे दशकों से संजोते रहे हैं। कृत्रिम सूर्य को पिंजरे में बंद करना एक अच्छा विचार है। "लेकिन समस्या यह है कि हम नहीं जानते कि ऐसा बॉक्स कैसे बनाया जाए,"- 1991 में नोबेल पुरस्कार विजेता पियरे गाइल्स डी गेनेस ने कहा। हालांकि, 2018 के मध्य तक, हम पहले से ही जानते हैं कि कैसे। हम निर्माण भी करते हैं। आधुनिक विज्ञान के सबसे महत्वाकांक्षी और महंगे प्रयोग - अंतर्राष्ट्रीय प्रायोगिक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर ITER की परियोजना पर दुनिया के सर्वश्रेष्ठ दिमाग काम कर रहे हैं।

इस तरह के रिएक्टर की कीमत लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर से पांच गुना ज्यादा होती है। दुनिया भर के सैकड़ों वैज्ञानिक इस परियोजना पर काम कर रहे हैं। इसका वित्तपोषण आसानी से 19 बिलियन यूरो से अधिक हो सकता है, और पहला प्लाज्मा रिएक्टर के माध्यम से दिसंबर 2025 में ही लॉन्च किया जाएगा। और लगातार देरी, तकनीकी कठिनाइयों, अलग-अलग भाग लेने वाले देशों से अपर्याप्त धन के बावजूद, दुनिया की सबसे बड़ी थर्मोन्यूक्लियर "परपेचुअल मोशन मशीन" बनाई जा रही है। इसके नुकसान से कहीं ज्यादा फायदे हैं। क्या? हमारे समय के सबसे भव्य वैज्ञानिक निर्माण की कहानी सिद्धांत से शुरू होती है।

टोकामक क्या है?

अत्यधिक तापमान और गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, हमारे सूर्य और अन्य सितारों की गहराई में थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन होता है। हाइड्रोजन नाभिक टकराते हैं, भारी हीलियम परमाणु बनाते हैं, और साथ ही न्यूट्रॉन और भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हैं।

आधुनिक विज्ञान इस निष्कर्ष पर पहुंचा है कि सबसे कम प्रारंभिक तापमान पर, हाइड्रोजन के समस्थानिकों - ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के बीच प्रतिक्रिया से सबसे बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न होती है। लेकिन इसके लिए तीन शर्तें महत्वपूर्ण हैं: एक उच्च तापमान (150 मिलियन डिग्री सेल्सियस के क्रम का), एक उच्च प्लाज्मा घनत्व, और एक उच्च प्लाज्मा कारावास समय।

सच तो यह है कि हम इतना विशाल घनत्व नहीं बना पाएंगे जितना कि सूर्य का। यह केवल अल्ट्राहाई तापमान के माध्यम से गैस को प्लाज्मा की स्थिति में गर्म करने के लिए रहता है। लेकिन कोई भी पदार्थ इतने गर्म प्लाज्मा के संपर्क में नहीं आ सकता। ऐसा करने के लिए, 1950 के दशक में शिक्षाविद आंद्रेई सखारोव (ओलेग लावेरेंटिव के सुझाव पर) ने एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ टॉरॉयडल (खोखले डोनट के रूप में) कक्षों का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा जो प्लाज्मा को धारण करेगा। बाद में, शब्द गढ़ा गया - टोकामक।

आधुनिक बिजली संयंत्र, जीवाश्म ईंधन को जलाकर, यांत्रिक शक्ति (उदाहरण के लिए टर्बाइनों का मरोड़) को बिजली में परिवर्तित करते हैं। टोकमाक्स उपकरण की दीवारों द्वारा गर्मी के रूप में अवशोषित संलयन ऊर्जा का उपयोग गर्मी और भाप का उत्पादन करने के लिए करेगा, जो टर्बाइनों को बदल देगा।

दुनिया का पहला टोकामक। सोवियत टी -1। 1954

दुनिया भर में छोटे प्रयोगात्मक टोकामक बनाए गए थे। और उन्होंने सफलतापूर्वक साबित कर दिया कि एक व्यक्ति उच्च तापमान वाला प्लाज्मा बना सकता है और इसे कुछ समय के लिए स्थिर रख सकता है। लेकिन औद्योगिक डिजाइन अभी भी दूर हैं।

टी-15 की स्थापना। 1980 के दशक

फ्यूजन रिएक्टरों के फायदे और नुकसान

विशिष्ट परमाणु रिएक्टर दसियों टन रेडियोधर्मी ईंधन (जो समय के साथ दसियों टन रेडियोधर्मी कचरे में बदल जाते हैं) पर चलते हैं, जबकि एक संलयन रिएक्टर को केवल सैकड़ों ग्राम ट्रिटियम और ड्यूटेरियम की आवश्यकता होती है। पहले रिएक्टर में ही उत्पादित किया जा सकता है: संलयन के दौरान जारी न्यूट्रॉन रिएक्टर की दीवारों को लिथियम अशुद्धियों से प्रभावित करेगा, जिससे ट्रिटियम दिखाई देता है। लिथियम भंडार हजारों वर्षों तक चलेगा। ड्यूटेरियम की भी कमी नहीं होगी - यह दुनिया में प्रति वर्ष हजारों टन में उत्पादित होता है।

