տուն Սունկ Համառոտ միաձուլման ռեակտոր. Ջերմամիջուկային էլեկտրակայան՝ ITER նախագիծ. Ռուսաստանում հեռանկարներ կան

Սունկ

Համառոտ միաձուլման ռեակտոր. Ջերմամիջուկային էլեկտրակայան՝ ITER նախագիծ. Ռուսաստանում հեռանկարներ կան

Արդյո՞ք անհրաժեշտ է ջերմամիջուկային էներգիա:

Քաղաքակրթության զարգացման այս փուլում կարելի է հանգիստ ասել, որ մարդկությունը կանգնած է «էներգետիկ մարտահրավերի» առաջ։ Դա պայմանավորված է միանգամից մի քանի հիմնարար գործոններով.

Մարդկությունն այժմ սպառում է հսկայական քանակությամբ էներգիա.

— Համաշխարհային էներգիայի սպառումը արագորեն աճում է.

Միջազգային էներգետիկ գործակալության (2006 թ.) կանխատեսման համաձայն՝ մինչև 2030 թվականը համաշխարհային էներգիայի սպառումը պետք է ավելանա 50 տոկոսով։

— Ներկայումս աշխարհի կողմից սպառվող էներգիայի 80%-ը գոյանում է հանածո վառելիքի (նավթ, ածուխ և գազ) այրման արդյունքում։), որոնց օգտագործումը կարող է կրել շրջակա միջավայրի աղետալի փոփոխությունների վտանգ։

Սաուդյան Արաբիայի բնակիչների շրջանում տարածված է հետևյալ անեկդոտը. «Հայրս ուղտ է նստել. Ես մեքենա եմ ստացել, իսկ տղաս արդեն ինքնաթիռ է վարում։ Բայց հիմա նրա որդին նորից ուղտ է նստելու»։

Թվում է, թե այդպես է, քանի որ բոլոր լուրջ կանխատեսումներով նավթի համաշխարհային պաշարները կսպառվեն հիմնականում մոտ 50 տարի հետո։

Նույնիսկ ԱՄՆ Երկրաբանական ծառայության գնահատականների հիման վրա (այս կանխատեսումը շատ ավելի լավատեսական է, քան մյուսները), նավթի համաշխարհային արդյունահանման աճը կշարունակվի առաջիկա 20 տարուց ոչ ավելի (այլ փորձագետներ կանխատեսում են, որ արդյունահանման գագաթնակետին կհասնեն. 5-10 տարի հետո), որից հետո արտադրվող նավթի ծավալը կսկսի նվազել տարեկան մոտ 3%-ով։ Բնական գազի արդյունահանման հեռանկարներն այնքան էլ ավելի լավ չեն թվում։ Սովորաբար ասում են, որ մենք դեռ 200 տարի կունենանք բավականաչափ կոշտ ածուխ, սակայն այս կանխատեսումը հիմնված է արտադրության և սպառման ներկայիս մակարդակի պահպանման վրա։ Մինչդեռ ածուխի սպառումն այժմ ավելանում է տարեկան 4,5%-ով, ինչն անմիջապես նվազեցնում է նշված 200 տարվա ժամանակահատվածը՝ հասնելով ընդամենը 50 տարվա։

Այսպիսով, արդեն հիմա մենք պետք է պատրաստվենք հանածո վառելիքի օգտագործման դարաշրջանի ավարտին։

Ցավոք, ներկայումս գոյություն ունեցող այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրները չեն կարողանում հոգալ մարդկության աճող կարիքները։ Ըստ ամենալավատեսական գնահատականների՝ թվարկված աղբյուրների կողմից գեներացված էներգիայի առավելագույն քանակը (նշված ջերմային համարժեքով) ընդամենը 3 ՏՎտ է (քամի), 1 ՏՎտ (հիդրո), 1 ՏՎտ (կենսաբանական աղբյուրներ) և 100 ԳՎտ (երկրաջերմային և օֆշորային կայանքներ): Լրացուցիչ էներգիայի ընդհանուր գումարը (նույնիսկ այս ամենաօպտիմալ կանխատեսման դեպքում) կազմում է ընդամենը մոտ 6 TW: Միևնույն ժամանակ, հարկ է նշել, որ էներգիայի նոր աղբյուրների զարգացումը շատ բարդ տեխնիկական խնդիր է, ուստի նրանց կողմից արտադրվող էներգիայի արժեքը ամեն դեպքում ավելի բարձր կլինի, քան սովորական ածխի այրման դեպքում և այլն։ ակնհայտ է, որ

մարդկությունը պետք է փնտրի էներգիայի այլ աղբյուրներ, որոնք ներկայումս իսկապես կարելի է համարել միայն Արեգակը և ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիաները:

Պոտենցիալ կերպով Արևը էներգիայի գրեթե անսպառ աղբյուր է։ Էներգիայի քանակությունը, որն ընկնում է մոլորակի մակերեսի ընդամենը 0,1%-ի վրա, համարժեք է 3,8 ՏՎտ-ի (նույնիսկ եթե այն փոխարկվում է ընդամենը 15%) արդյունավետությամբ։ Խնդիրը կայանում է նրանում, որ մեր անկարողությունը բռնել և փոխակերպել այդ էներգիան, որը կապված է ինչպես արևային մարտկոցների թանկության, այնպես էլ ստացված էներգիայի կուտակման, պահպանման և անհրաժեշտ շրջաններ տեղափոխելու խնդիրների հետ։

Ներկայումս ատոմակայանները մեծ մասշտաբով ստանում են ատոմային միջուկների տրոհման ռեակցիաների ժամանակ արձակված էներգիան։ Կարծում եմ, որ նման կայանների ստեղծումն ու զարգացումը պետք է ամեն կերպ խրախուսել, սակայն պետք է հաշվի առնել, որ դրանց շահագործման համար կարևորագույն նյութերից մեկի (էժան ուրանի) պաշարները նույնպես կարող են ամբողջությամբ սպառվել։ հաջորդ 50 տարին։

Զարգացման մեկ այլ կարևոր ոլորտ է միջուկային միաձուլման օգտագործումը (միջուկի միաձուլում), որն այժմ հանդես է գալիս որպես փրկության գլխավոր հույս, թեև առաջին ջերմամիջուկային էլեկտրակայանների ստեղծման ժամանակը դեռևս անորոշ է: Այս դասախոսությունը նվիրված է այս թեմային։

Ի՞նչ է միջուկային միաձուլումը:

Միջուկային միաձուլումը, որը հիմք է հանդիսանում Արեգակի և աստղերի գոյության համար, պոտենցիալ էներգիայի անսպառ աղբյուր է ընդհանուր Տիեզերքի զարգացման համար: Ռուսաստանում (Ռուսաստանը Տոկամակ ձուլման օբյեկտի ծննդավայրն է), ԱՄՆ-ում, Ճապոնիայում, Գերմանիայում, ինչպես նաև Միացյալ Թագավորությունում Համատեղ եվրոպական Torus (JET) ծրագրի շրջանակներում, որն աշխարհում առաջատար հետազոտական ծրագրերից մեկն է, իրականացված փորձերը, ցույց են տալիս, որ միջուկային միաձուլումը կարող է ապահովել ոչ միայն մարդկության ներկայիս էներգետիկ կարիքները (16 TW), այլև էներգիայի շատ ավելի մեծ քանակություն:

Միջուկային միաձուլման էներգիան շատ իրական է, և հիմնական հարցն այն է, թե արդյոք մենք կարող ենք ստեղծել բավականաչափ հուսալի և ծախսարդյունավետ ջերմամիջուկային օբյեկտներ:

Միջուկային միաձուլման պրոցեսները կոչվում են թեթև ատոմային միջուկների միաձուլման ռեակցիաներ ավելի ծանր միջուկների՝ որոշակի քանակությամբ էներգիայի արտազատմամբ։

Դրանցից առաջին հերթին պետք է նշել Երկրի վրա շատ տարածված ջրածնի երկու իզոտոպների (դեյտերիում և տրիտիում) ռեակցիան, որի արդյունքում առաջանում է հելիում և նեյտրոն է արտազատվում։ Ռեակցիան կարող է գրվել հետևյալ ձևով.

D + T = 4 He + n + էներգիա (17,6 ՄէՎ):

Ազատված էներգիան, որը բխում է այն փաստից, որ հելիում-4-ն ունի շատ ուժեղ միջուկային կապեր, վերածվում է սովորական կինետիկ էներգիայի, որը բաշխվում է նեյտրոնի և հելիում-4 միջուկի միջև 14,1 ՄէՎ / 3,5 ՄէՎ համամասնությամբ:

Միաձուլման ռեակցիան սկսելու (բռնկելու) համար անհրաժեշտ է ամբողջությամբ իոնացնել և տաքացնել գազը դեյտերիումի և տրիտիումի խառնուրդից մինչև 100 միլիոն աստիճան Ցելսիուսից բարձր ջերմաստիճան (մենք կնշանակենք M աստիճան), ինչը մոտ հինգ անգամ ավելի է։ քան ջերմաստիճանը Արեգակի կենտրոնում: Արդեն մի քանի հազար աստիճան ջերմաստիճանի դեպքում միջատոմային բախումները հանգեցնում են ատոմներից էլեկտրոնների արտազատմանը, ինչի արդյունքում ձևավորվում է առանձնացված միջուկների և էլեկտրոնների խառնուրդ, որը հայտնի է որպես պլազմա, որտեղ դրական լիցքավորված և բարձր էներգիայի դեյտրոններ և տրիտոնները (այսինքն՝ դեյտերիումի և տրիտիումի միջուկները) ուժեղ փոխադարձ վանում են ապրում։ Այնուամենայնիվ, պլազմայի բարձր ջերմաստիճանը (և դրա հետ կապված իոնների բարձր էներգիան) թույլ է տալիս այս դեյտերիումի և տրիտիումի իոններին հաղթահարել Կուլոնյան վանումը և բախվել միմյանց հետ։ 100 M աստիճանից բարձր ջերմաստիճանում ամենաէներգետիկ դեյտրոններն ու տրիտոնները մոտենում են միմյանց բախումների այնպիսի մոտ հեռավորությունների վրա, որ հզոր միջուկային ուժերը սկսում են գործել նրանց միջև՝ ստիպելով նրանց միաձուլվել միմյանց հետ մեկ ամբողջության մեջ:

Այս գործընթացի իրականացումը լաբորատորիայում կապված է երեք շատ բարդ խնդիրների հետ. Նախ և առաջ D և T միջուկների գազային խառնուրդը պետք է տաքացվի մինչև 100 M աստիճանից բարձր ջերմաստիճան՝ ինչ-որ կերպ կանխելով դրա սառեցումը և աղտոտումը (անոթի պատերի հետ ռեակցիաների պատճառով):

Այս խնդիրը լուծելու համար հորինվել են «մագնիսական թակարդներ», որոնք կոչվում են Tokamak, որոնք թույլ չեն տալիս պլազմայի փոխազդեցությունը ռեակտորի պատերի հետ։

Նկարագրված մեթոդով պլազման տաքացվում է տորուսի ներսում հոսող էլեկտրական հոսանքի միջոցով՝ մինչև մոտ 3 Մ աստիճան, ինչը, սակայն, դեռևս բավարար չէ ռեակցիան սկսելու համար։ Պլազմայի լրացուցիչ տաքացման համար էներգիան կամ «մղվում» է դրա մեջ ռադիոհաճախականության ճառագայթման միջոցով (ինչպես միկրոալիքային վառարանում), կամ ներարկվում են բարձր էներգիայի չեզոք մասնիկների ճառագայթներ, որոնք բախումների ժամանակ իրենց էներգիան փոխանցում են պլազմա։ Բացի այդ, ջերմության արտազատումը տեղի է ունենում, ըստ էության, ջերմամիջուկային ռեակցիաների պատճառով (ինչպես կնկարագրվի ստորև), ինչի արդյունքում բավականաչափ մեծ տեղադրման դեպքում պետք է տեղի ունենա պլազմայի «բոցավառում»:

Ֆրանսիայում այս պահին ընթանում է Միջազգային ջերմամիջուկային փորձարարական ռեակտորի (ITER) շինարարությունը, որը կլինի պլազմա «բոցավառելու» առաջին տոկամակը։

Ամենաառաջադեմ գոյություն ունեցող Tokamak տիպի օբյեկտները վաղուց հասել են 150 M աստիճանի ջերմաստիճանի, որը մոտ է միաձուլման կայանի շահագործման համար պահանջվող արժեքներին, սակայն ITER ռեակտորը պետք է լինի առաջին լայնածավալ էլեկտրակայանը, որը նախատեսված է դրա համար: երկարաժամկետ շահագործում. Ապագայում անհրաժեշտ կլինի զգալիորեն բարելավել դրա գործունեության պարամետրերը, ինչը կպահանջի, առաջին հերթին, պլազմայում ճնշման բարձրացում, քանի որ տվյալ ջերմաստիճանում միջուկային միաձուլման արագությունը համաչափ է քառակուսիին: ճնշումը։

Հիմնական գիտական խնդիրն այս դեպքում կապված է այն բանի հետ, որ երբ պլազմայում ճնշումը մեծանում է, առաջանում են շատ բարդ և վտանգավոր անկայունություններ, այսինքն՝ անկայուն աշխատանքի ռեժիմներ։

Էլեկտրական լիցքավորված հելիումի միջուկները, որոնք առաջանում են միաձուլման ռեակցիայի ժամանակ, պահվում են «մագնիսական թակարդում», որտեղ դրանք աստիճանաբար դանդաղում են այլ մասնիկների հետ բախումների պատճառով, իսկ բախումների ժամանակ թողարկված էներգիան օգնում է պահպանել պլազմայի սյունակի բարձր ջերմաստիճանը։ Չեզոք (էլեկտրական լիցք չունենալով) նեյտրոնները դուրս են գալիս համակարգից և իրենց էներգիան փոխանցում ռեակտորի պատերին, իսկ պատերից վերցված ջերմությունը էներգիայի աղբյուր է էլեկտրաէներգիա արտադրող տուրբինների աշխատանքի համար։ Նման օբյեկտի շահագործման խնդիրներն ու դժվարությունները հիմնականում կապված են այն փաստի հետ, որ բարձր էներգիայի նեյտրոնների և արտանետվող էներգիայի հզոր հոսքը (էլեկտրամագնիսական ճառագայթման և պլազմայի մասնիկների տեսքով) լրջորեն ազդում է ռեակտորի վրա և կարող է ոչնչացնել այն նյութերը, որոնցից: այն պատրաստված է.

Դրա պատճառով ջերմամիջուկային կայանքների նախագծումը շատ բարդ է: Ֆիզիկոսների և ինժեներների առաջ խնդիր է դրված ապահովել իրենց աշխատանքի բարձր հուսալիությունը։ Ջերմային միջուկային կայանների նախագծումը և կառուցումը պահանջում է դրանց լուծումը մի շարք բազմազան և շատ բարդ տեխնոլոգիական խնդիրներ:

Ջերմամիջուկային էլեկտրակայանի սարքը

Նկարում ներկայացված է սարքի սխեմատիկ դիագրամը (ոչ մասշտաբով) և ջերմամիջուկային էլեկտրակայանի շահագործման սկզբունքը: Կենտրոնական մասում կա տորոիդային (բլիթաձև) խցիկ՝ ~ 2000 մ 3 ծավալով, լցված տրիտիում-դեյտերիում (T-D) պլազմայով, որը տաքացվում է մինչև 100 Մ աստիճանից բարձր ջերմաստիճանում։ Միաձուլման ռեակցիայի ընթացքում առաջացած նեյտրոնները թողնում են «մագնիսական թակարդը» և ընկնում մոտ 1 մ հաստությամբ նկարում պատկերված թաղանթի մեջ։

Թաղանթի ներսում նեյտրոնները բախվում են լիթիումի ատոմներին, ինչի արդյունքում առաջանում է տրիտիումի ձևավորում.

նեյտրոն + լիթիում = հելիում + տրիտում:

Բացի այդ, համակարգում տեղի են ունենում մրցակցային ռեակցիաներ (առանց տրիտիումի առաջացման), ինչպես նաև բազմաթիվ ռեակցիաներ՝ լրացուցիչ նեյտրոնների արտազատմամբ, որոնք այնուհետև հանգեցնում են նաև տրիտիումի ձևավորմանը (այս դեպքում լրացուցիչ նեյտրոնների արտազատումը կարող է լինել. զգալիորեն բարելավվել է, օրինակ՝ ատոմներ ներմուծելով կեղևի մեջ բերիլիում և կապար): Ընդհանուր եզրակացությունն այն է, որ այս օբյեկտը կարող է (առնվազն տեսականորեն) լինել միջուկային միաձուլման ռեակցիա, որը կարտադրի տրիտում: Այս դեպքում ձևավորված տրիտիումի քանակը ոչ միայն պետք է բավարարի բուն մոնտաժի կարիքները, այլ նույնիսկ որոշ չափով ավելի մեծ լինի, ինչը հնարավորություն կտա նոր կայանքներ ապահովել տրիտիումով:

Գործողության այս հայեցակարգն է, որը պետք է փորձարկվի և ներդրվի ստորև նկարագրված ITER ռեակտորում:

Նեյտրոնները պետք է տաքացնեն թաղանթը, այսպես կոչված, փորձնական կայաններում (որոնք կօգտագործեն համեմատաբար «սովորական» կառուցվածքային նյութեր) մինչև մոտ 400 աստիճան: Ապագայում նախատեսվում է ստեղծել բարելավված կայանքներ՝ 1000 աստիճանից բարձր կեղևի ջեռուցման ջերմաստիճանով, ինչին կարելի է հասնել նորագույն բարձր ամրության նյութերի (օրինակ՝ սիլիցիումի կարբիդի կոմպոզիտների) օգտագործմամբ։ Պատյանում թողարկված ջերմությունը, ինչպես սովորական կայաններում, վերցվում է հովացման առաջնային սխեմայի կողմից հովացուցիչ նյութով (պարունակում է, օրինակ, ջուր կամ հելիում) և տեղափոխվում է երկրորդական միացում, որտեղ ջրի գոլորշի է արտադրվում և մատակարարվում տուրբիններին:

Միջուկային միաձուլման հիմնական առավելությունն այն է, որ այն պահանջում է միայն շատ փոքր քանակությամբ բնական նյութեր՝ որպես վառելիք:

Նկարագրված կայաններում միջուկային միաձուլման ռեակցիան կարող է արտանետել հսկայական քանակությամբ էներգիա՝ տասը միլիոն անգամ ավելի, քան սովորական քիմիական ռեակցիաների արդյունքում առաջացած ստանդարտ ջերմությունը (օրինակ՝ հանածո վառելիքի այրումը): Համեմատության համար մատնանշում ենք, որ 1 գիգավատ (ԳՎտ) հզորությամբ ՋԷԿ-ի շահագործման համար պահանջվող ածուխի քանակը օրական 10000 տոննա է (տասը երկաթուղային վագոն), և նույն հզորության միաձուլման կայանը կսպառի միայն մոտ. Օրական 1 կգ D + խառնուրդ Տ.

Դեյտերիումը ջրածնի կայուն իզոտոպ է. սովորական ջրի յուրաքանչյուր 3350 մոլեկուլից մեկում ջրածնի ատոմներից մեկը փոխարինվում է դեյտերիումով (ժառանգություն, որը ժառանգվել է Տիեզերքի Մեծ պայթյունից): Այս փաստը հեշտացնում է ջրից անհրաժեշտ քանակությամբ դեյտերիումի բավականին էժան արտադրություն կազմակերպելը։ Ավելի դժվար է ձեռք բերել տրիտում, որն անկայուն է (կես կյանքը մոտ 12 տարի է, ինչի արդյունքում դրա պարունակությունը բնության մեջ աննշան է), սակայն, ինչպես ցույց է տրված վերևում, շահագործման ընթացքում տրիտիումը կարտադրվի հենց ջերմամիջուկային կայանքի ներսում։ նեյտրոնների լիթիումի ռեակցիայի պատճառով։

Այսպիսով, ջերմամիջուկային ռեակտորի սկզբնական վառելիքը լիթիումն է և ջուրը։

Լիթիումը սովորական մետաղ է, որը լայնորեն օգտագործվում է կենցաղային տեխնիկայում (օրինակ, բջջային հեռախոսների մարտկոցներ): Վերը նկարագրված կայանը, նույնիսկ անկատար արդյունավետությամբ, կկարողանա արտադրել 200000 կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիա, որը համարժեք է 70 տոննա ածուխի մեջ պարունակվող էներգիային։ Պահանջվող քանակությամբ լիթիում կա մեկ համակարգչային մարտկոցում, իսկ դեյտերիումը՝ 45 լիտր ջրում։ Վերոնշյալ արժեքը համապատասխանում է 30 տարվա ընթացքում ԵՄ երկրներում էլեկտրաէներգիայի ընթացիկ սպառմանը (մեկ անձի հաշվով): Հենց այն փաստը, որ լիթիումի նման չնչին քանակությունը կարող է ապահովել նման քանակությամբ էլեկտրաէներգիա (առանց CO 2 արտանետումների և առանց մթնոլորտի ամենաչնչին աղտոտման), բավականաչափ ամուր փաստարկ է միաձուլման էներգիայի զարգացման հետազոտությունների արագ և եռանդուն զարգացման համար։ (չնայած բոլոր դժվարություններին և խնդիրներին) նույնիսկ ծախսարդյունավետ ջերմամիջուկային ռեակտոր ստեղծելու երկարաժամկետ հեռանկարով։

Դեյտերիումը պետք է բավարար լինի միլիոնավոր տարիների համար, իսկ հեշտ արդյունահանվող լիթիումի պաշարները բավականին բավարար են հարյուրավոր տարիների կարիքները բավարարելու համար:

Նույնիսկ եթե ժայռերի մեջ լիթիումը սպառվի, մենք կարող ենք այն արդյունահանել ջրից, որտեղ այն գտնվում է բավական բարձր կոնցենտրացիայում (ուրանի 100 անգամ ավելի), որպեսզի այն տնտեսապես շահավետ դարձնի հանքի շահագործման համար:

Ջերմամիջուկային էներգիան ոչ միայն մարդկությանը, սկզբունքորեն, խոստանում է ապագայում հսկայական քանակությամբ էներգիա արտադրելու հնարավորություն (առանց CO 2 արտանետումների և առանց մթնոլորտի աղտոտման), այլ նաև ունի մի շարք այլ առավելություններ։

1 ) Բարձր ներքին անվտանգություն.

Ջերմամիջուկային կայաններում օգտագործվող պլազման ունի շատ ցածր խտություն (մոտ միլիոն անգամ ավելի ցածր, քան մթնոլորտի խտությունը), ինչի հետևանքով կայանների աշխատանքային միջավայրը երբեք չի պարունակի էներգիա, որը բավարար է լուրջ միջադեպեր կամ վթարներ առաջացնելու համար։

Բացի այդ, «վառելիքի» բեռնումը պետք է իրականացվի անընդհատ, ինչը հեշտացնում է դրա աշխատանքի դադարեցումը, էլ չեմ խոսում այն մասին, որ վթարի և շրջակա միջավայրի պայմանների կտրուկ փոփոխության դեպքում ջերմամիջուկային «բոցը» պետք է. պարզապես դուրս եկեք:

Որո՞նք են միաձուլման էներգիայի հետ կապված վտանգները: Նախ, հարկ է նշել, որ թեև միաձուլման արտադրանքները (հելիումը և նեյտրոնները) ռադիոակտիվ չեն, ռեակտորի կեղևը կարող է ռադիոակտիվ դառնալ նեյտրոնների երկարատև ազդեցության ժամանակ:

Երկրորդ, տրիտումը ռադիոակտիվ է և ունի համեմատաբար կարճ կիսամյակ (12 տարի): Բայց թեև օգտագործվող պլազմայի ծավալը զգալի է, ցածր խտության պատճառով այն պարունակում է միայն շատ փոքր քանակությամբ տրիտիում (ընդհանուր քաշը մոտ տասը փոստային նամականիշ է): Ահա թե ինչու

նույնիսկ ամենադժվար իրավիճակներում և դժբախտ պատահարներում (կեղևի ամբողջական ոչնչացում և դրանում պարունակվող ամբողջ տրիտիումի արտազատում, օրինակ՝ երկրաշարժի և կայանի վրա ինքնաթիռի բախման ժամանակ), վառելիքի միայն փոքր քանակությունը կմտնի շրջակա միջավայր: , ինչը չի պահանջի բնակչության տարհանում մոտակա բնակավայրերից։

2 ) էներգիայի արժեքը.

Ակնկալվում է, որ ստացված էլեկտրաէներգիայի, այսպես կոչված, «ներքին» գինը (ինքնին արտադրության ինքնարժեքը) ընդունելի կդառնա, եթե այն լինի շուկայում արդեն իսկ առկա գնի 75%-ը։ «Ընդունելի» այս դեպքում նշանակում է, որ գինը կլինի ավելի ցածր, քան հին ածխաջրածնային վառելիքով արտադրվող էներգիան։ «Արտաքին» արժեքը (կողմնակի ազդեցություններ, ազդեցություն հանրային առողջության, կլիմայի, շրջակա միջավայրի վրա և այլն) ըստ էության զրոյական կլինի:

Միջազգային փորձարարական ջերմամիջուկային ռեակտոր ITER

Հաջորդ հիմնական քայլը ITER ռեակտորի կառուցումն է, որը նախատեսված է ցույց տալու պլազմայի բռնկման հնարավորությունը և դրա հիման վրա էներգիայի առնվազն տասնապատիկ ավելացում (պլազմայի ջեռուցման վրա ծախսվող էներգիայի համեմատ): ITER ռեակտորը կլինի փորձարարական սարք, որը նույնիսկ հագեցած չի լինի էլեկտրաէներգիա արտադրող տուրբիններով և այն օգտագործելու սարքերով։ Դրա ստեղծման նպատակն է ուսումնասիրել այն պայմանները, որոնք պետք է պահպանվեն նման էլեկտրակայանների շահագործման ընթացքում, ինչպես նաև դրա հիման վրա իրական, ծախսարդյունավետ էլեկտրակայանների ստեղծումը, որոնք, ըստ երևույթին, պետք է գերազանցեն ITER-ի չափերը: Միաձուլման էլեկտրակայանների իրական նախատիպերի ստեղծումը (այսինքն՝ ամբողջությամբ հագեցած տուրբիններով կայաններ և այլն) պահանջում է լուծել հետևյալ երկու խնդիրները. Նախ, անհրաժեշտ է շարունակել մշակել նոր նյութեր (կարող են դիմակայել շատ ծանր աշխատանքային պայմաններին նկարագրված պայմաններում) և փորձարկել դրանք ստորև նկարագրված IFMIF (International Fusion Radiation Facility) համակարգի սարքավորումների հատուկ կանոններին համապատասխան: Երկրորդ, կան բազմաթիվ զուտ տեխնիկական խնդիրներ, որոնք պետք է լուծվեն և նոր տեխնոլոգիաներ պետք է մշակվեն՝ կապված հեռակառավարման, ջեռուցման, երեսպատման ձևավորման, վառելիքի ցիկլերի և այլնի հետ:

Նկարը ցույց է տալիս ITER ռեակտորը, որը գերազանցում է այսօրվա ամենամեծ JET օբյեկտը, ոչ միայն բոլոր գծային չափսերով (մոտ երկու անգամ), այլ նաև դրանում օգտագործվող մագնիսական դաշտերի և պլազմայի միջով հոսող հոսանքների մեծությամբ:

Այս ռեակտորի ստեղծման նպատակն է ցույց տալ ֆիզիկոսների և ինժեներների համատեղ ջանքերի հնարավորությունները լայնածավալ ջերմամիջուկային էլեկտրակայանի նախագծման գործում։

Նախագծողների կողմից ծրագրված տեղակայման հզորությունը 500 ՄՎտ է (համակարգի մուտքային էներգիայի սպառումը կազմում է ընդամենը մոտ 50 ՄՎտ): 3

ITER գործարանը կառուցվում է կոնսորցիումի կողմից, որը ներառում է ԵՄ-ն, Չինաստանը, Հնդկաստանը, Ճապոնիան, Հարավային Կորեան, Ռուսաստանը և ԱՄՆ-ը: Այս երկրների ընդհանուր բնակչությունը կազմում է Երկրի ընդհանուր բնակչության մոտ կեսը, ուստի նախագիծը կարելի է անվանել գլոբալ պատասխան գլոբալ մարտահրավերին։ ITER ռեակտորի հիմնական բաղադրիչներն ու հավաքներն արդեն ստեղծվել և փորձարկվել են, և շինարարությունն արդեն սկսվել է Կադարաշ քաղաքում (Ֆրանսիա): Ռեակտորի գործարկումը նախատեսված է 2020 թվականին, իսկ դեյտերիում-տրիումի պլազմայի արտադրությունը՝ 2027 թվականին, քանի որ ռեակտորի գործարկումը պահանջում է դեյտերիումից և տրիտից պլազմայի երկար ու լուրջ փորձարկումներ։