एक संलयन रिएक्टर ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन नहीं करता है, जो जीवाश्म ईंधन के लिए विशिष्ट है। और हीलियम-4 के रूप में उप-उत्पाद एक हानिरहित अक्रिय गैस है।

इसके अलावा, फ्यूजन रिएक्टर सुरक्षित हैं। किसी भी आपदा में, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया पर्यावरण या कर्मियों के लिए किसी भी गंभीर परिणाम के बिना बस बंद हो जाएगी, क्योंकि संलयन प्रतिक्रिया का समर्थन करने के लिए कुछ भी नहीं होगा: इसे बहुत गर्म परिस्थितियों की आवश्यकता है।

हालांकि, फ्यूजन रिएक्टरों के नुकसान भी हैं। सबसे पहले, यह एक आत्मनिर्भर प्रतिक्रिया शुरू करने की सामान्य जटिलता है। उसे एक गहरे शून्य की जरूरत है। परिष्कृत चुंबकीय कारावास प्रणालियों के लिए विशाल अतिचालक चुंबकीय कॉइल की आवश्यकता होती है।

और विकिरण के बारे में मत भूलना। थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टरों की हानिरहितता के बारे में कुछ रूढ़ियों के बावजूद, संलयन के दौरान उत्पन्न न्यूट्रॉन के साथ उनके पर्यावरण की बमबारी को रद्द नहीं किया जा सकता है। इस बमबारी के परिणामस्वरूप विकिरण होता है। इसलिए, रिएक्टर का रखरखाव दूर से किया जाना चाहिए। आगे देखते हुए, बता दें कि लॉन्च के बाद, आईटीईआर टोकामक को सीधे रोबोट द्वारा सेवित किया जाएगा।

इसके अलावा, रेडियोधर्मी ट्रिटियम अंतर्ग्रहण होने पर खतरनाक हो सकता है। सच है, दुर्घटना की स्थिति में इसके उचित भंडारण की देखभाल करने और इसके वितरण के सभी संभावित मार्गों पर सुरक्षा अवरोध पैदा करने के लिए पर्याप्त होगा। इसके अलावा, ट्रिटियम का आधा जीवन 12 वर्ष है।

जब सिद्धांत की आवश्यक न्यूनतम नींव रखी जाती है, तो आप लेख के नायक के लिए आगे बढ़ सकते हैं।

हमारे समय की सबसे महत्वाकांक्षी परियोजना

1985 में, कई वर्षों में यूएसएसआर और यूएसए के प्रमुखों की पहली व्यक्तिगत बैठक जिनेवा में हुई। इससे पहले, शीत युद्ध अपने चरम पर पहुंच गया था: महाशक्तियों ने ओलंपिक का बहिष्कार किया, अपनी परमाणु क्षमता में वृद्धि की और किसी भी वार्ता में नहीं जाने वाले थे। तटस्थ क्षेत्र पर दोनों देशों का यह शिखर सम्मेलन एक अन्य महत्वपूर्ण परिस्थिति के लिए उल्लेखनीय है। इस दौरान, CPSU की केंद्रीय समिति के महासचिव मिखाइल गोर्बाचेव ने शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के विकास के लिए एक संयुक्त अंतर्राष्ट्रीय परियोजना को लागू करने का प्रस्ताव रखा।

वे समुद्र के रास्ते फ्रांस पहुंचते हैं, और बंदरगाह से निर्माण स्थल तक फ्रांसीसी सरकार द्वारा विशेष रूप से बदली गई सड़क द्वारा पहुंचाया जाता है। ITER Way के 104 किमी पर देश ने 110 मिलियन यूरो और 4 साल के काम पर खर्च किया। ट्रैक को चौड़ा और मजबूत किया गया है। तथ्य यह है कि 2021 तक, भारी माल के साथ 250 काफिले इससे गुजरेंगे। सबसे भारी हिस्सा 900 टन तक पहुंचता है, उच्चतम - 10 मीटर, सबसे लंबा - 33 मीटर।

अभी तक, ITER को चालू नहीं किया गया है। हालांकि, फ्यूजन पावर प्लांट डेमो के लिए पहले से ही एक परियोजना है, जिसका कार्य प्रौद्योगिकी के व्यावसायिक उपयोग के आकर्षण को प्रदर्शित करना है। इस परिसर को लगातार (और ITER की तरह पल्स नहीं) 2 GW ऊर्जा उत्पन्न करनी होगी।

नई वैश्विक परियोजना के कार्यान्वयन का समय ITER की सफलता पर निर्भर करता है, लेकिन 2012 की योजना के अनुसार, DEMO का पहला लॉन्च 2044 से पहले नहीं होगा।