ITER ռեակտորի մագնիսական պարույրները հիմնված են գերհաղորդիչ նյութերի վրա (որոնք, սկզբունքորեն, թույլ են տալիս շարունակական շահագործում, պայմանով, որ պլազմայում հոսանքը պահպանվի), ուստի դիզայներները հույս ունեն ապահովել երաշխավորված աշխատանքային ցիկլը առնվազն 10 րոպե: Հասկանալի է, որ գերհաղորդիչ մագնիսական պարույրների առկայությունը սկզբունքորեն կարևոր է իրական ջերմամիջուկային էլեկտրակայանի շարունակական աշխատանքի համար։ Գերհաղորդիչ կծիկներն արդեն օգտագործվել են այնպիսի սարքերում, ինչպիսին է Tokamak-ը, սակայն նախկինում դրանք չեն օգտագործվել նման լայնածավալ կայանքներում, որոնք նախատեսված են տրիտիումի պլազմայի համար: Բացի այդ, ITER-ի օբյեկտն առաջին անգամ կօգտագործի և փորձարկելու է տարբեր թաղանթային մոդուլներ, որոնք նախատեսված են իրական կայաններում շահագործման համար, որտեղ կարող են ստեղծվել կամ «վերականգնվել» տրիտիումի միջուկներ:

Օբյեկտի կառուցման հիմնական նպատակն է ցույց տալ պլազմայի այրման հաջող վերահսկումը և ջերմամիջուկային սարքերում էներգիա ստանալու հնարավորությունը տեխնոլոգիայի զարգացման ներկա մակարդակում:

Այս ուղղությամբ հետագա զարգացումը, իհարկե, կպահանջի բազմաթիվ ջանքեր՝ սարքերի արդյունավետությունը բարելավելու համար, հատկապես դրանց տնտեսական իրագործելիության տեսանկյունից, ինչը կապված է լուրջ և երկարատև ուսումնասիրությունների հետ՝ ինչպես ITER ռեակտորի, այնպես էլ այլ սարքերի վրա։ Առաջադրված առաջադրանքներից պետք է առանձնացնել հետևյալ երեքը.

1) Անհրաժեշտ է ցույց տալ, որ գիտության և տեխնիկայի առկա մակարդակն արդեն թույլ է տալիս վերահսկվող միջուկային միաձուլման գործընթացում էներգիայի 10 անգամ ավելացում ստանալ (գործընթացը պահպանելու համար ծախսվածի համեմատ): Ռեակցիան պետք է ընթանա առանց վտանգավոր անկայուն ռեժիմների առաջացման, առանց շինարարական նյութերի գերտաքացման և վնասման, ինչպես նաև առանց պլազմայի աղտոտման: Պլազմայի տաքացման հզորության 50%-ի չափով միաձուլման հզորությամբ, այս նպատակներն արդեն իսկ ձեռք են բերվել փոքր օբյեկտների վրա փորձարկումներով, սակայն ITER ռեակտորի ստեղծումը հնարավորություն կտա ստուգել հսկողության մեթոդների հուսալիությունը շատ ավելի մեծ սարքերի վրա: հաստատություն, որը երկար ժամանակ շատ ավելի շատ էներգիա է արտադրում: ITER ռեակտորը նախատեսված է փորձարկելու և ներդաշնակեցնելու ապագա միաձուլման ռեակտորի պահանջները, և դրա ստեղծումը շատ բարդ և հետաքրքիր խնդիր է:

2) Պլազմայի վարքագծի վտանգավոր անկայուն ռեժիմների առաջացումը կանխելու համար անհրաժեշտ է ուսումնասիրել պլազմայում ճնշման բարձրացման մեթոդները (հիշենք, որ տվյալ ջերմաստիճանում ռեակցիայի արագությունը համաչափ է ճնշման քառակուսու վրա): Այս ուղղությամբ հետազոտությունների հաջողությունը կա՛մ կապահովի ռեակտորի աշխատանքը ավելի բարձր պլազմայի խտությամբ, կա՛մ կնվազեցնի առաջացած մագնիսական դաշտերի ուժի պահանջները, ինչը զգալիորեն կնվազեցնի ռեակտորի արտադրած էլեկտրաէներգիայի արժեքը:

3) Փորձարկումները պետք է հաստատեն, որ ռեակտորի շարունակական շահագործումը կայուն ռեժիմով կարելի է իրատեսորեն ապահովել (տնտեսական և տեխնիկական տեսանկյունից այս պահանջը շատ կարևոր է թվում, եթե ոչ հիմնականը), և կայանի գործարկումը. կարող է իրականացվել առանց էներգիայի հսկայական ծախսերի: Հետազոտողները և դիզայներները շատ հուսով են, որ պլազմայի միջոցով էլեկտրամագնիսական հոսանքի «շարունակական» հոսքը կարող է ապահովվել պլազմայում դրա առաջացման միջոցով (բարձր հաճախականության ճառագայթման և արագ ատոմների ներարկման շնորհիվ):

Ժամանակակից աշխարհը կանգնած է շատ լուրջ էներգետիկ մարտահրավերի առաջ, որն ավելի ճիշտ կարելի է անվանել «անորոշ էներգետիկ ճգնաժամ»։

Ներկայումս մարդկության կողմից սպառվող գրեթե ողջ էներգիան ստեղծվում է հանածո վառելիքի այրման արդյունքում, և խնդրի լուծումը կարող է կապված լինել արևի կամ միջուկային էներգիայի օգտագործման հետ (արագ նեյտրոնային ռեակտորների ստեղծում և այլն): Զարգացող երկրների բնակչության աճով պայմանավորված գլոբալ խնդիրը և նրանց կենսամակարդակը բարելավելու և արտադրվող էներգիայի քանակն ավելացնելու անհրաժեշտությունը չի կարող լուծվել միայն դիտարկված մոտեցումների հիման վրա, թեև, իհարկե, էներգիայի այլընտրանքային մեթոդներ մշակելու ցանկացած փորձ: սերունդը պետք է խրախուսվի.

Եթե ջերմամիջուկային էներգիայի զարգացման ճանապարհին չկան լուրջ և անսպասելի անակնկալներ, ապա մշակված խելամիտ և կանոնակարգված գործողությունների ծրագրի համաձայն, որը (իհարկե, աշխատանքի լավ կազմակերպման և բավարար ֆինանսավորման դեպքում) պետք է հանգեցնի. ջերմամիջուկային էլեկտրակայանի նախատիպի ստեղծում։ Այս դեպքում մոտ 30 տարի հետո մենք առաջին անգամ կկարողանանք դրանից էլեկտրական հոսանք մատակարարել էներգետիկ ցանցերին, իսկ 10 տարուց մի փոքր ավելի հետո կսկսի գործել առաջին կոմերցիոն ջերմամիջուկային էլեկտրակայանը։ Հնարավոր է, որ մեր դարի երկրորդ կեսին միջուկային միաձուլման էներգիան սկսի փոխարինել հանածո վառելիքին և աստիճանաբար սկսի ավելի ու ավելի կարևոր դեր խաղալ մարդկությանը գլոբալ մասշտաբով էներգիայով ապահովելու գործում:

լազերներ,

Ասում ենք՝ արևը արկղի մեջ ենք դնելու։ Գաղափարը գեղեցիկ է: Խնդիրն այն է, որ մենք չգիտենք, թե ինչպես պատրաստել տուփը:

Պիեռ-Ժիլ դե Ժեն
Ֆրանսիացի Նոբելյան մրցանակակիր

Բոլոր էլեկտրոնային սարքերն ու մեքենաները էներգիայի կարիք ունեն, և մարդկությունը շատ է սպառում այն: Սակայն հանածո վառելիքները սպառվում են, և այլընտրանքային էներգիան դեռևս բավականաչափ արդյունավետ չէ:
Կա էներգիա ստանալու միջոց, որը իդեալականորեն համապատասխանում է բոլոր պահանջներին՝ Fusion: Արեգակի վրա անընդհատ տեղի է ունենում միաձուլման ռեակցիա (ջրածնի վերածումը հելիումի և էներգիայի արտազատում), և այս գործընթացը մոլորակին էներգիա է հաղորդում արևի լույսի տեսքով: Պարզապես պետք է նմանակել այն Երկրի վրա, ավելի փոքր մասշտաբով: Բավական է ապահովել բարձր ճնշում և շատ բարձր ջերմաստիճան (10 անգամ ավելի բարձր, քան Արեգակի վրա) և կսկսվի միաձուլման ռեակցիան։ Նման պայմաններ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է կառուցել ջերմամիջուկային ռեակտոր։ Այն կօգտագործի երկրի վրա ավելի առատ ռեսուրսներ, կլինի ավելի անվտանգ և հզոր, քան սովորական ատոմակայանները: Ավելի քան 40 տարի այն կառուցելու փորձեր են արվել, փորձեր են արվել։ Վերջին տարիներին նախատիպերից մեկին նույնիսկ հաջողվեց ավելի շատ էներգիա ստանալ, քան ծախսվել էր։ Այս ոլորտում առավել հավակնոտ նախագծերը ներկայացված են ստորև.

Պետական նախագծեր

Վերջերս հանրության ամենամեծ ուշադրությունը տրվել է ջերմամիջուկային ռեակտորի մեկ այլ նախագծին՝ Wendelstein 7-X աստղային սարքին (աստղագլուխն իր ներքին կառուցվածքով ավելի բարդ է, քան ITER-ը, որը տոկամակ է): Գերմանացի գիտնականները, ծախսելով 1 միլիարդ դոլարից մի փոքր ավելի, մինչև 2015 թվականը 9 տարում ռեակտորի կրճատված ցուցադրական մոդել են ստեղծել: Եթե այն լավ կատարի, կկառուցվի ավելի մեծ տարբերակ:

Ֆրանսիայում գտնվող MegaJoule լազերը կլինի աշխարհի ամենահզոր լազերը և կփորձի զարգացնել միաձուլման ռեակտորի կառուցման մեթոդը, որը հիմնված է լազերների օգտագործման վրա: Ֆրանսիական ինստալացիայի շահագործման հանձնումը սպասվում է 2018թ.

NIF-ը (National ignition facility) ԱՄՆ-ում կառուցվել է 12 տարում և 4 միլիարդ դոլար՝ մինչև 2012 թվականը: Նրանք ակնկալում էին փորձարկել տեխնոլոգիան, այնուհետև անմիջապես ռեակտոր կառուցել, բայց պարզվեց, որ, ըստ Վիքիպեդիայի, զգալի աշխատանք է պահանջվում, եթե համակարգը երբևէ հասնելու է բռնկման: Արդյունքում չեղարկվեցին վիթխարի ծրագրերը, և գիտնականները սկսեցին աստիճանաբար կատարելագործել լազերը։ Վերջին մարտահրավերը էներգիայի փոխանցման արդյունավետությունը 7%-ից 15%-ի բարձրացնելն է։ Հակառակ դեպքում, Կոնգրեսի կողմից սինթեզի հասնելու այս մեթոդի ֆինանսավորումը կարող է դադարեցվել:

2015 թվականի վերջին Սարովում սկսվել է աշխարհի ամենահզոր լազերային կայանքի շենքի կառուցումը։ Այն ավելի հզոր կլինի, քան ներկայիս ամերիկյանն ու ապագա ֆրանսերենը եւ թույլ կտա իրականացնել ռեակտորի «լազերային» տարբերակի կառուցման համար անհրաժեշտ փորձերը։ Շինարարության ավարտը 2020թ.

ԱՄՆ-ում հիմնված լազերային MagLIF fusion-ը ճանաչվել է որպես մուգ ձի ջերմամիջուկային միաձուլման հասնելու մեթոդների շարքում: Վերջերս այս մեթոդը ավելի լավ է գործել, քան սպասվում էր, բայց հզորությունը դեռ պետք է ավելացվի 1000 գործակցով: Այժմ լազերը արդիականացվում է, և մինչև 2018 թվականը գիտնականները հույս ունեն ստանալ այնքան էներգիա, որքան ծախսել են: Հաջողության դեպքում կկառուցվի ավելի մեծ տարբերակ:

Ռուսական INP-ում համառորեն փորձեր էին իրականացվում «բաց թակարդների» մեթոդով, որից ԱՄՆ-ը հրաժարվեց 90-ականներին։ Արդյունքում ստացվել են ցուցանիշներ, որոնք անհնարին են համարվել այս մեթոդի համար։ INP-ի գիտնականները կարծում են, որ դրանց տեղադրումն այժմ գերմանական Wendelstein 7-X-ի մակարդակին է (Q=0,1), բայց ավելի էժան։ Հիմա 3 միլիարդ ռուբլով նոր ինստալացիա են կառուցում

Կուրչատովի ինստիտուտի ղեկավարն անընդհատ հիշեցնում է Ռուսաստանում փոքր ջերմամիջուկային ռեակտոր կառուցելու պլանների մասին՝ Իգնիտոր։ Ծրագրի համաձայն, այն պետք է լինի նույնքան արդյունավետ, որքան ITER-ը, թեև ավելի քիչ: Դրա շինարարությունը պետք է սկսվեր 3 տարի առաջ, սակայն այս իրավիճակը բնորոշ է խոշոր գիտական նախագծերին։

Չինական EAST tokamak-ին 2016 թվականի սկզբին հաջողվել է ստանալ 50 միլիոն աստիճան ջերմաստիճան և պահել այն 102 վայրկյան։ Մինչ հսկայական ռեակտորների և լազերների կառուցումը, միաձուլման մասին բոլոր նորությունները այսպիսին էին. Կարելի է մտածել, որ սա պարզապես մրցակցություն է գիտնականների միջև. ովքեր կարող են ավելի երկար պահել ավելի բարձր ջերմաստիճանը: Որքան բարձր է պլազմայի ջերմաստիճանը և որքան երկար է հնարավոր այն պահել, այնքան մենք մոտենում ենք միաձուլման ռեակցիայի սկզբին։ Աշխարհում տասնյակ նման ինստալացիաներ կան, ևս մի քանիսը () () կառուցվում են, որպեսզի շուտով գերազանցվի EAST ռեկորդը։ Ըստ էության, այս փոքր ռեակտորները պարզապես փորձարկում են սարքավորումները, նախքան այն ուղարկելը ITER:

Lockheed Martin-ը 2015-ին հայտարարեց միաձուլման էներգիայի առաջընթացի մասին, որը թույլ կտա 10 տարում կառուցել փոքր և շարժական միաձուլման ռեակտոր: Հաշվի առնելով, որ նույնիսկ շատ մեծ և ամենևին էլ շարժական կոմերցիոն ռեակտորներ էին սպասվում 2040 թվականից ոչ շուտ, կորպորացիայի հայտարարությունը թերահավատությամբ ընդունվեց։ Բայց ընկերությունն ունի շատ ռեսուրսներ, ուստի ով գիտի: Նախատիպը սպասվում է 2020 թվականին։

Սիլիկոնային հովտի հանրահայտ Helion Energy ստարտափն ունի միջուկային միաձուլման հասնելու իր ուրույն ծրագիրը: Ընկերությունը հավաքել է ավելի քան 10 միլիոն դոլար և ակնկալում է, որ նախատիպը կունենա մինչև 2019 թվականը:

Shadowy start-up Tri Alpha Energy-ն վերջերս տպավորիչ արդյունքների է հասել իր միաձուլման մեթոդի առաջխաղացման գործում (տեսաբանների կողմից մշակվել են միաձուլման հասնելու ավելի քան 100 տեսական եղանակներ, tokamak-ը պարզապես ամենապարզն է և ամենատարածվածը): Ընկերությունը նաև ներգրավել է ավելի քան 100 միլիոն դոլար ներդրողների միջոցներ:

Կանադական General Fusion ստարտափի ռեակտորի նախագիծն էլ ավելի է տարբերվում մյուսներից, սակայն մշակողները վստահ են դրանում և 10 տարում հավաքել են ավելի քան 100 միլիոն դոլար՝ մինչև 2020 թվականը ռեակտորը կառուցելու համար:

Ստարտափ Միացյալ Թագավորությունից. First light-ն ունի ամենահասանելի կայքը, որը ձևավորվել է 2014 թվականին և հայտարարել է, որ մտադիր է օգտագործել վերջին գիտական տվյալները՝ ավելի քիչ ծախսատար ջերմամիջուկային միաձուլման համար:

MIT-ի գիտնականները հոդված են գրել՝ նկարագրելով կոմպակտ միաձուլման ռեակտորը: Նրանք հենվում են նոր տեխնոլոգիաների վրա, որոնք ի հայտ են եկել հսկա tokamaks-ի շինարարության մեկնարկից հետո և խոստանում են նախագիծն ավարտել 10 տարում։ Դեռ հայտնի չէ, թե արդյոք նրանց կանաչ լույս կտրվի շինարարությունը սկսելու համար։ Նույնիսկ եթե հաստատվի, ամսագրի հոդվածը ավելի վաղ փուլ է, քան ստարտափը:

Ֆյուժնը, թերեւս, ամենաքիչ հարմար ոլորտն է քրաուդֆանդինգի համար: Բայց հենց նրա օգնությամբ, ինչպես նաև NASA-ի ֆինանսավորմամբ, Lawrenceville Plasma Physics-ը պատրաստվում է կառուցել իր ռեակտորի նախատիպը: Բոլոր ընթացող նախագծերից այս մեկն ամենից շատ նման է խարդախությանը, բայց ով գիտի, գուցե դրանք ինչ-որ օգտակար բան բերեն այս մեծ գործին։

ITER-ը կլինի միայն ամբողջական DEMO-ի կառուցման նախատիպը՝ առաջին կոմերցիոն միաձուլման ռեակտորը: Դրա գործարկումն այժմ նախատեսված է 2044 թվականին, և սա դեռ լավատեսական կանխատեսում է:

Բայց հաջորդ փուլի ծրագրեր կան։ Հիբրիդային ջերմամիջուկային ռեակտորը էներգիա կստանա ինչպես ատոմի քայքայման արդյունքում (ինչպես սովորական ատոմակայան), այնպես էլ միաձուլումից: Այս կոնֆիգուրացիայի դեպքում էներգիան կարող է լինել 10 անգամ ավելի, բայց անվտանգությունն ավելի ցածր է: Չինաստանը ակնկալում է նախատիպը կառուցել մինչև 2030 թվականը, սակայն փորձագետները նշում են, որ դա նման է հիբրիդային մեքենաների հավաքման փորձին մինչև ներքին այրման շարժիչի գյուտը:

Արդյունք

Աշխարհում էներգիայի նոր աղբյուր բերելու պատրաստ մարդկանց պակաս չկա: ITER նախագիծն ունի ամենամեծ հնարավորությունը՝ հաշվի առնելով դրա մասշտաբները և ֆինանսավորումը, սակայն այլ մեթոդները, ինչպես նաև մասնավոր նախագծերը, չպետք է զեղչվեն: Գիտնականները տասնամյակներ շարունակ աշխատել են միաձուլման ռեակցիա սկսելու համար՝ առանց մեծ հաջողության: Բայց հիմա ջերմամիջուկային ռեակցիայի հասնելու ավելի շատ նախագծեր կան, քան երբևէ: Եթե անգամ նրանցից յուրաքանչյուրը ձախողվի, նոր փորձեր կարվեն։ Դժվար թե մենք հանգստանանք այնքան ժամանակ, քանի դեռ չենք լուսավորել Արեգակի մանրանկարչական տարբերակը՝ այստեղ՝ Երկրի վրա:

Tags:

fusion ռեակտոր
էներգիա
ապագա ծրագրերը

Ավելացնել պիտակներ

Ինչպես ամեն ինչ սկսվեց: «Էներգետիկ մարտահրավերը» առաջացել է հետևյալ երեք գործոնների համակցության արդյունքում.

1. Մարդկությունն այժմ սպառում է հսկայական քանակությամբ էներգիա։

Աշխարհում ներկայիս էներգիայի սպառումը կազմում է մոտ 15,7 տերավատ (TW): Այս արժեքը բաժանելով մոլորակի բնակչության վրա՝ ստանում ենք մոտ 2400 Վտ մեկ անձի համար, որը կարելի է հեշտությամբ գնահատել և պատկերացնել։ Երկրի յուրաքանչյուր բնակչի (ներառյալ երեխաների) սպառած էներգիան համապատասխանում է 24 հարյուր վտ հզորությամբ էլեկտրական լամպերի շուրջօրյա աշխատանքին։ Այնուամենայնիվ, մոլորակի շուրջ այս էներգիայի սպառումը շատ անհավասար է, քանի որ մի քանի երկրներում այն շատ բարձր է, իսկ մյուսներում՝ չնչին: Սպառումը (մեկ անձի հաշվով) ԱՄՆ-ում կազմում է 10,3 կՎտ (ռեկորդային արժեքներից մեկը), Ռուսաստանի Դաշնությունում՝ 6,3 կՎտ, Մեծ Բրիտանիայում՝ 5,1 կՎտ և այլն, բայց մյուս կողմից՝ ընդամենը 0,21 կՎտ։ Բանգլադեշում (ԱՄՆ-ի էներգիայի սպառման միայն 2%-ը):

2. Աշխարհում էներգիայի սպառումը կտրուկ աճում է։

Միջազգային էներգետիկ գործակալության (2006 թ.) կանխատեսման համաձայն՝ մինչև 2030 թվականը համաշխարհային էներգիայի սպառումը պետք է ավելանա 50 տոկոսով։ Զարգացած երկրները, իհարկե, կարող էին լավ անել առանց լրացուցիչ էներգիայի, բայց այս աճն անհրաժեշտ է զարգացող երկրների բնակչությանը, որտեղ 1,5 միլիարդ մարդ տառապում է էլեկտրաէներգիայի սուր պակասից, աղքատությունից հանելու համար:

3. Ներկայումս աշխարհի էներգիայի 80%-ը արտադրվում է հանածո վառելիքի այրման արդյունքում.(նավթ, ածուխ և գազ), որոնց օգտագործումը.

ա) պոտենցիալ կրում է շրջակա միջավայրի աղետալի փոփոխությունների ռիսկը.

բ) մի օր անպայման պետք է ավարտվի:

Ասվածից պարզ է դառնում, որ արդեն հիմա պետք է պատրաստվել հանածո վառելիքի օգտագործման դարաշրջանի ավարտին։

Ներկայումս ատոմակայանները մեծ մասշտաբով ստանում են ատոմային միջուկների տրոհման ռեակցիաների ժամանակ արձակված էներգիան։ Նման կայանների ստեղծումն ու զարգացումը պետք է ամեն կերպ խրախուսել, սակայն պետք է հաշվի առնել, որ դրանց շահագործման համար կարևորագույն նյութերից մեկի (էժան ուրանի) պաշարները նույնպես կարող են ամբողջությամբ սպառվել առաջիկա 50-ի ընթացքում։ տարիներ։ Միջուկային տրոհման վրա հիմնված էներգիայի հնարավորությունները կարող են (և պետք է) զգալիորեն ընդլայնվեն ավելի արդյունավետ էներգետիկ ցիկլերի կիրառմամբ, ինչը կարող է գրեթե կրկնապատկել արտադրվող էներգիայի քանակը: Այս ուղղությամբ էներգիան զարգացնելու համար անհրաժեշտ է թորիումի վրա ստեղծել ռեակտորներ (այսպես կոչված թորիում բուծող ռեակտորներ կամ բուծող ռեակտորներ), որոնցում ռեակցիայի ընթացքում ավելի շատ թորիում է արտադրվում, քան սկզբնական ուրանը, ինչի արդյունքում տվյալ քանակի նյութի համար ստացված էներգիայի ընդհանուր քանակը ավելանում է 40 անգամ։ Խոստումնալից է թվում նաև արագ նեյտրոնային պլուտոնիում բուծողների ստեղծումը, որոնք շատ ավելի արդյունավետ են, քան ուրանի ռեակտորները և հնարավորություն են տալիս 60 անգամ ավելի շատ էներգիա ստանալ: Թերեւս այդ տարածքների զարգացման համար անհրաժեշտ կլինի մշակել ուրանի ստացման նոր, ոչ ստանդարտ մեթոդներ (օրինակ՝ ծովի ջրից, որն ամենահասանելին է թվում)։

Ֆյուժն էլեկտրակայաններ

Նկարում ներկայացված է սարքի սխեմատիկ դիագրամը (ոչ մասշտաբով) և ջերմամիջուկային էլեկտրակայանի շահագործման սկզբունքը: Կենտրոնական մասում գտնվում է ~2000 մ3 ծավալով տորոիդային (բլիթաձև) խցիկ, որը լցված է 100 Մ°C-ից բարձր ջերմաստիճանում տաքացված տրիտիում–դեյտերիում (T–D) պլազմայով։ Միաձուլման ռեակցիայի ժամանակ առաջացած նեյտրոնները (1) դուրս են գալիս «մագնիսական շիշից» և ընկնում նկարում պատկերված մոտ 1 մ հաստությամբ պատյանի մեջ։

նեյտրոն + լիթիում → հելիում + տրիտում

Բացի այդ, համակարգում տեղի են ունենում մրցակցային ռեակցիաներ (առանց տրիտիումի առաջացման), ինչպես նաև բազմաթիվ ռեակցիաներ՝ լրացուցիչ նեյտրոնների արտազատմամբ, որոնք այնուհետև հանգեցնում են նաև տրիտիումի ձևավորմանը (այս դեպքում լրացուցիչ նեյտրոնների արտազատումը կարող է լինել. զգալիորեն բարելավվել է, օրինակ՝ բերիլիումի ատոմները կեղևի և կապարի մեջ ներմուծելով): Ընդհանուր եզրակացությունն այն է, որ այս օբյեկտը կարող է (առնվազն տեսականորեն) լինել միջուկային միաձուլման ռեակցիա, որը կարտադրի տրիտում: Այս դեպքում ձևավորված տրիտիումի քանակը ոչ միայն պետք է բավարարի բուն մոնտաժի կարիքները, այլ նույնիսկ որոշ չափով ավելի մեծ լինի, ինչը հնարավորություն կտա նոր կայանքներ ապահովել տրիտիումով: Գործողության այս հայեցակարգն է, որը պետք է փորձարկվի և ներդրվի ստորև նկարագրված ITER ռեակտորում:

Բացի այդ, նեյտրոնները պետք է տաքացնեն թաղանթը, այսպես կոչված, փորձնական կայաններում (որոնք կօգտագործեն համեմատաբար «սովորական» կառուցվածքային նյութեր) մինչև մոտավորապես 400°C ջերմաստիճան: Ապագայում նախատեսվում է ստեղծել 1000°C-ից բարձր կեղևի ջեռուցման ջերմաստիճանով բարելավված կայանքներ, որոնց կարելի է հասնել նորագույն բարձր ամրության նյութերի (օրինակ՝ սիլիցիումի կարբիդ կոմպոզիտների) օգտագործմամբ: Պատյանում թողարկված ջերմությունը, ինչպես սովորական կայաններում, վերցվում է հովացման առաջնային սխեմայի կողմից հովացուցիչ նյութով (պարունակում է, օրինակ, ջուր կամ հելիում) և տեղափոխվում է երկրորդական միացում, որտեղ ջրի գոլորշի է արտադրվում և մատակարարվում տուրբիններին:

1985 - Խորհրդային Միությունը առաջարկեց հաջորդ սերնդի Tokamak կայանը, օգտագործելով չորս առաջատար երկրների փորձը ջերմամիջուկային ռեակտորներ ստեղծելու համար: Ամերիկայի Միացյալ Նահանգները Ճապոնիայի և Եվրոպական համայնքի հետ միասին առաջարկ են ներկայացրել ծրագրի իրականացման համար։

Ներկայումս Ֆրանսիան կառուցում է ստորև նկարագրված Միջազգային Տոկամակի փորձարարական ռեակտորը (ITER), որը կլինի առաջին տոկամակը, որը ունակ կլինի «բոցավառել» պլազմա։

Գոյություն ունեցող ամենաառաջադեմ «tokamak» տիպի օբյեկտները վաղուց հասել են 150 M°C կարգի ջերմաստիճանի, որը մոտ է միաձուլման կայանի շահագործման համար պահանջվող ջերմաստիճանին, սակայն ITER ռեակտորը պետք է լինի առաջին լայնածավալ էլեկտրակայանը, որը նախատեսված է երկար ժամանակ: - ժամկետային շահագործում. Ապագայում անհրաժեշտ կլինի զգալիորեն բարելավել դրա գործունեության պարամետրերը, ինչը կպահանջի, առաջին հերթին, պլազմայում ճնշման բարձրացում, քանի որ տվյալ ջերմաստիճանում միջուկային միաձուլման արագությունը համաչափ է քառակուսիին: ճնշումը։ Հիմնական գիտական խնդիրն այս դեպքում կապված է այն բանի հետ, որ երբ պլազմայում ճնշումը մեծանում է, առաջանում են շատ բարդ և վտանգավոր անկայունություններ, այսինքն՝ անկայուն աշխատանքի ռեժիմներ։

Ինչո՞ւ է դա մեզ պետք:

Միջուկային միաձուլման հիմնական առավելությունն այն է, որ այն պահանջում է միայն շատ փոքր քանակությամբ բնական նյութեր՝ որպես վառելիք: Նկարագրված կայաններում միջուկային միաձուլման ռեակցիան կարող է արտանետել հսկայական քանակությամբ էներգիա՝ տասը միլիոն անգամ ավելի, քան սովորական քիմիական ռեակցիաների արդյունքում առաջացած ստանդարտ ջերմությունը (օրինակ՝ հանածո վառելիքի այրումը): Համեմատության համար մատնանշում ենք, որ 1 գիգավատ (ԳՎտ) հզորությամբ ՋԷԿ-ի շահագործումն ապահովելու համար անհրաժեշտ ածուխի քանակը օրական 10000 տոննա է (տասը երկաթուղային վագոն), իսկ նույն հզորությամբ ֆյուժիոն կայանը. օրական օգտագործեք ընդամենը մոտ 1 կիլոգրամ D + T խառնուրդ:

Դեյտերիումը ջրածնի կայուն իզոտոպ է. սովորական ջրի յուրաքանչյուր 3350 մոլեկուլից մեկում ջրածնի ատոմներից մեկը փոխարինվում է դեյտերիումով (ժառանգություն, որը ժառանգվել է Մեծ պայթյունից): Այս փաստը հեշտացնում է ջրից անհրաժեշտ քանակությամբ դեյտերիումի բավականին էժան արտադրություն կազմակերպելը։ Ավելի դժվար է ձեռք բերել տրիտիում, որն անկայուն է (կես կյանքը մոտ 12 տարի է, ինչի հետևանքով դրա պարունակությունը բնության մեջ աննշան է), սակայն, ինչպես ցույց է տրված վերևում, շահագործման ընթացքում տրիտումը առաջանալու է անմիջապես ջերմամիջուկային կայանքի ներսում, նեյտրոնների լիթիումի ռեակցիայի պատճառով։

Այսպիսով, ջերմամիջուկային ռեակտորի սկզբնական վառելիքը լիթիումն է և ջուրը։ Լիթիումը սովորական մետաղ է, որը լայնորեն օգտագործվում է կենցաղային տեխնիկայում (բջջային հեռախոսների մարտկոցներ և այլն): Վերը նկարագրված կայանը, նույնիսկ անկատար արդյունավետությամբ, կկարողանա արտադրել 200000 կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիա, որը համարժեք է 70 տոննա ածուխի մեջ պարունակվող էներգիային։ Դրա համար անհրաժեշտ լիթիումի քանակությունը պարունակվում է մեկ համակարգչային մարտկոցում, իսկ դեյտերիումը՝ 45 լիտր ջրում։ Վերոնշյալ արժեքը համապատասխանում է 30 տարվա ընթացքում ԵՄ երկրներում էլեկտրաէներգիայի ընթացիկ սպառմանը (մեկ անձի հաշվով): Հենց այն փաստը, որ լիթիումի նման աննշան քանակությունը կարող է ապահովել նման քանակությամբ էլեկտրաէներգիայի արտադրություն (առանց CO2 արտանետումների և առանց մթնոլորտի ամենաչնչին աղտոտման), բավականին լուրջ փաստարկ է ջերմամիջուկային էներգիայի ամենաարագ և ամենաուժեղ զարգացման համար (չնայած. բոլոր դժվարություններն ու խնդիրները) և նույնիսկ առանց հարյուր տոկոսանոց վստահության նման հետազոտության հաջողության մեջ:

Դեյտերիումը պետք է գոյատևի միլիոնավոր տարիներ, իսկ հեշտ արդյունահանվող լիթիումի պաշարները բավականին բավարար են հարյուրավոր տարիների կարիքները բավարարելու համար: Նույնիսկ եթե ժայռերի մեջ լիթիումը սպառվի, մենք կարող ենք այն արդյունահանել ջրից, որտեղ այն գտնվում է բավական բարձր կոնցենտրացիայում (ուրանի 100 անգամ ավելի), որպեսզի այն տնտեսապես շահավետ դարձնի հանքի շահագործման համար:

Ֆրանսիայի Կադարաշ քաղաքի մոտ կառուցվում է փորձարարական ջերմամիջուկային ռեակտոր (International thermonuclear experimental reactor): ITER նախագծի հիմնական խնդիրը արդյունաբերական մասշտաբով վերահսկվող ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիայի իրականացումն է։

Ջերմամիջուկային վառելիքի միավորի քաշի համար մոտ 10 միլիոն անգամ ավելի շատ էներգիա է ստացվում, քան նույն քանակությամբ օրգանական վառելիք այրելով, և մոտ հարյուր անգամ ավելի, քան ներկայումս գործող ատոմակայանների ռեակտորներում ուրանի միջուկների տրոհումից: Եթե գիտնականների և դիզայներների հաշվարկները արդարացվեն, դա մարդկությանը էներգիայի անսպառ աղբյուր կտա։

Հետևաբար, մի շարք երկրներ (Ռուսաստան, Հնդկաստան, Չինաստան, Կորեա, Ղազախստան, ԱՄՆ, Կանադա, Ճապոնիա, ԵՄ երկրներ) միացան իրենց ջանքերին՝ ստեղծելու Միջազգային ջերմամիջուկային հետազոտական ռեակտորը՝ նոր էլեկտրակայանների նախատիպը։

ITER-ը ինստալացիա է, որը պայմաններ է ստեղծում ջրածնի ատոմների և տրիտիումի (ջրածնի իզոտոպ) սինթեզի համար, որի արդյունքում ձևավորվում է նոր ատոմ՝ հելիումի ատոմ։ Այս գործընթացն ուղեկցվում է էներգիայի հսկայական ալիքով. պլազմայի ջերմաստիճանը, որում տեղի է ունենում ջերմամիջուկային ռեակցիան, կազմում է մոտ 150 միլիոն աստիճան Ցելսիուս (համեմատության համար նշենք, որ Արեգակի միջուկի ջերմաստիճանը 40 միլիոն աստիճան է): Այս դեպքում իզոտոպները այրվում են՝ գործնականում չթողնելով ռադիոակտիվ թափոններ։

Միջազգային նախագծին մասնակցության սխեման նախատեսում է ռեակտորի բաղադրիչների մատակարարում և շինարարության ֆինանսավորում։ Դրա դիմաց մասնակից երկրներից յուրաքանչյուրը լիարժեք հասանելիություն է ստանում ջերմամիջուկային ռեակտոր ստեղծելու բոլոր տեխնոլոգիաներին և այս ռեակտորի վրա բոլոր փորձարարական աշխատանքների արդյունքներին, որոնք հիմք կծառայեն սերիական էներգիայի ջերմամիջուկային ռեակտորների նախագծման համար:

Ռեակտորը, որը հիմնված է ջերմամիջուկային միաձուլման սկզբունքի վրա, չունի ռադիոակտիվ ճառագայթում և լիովին անվտանգ է շրջակա միջավայրի համար։ Այն կարող է տեղակայվել աշխարհի գրեթե ցանկացած կետում, և դրա համար որպես վառելիք է ծառայում սովորական ջուրը։ ITER-ի կառուցումը պետք է տևի մոտ տասը տարի, որից հետո ռեակտորը նախատեսվում է օգտագործել 20 տարի։

Ռուսաստանի շահերը ITER ջերմամիջուկային ռեակտորի կառուցման միջազգային կազմակերպության խորհրդում առաջիկա տարիներին կներկայացնի Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի թղթակից անդամ Միխայիլ Կովալչուկը, Կուրչատովի ինստիտուտի տնօրենը, Ռուսաստանի ակադեմիայի բյուրեղագիտության ինստիտուտը: գիտությունների և Նախագահի գիտության, տեխնոլոգիաների և կրթության հարցերով խորհրդի գիտական քարտուղար։ Կովալչուկը ժամանակավորապես կփոխարինի ակադեմիկոս Եվգենի Վելիխովին, ով առաջիկա երկու տարում ընտրվել է ITER-ի միջազգային խորհրդի նախագահ և իրավունք չունի համատեղել այդ պաշտոնը մասնակից երկրի պաշտոնական ներկայացուցչի պարտականությունների հետ։

Շինարարության ընդհանուր արժեքը գնահատվում է 5 միլիարդ եվրո, նույնքան էլ կպահանջվի ռեակտորի փորձնական շահագործման համար։ Հնդկաստանի, Չինաստանի, Կորեայի, Ռուսաստանի, ԱՄՆ-ի և Ճապոնիայի բաժնետոմսերը յուրաքանչյուրը կազմում են ընդհանուր արժեքի մոտավորապես 10 տոկոսը, ընդ որում 45 տոկոսը բաժին է ընկնում Եվրամիության երկրներին։ Մինչդեռ եվրոպական երկրները համաձայնության չեն եկել, թե կոնկրետ ինչպես են բաշխվելու ծախսերը իրենց միջև։ Այդ պատճառով շինարարության մեկնարկը տեղափոխվեց 2010 թվականի ապրիլ։ Չնայած հերթական հետաձգմանը, ITER-ի ստեղծման մեջ ներգրավված գիտնականներն ու պաշտոնյաներն ասում են, որ կկարողանան ավարտել նախագիծը մինչև 2018 թվականը:

ITER-ի գնահատված ջերմամիջուկային հզորությունը 500 մեգավատ է։ Մագնիսների առանձին մասերը հասնում են 200-ից 450 տոննա քաշի: ITER-ի սառեցման համար կպահանջվի օրական 33000 խմ ջուր։

1998 թվականին ԱՄՆ-ը դադարեցրեց ծրագրին իր մասնակցության ֆինանսավորումը: Այն բանից հետո, երբ երկրում իշխանության եկան հանրապետականները, և Կալիֆորնիայում սկսվեցին շարժական անջատումները, Բուշի վարչակազմը հայտարարեց էներգետիկ ներդրումների ավելացման մասին: ԱՄՆ-ը մտադիր չէր մասնակցել միջազգային նախագծին և զբաղվում էր սեփական ջերմամիջուկային նախագծով։ 2002 թվականի սկզբին նախագահ Բուշի տեխնոլոգիական խորհրդական Ջոն Մարբուրգեր III-ը հայտարարեց, որ ԱՄՆ-ը փոխել է իր որոշումը և մտադիր է վերադառնալ նախագծին:

Մասնակիցների թվով նախագիծը համեմատելի է մեկ այլ խոշոր միջազգային գիտական նախագծի՝ Միջազգային տիեզերակայանի հետ։ ITER-ի արժեքը, որը նախկինում հասնում էր 8 միլիարդ դոլարի, այն ժամանակ կազմում էր 4 միլիարդից պակաս։ ԱՄՆ-ի դուրսբերման արդյունքում որոշվել է ռեակտորի հզորությունը 1,5 ԳՎտ-ից նվազեցնել մինչև 500 ՄՎտ։ Ըստ այդմ, նախագծի գինը «կորցրեց քաշը»:

2002 թվականի հունիսին Ռուսաստանի մայրաքաղաքում տեղի ունեցավ «ITER Days in Moscow» սիմպոզիումը։ Քննարկվել են նախագծի վերածննդի տեսական, գործնական և կազմակերպչական խնդիրները, որոնց հաջողությունը կարող է փոխել մարդկության ճակատագիրը և տալ նրան էներգիայի նոր տեսակ՝ արդյունավետության և տնտեսության առումով՝ համեմատելի միայն արևային էներգիայի հետ։

2010 թվականի հուլիսին ITER միջազգային ջերմամիջուկային ռեակտորի նախագծին մասնակցող երկրների ներկայացուցիչները հաստատել են դրա բյուջեն և շինարարության ժամկետը Ֆրանսիայի Կադարաշ քաղաքում տեղի ունեցած արտահերթ հանդիպման ժամանակ։ Հանդիպման հաշվետվությունը հասանելի է այստեղ:

Նախագծի մասնակիցները վերջին արտահերթ հանդիպման ժամանակ հաստատել են պլազմայի հետ առաջին փորձերի մեկնարկի ամսաթիվը՝ 2019թ. Ամբողջական փորձարկումները նախատեսված են 2027 թվականի մարտին, չնայած ծրագրի ղեկավարությունը տեխնիկական անձնակազմին խնդրել է փորձել օպտիմալացնել գործընթացը և սկսել փորձարկումները 2026 թվականին: Հանդիպման մասնակիցները որոշել են նաև ռեակտորի կառուցման ծախսերը, սակայն օբյեկտի ստեղծման համար նախատեսված գումարները չեն բացահայտվել։ ScienceNOW պորտալի խմբագրին անանուն աղբյուրից ստացած տեղեկատվության համաձայն, մինչ փորձարկումները սկսվեն, ITER նախագծի արժեքը կարող է կազմել 16 միլիարդ եվրո։

Կադարաչում կայացած հանդիպումը նաև առաջին պաշտոնական աշխատանքային օրն էր նախագծի նոր տնօրեն, ճապոնացի ֆիզիկոս Օսամու Մոտոջիմայի համար։ Նրանից առաջ նախագիծը 2005 թվականից ղեկավարում էր ճապոնացի Կանամե Իկեդան, ով ցանկանում էր լքել պաշտոնը բյուջեի և շինարարության ժամանակի հաստատումից անմիջապես հետո։

ITER-ի միաձուլման ռեակտորը Եվրամիության, Շվեյցարիայի, Ճապոնիայի, ԱՄՆ-ի, Ռուսաստանի, Հարավային Կորեայի, Չինաստանի և Հնդկաստանի համատեղ նախագիծն է։ ITER-ի ստեղծման գաղափարը դիտարկվել է դեռևս անցյալ դարի 80-ականներից, սակայն ֆինանսական և տեխնիկական դժվարությունների պատճառով ծրագրի արժեքը մշտապես աճում է, իսկ շինարարության մեկնարկի ամսաթիվը անընդհատ հետաձգվում է։ 2009 թվականին փորձագետներն ակնկալում էին, որ ռեակտորի ստեղծման աշխատանքները կսկսվեն 2010 թվականին։ Հետագայում այս ամսաթիվը տեղափոխվեց, և սկզբում 2018-ը, ապա 2019-ը կոչվեցին որպես ռեակտորի գործարկման ժամանակ։

Միաձուլման ռեակցիաները լույսի իզոտոպների միջուկների միաձուլման ռեակցիաներն են՝ ավելի ծանր միջուկի ձևավորմամբ, որոնք ուղեկցվում են էներգիայի հսկայական արտազատմամբ։ Տեսականորեն, միաձուլման ռեակտորները կարող են շատ էներգիա արտադրել ցածր գնով, սակայն ներկայումս գիտնականները շատ ավելի շատ էներգիա և գումար են ծախսում միաձուլման ռեակցիա սկսելու և պահպանելու համար:

Fusion-ը էներգիա արտադրելու էժան և էկոլոգիապես մաքուր միջոց է: Միլիարդավոր տարիներ Արեգակի վրա տեղի է ունենում անվերահսկելի ջերմամիջուկային միաձուլում. հելիումը ձևավորվում է ջրածնի դեյտերիումի ծանր իզոտոպից: Սա ահռելի քանակությամբ էներգիա է ազատում: Այնուամենայնիվ, Երկրի վրա մարդիկ դեռ չեն սովորել վերահսկել նման ռեակցիաները:

Ջրածնի իզոտոպները որպես վառելիք կօգտագործվեն ITER ռեակտորում։ Ջերմամիջուկային ռեակցիայի ժամանակ էներգիան ազատվում է, երբ թեթեւ ատոմները միավորվում են՝ առաջացնելով ավելի ծանր ատոմներ։ Դրան հասնելու համար անհրաժեշտ է գազը տաքացնել մինչև 100 միլիոն աստիճանից ավելի ջերմաստիճան՝ շատ ավելի բարձր, քան Արեգակի կենտրոնում: Այս ջերմաստիճանում գազը վերածվում է պլազմայի: Միաժամանակ ջրածնի իզոտոպների ատոմները միաձուլվում են՝ մեծ քանակությամբ նեյտրոնների արտազատմամբ վերածվելով հելիումի ատոմների։ Այս սկզբունքով աշխատող էլեկտրակայանը կօգտագործի նեյտրոնների էներգիան, որը չափավորվում է խիտ նյութի շերտով (լիթիում):

Ինչու՞ այդքան երկար տևեց ջերմամիջուկային կայանքների ստեղծումը:

Այդ դեպքում ինչո՞ւ են դեռ ստեղծվել այնպիսի կարևոր և արժեքավոր ինստալացիաներ, որոնց առավելությունների մասին խոսվում է շուրջ կես դար։ Կան երեք հիմնական պատճառներ (քննարկվում են ստորև), որոնցից առաջինը կարելի է անվանել արտաքին կամ հանրային, իսկ մյուս երկուսը՝ ներքին, այսինքն՝ պայմանավորված հենց ջերմամիջուկային էներգիայի զարգացման օրենքներով և պայմաններով։

1. Երկար ժամանակ համարվում էր, որ միաձուլման էներգիայի գործնական օգտագործման խնդիրը չի պահանջում հրատապ որոշումներ և գործողություններ, քանի որ դեռ անցյալ դարի 80-ականներին հանածո վառելիքի աղբյուրները թվում էին անսպառ, իսկ բնապահպանական խնդիրները և կլիմայի փոփոխությունը չէին պահանջում: մտահոգում է հանրությանը. 1976թ.-ին ԱՄՆ-ի Էներգետիկայի դեպարտամենտի միաձուլման էներգիայի խորհրդատվական կոմիտեն փորձեց գնահատել գիտահետազոտական աշխատանքների իրականացման ժամկետները և ցուցադրական միաձուլման էլեկտրակայանի կառուցումը տարբեր հետազոտությունների ֆինանսավորման տարբերակների ներքո: Միևնույն ժամանակ պարզվել է, որ այս ուղղությամբ հետազոտությունների տարեկան ֆինանսավորման ծավալը լիովին անբավարար է, և հատկացումների առկա մակարդակը պահպանելով, ջերմամիջուկային կայանքների ստեղծումը երբեք չի հաջողվի, քանի որ հատկացված միջոցներն անգամ չեն համապատասխանում. նվազագույն, կրիտիկական մակարդակին:

2. Այս ոլորտում հետազոտությունների զարգացման ավելի լուրջ խոչընդոտն այն է, որ քննարկվող տեսակի ջերմամիջուկային կայանք չի կարող ստեղծվել և ցուցադրվել փոքր մասշտաբով: Ստորև ներկայացված բացատրություններից պարզ կդառնա, որ ջերմամիջուկային միաձուլումը պահանջում է ոչ միայն պլազմայի մագնիսական սահմանափակում, այլև դրա բավարար տաքացում։ Ծախսված և ստացված էներգիայի հարաբերակցությունը աճում է առնվազն տեղակայման գծային չափերի քառակուսու համեմատ, ինչի արդյունքում ջերմամիջուկային կայանքների գիտատեխնիկական հնարավորություններն ու առավելությունները կարող են փորձարկվել և ցուցադրվել միայն բավականին մեծ կայաններում, ինչպիսիք են. ինչպես վերը նշված ITER ռեակտորը: Հասարակությունը պարզապես պատրաստ չէր ֆինանսավորել նման խոշոր նախագծերը, քանի դեռ հաջողության բավարար վստահություն չկար։

3. Ջերմամիջուկային էներգիայի զարգացումը շատ բարդ էր, սակայն (չնայած անբավարար ֆինանսավորմանը և JET և ITER կայանքների ստեղծման կենտրոնների ընտրության դժվարություններին), վերջին տարիներին հստակ առաջընթաց է նկատվում, թեև գործող կայան դեռևս չի ստեղծվել:

Ժամանակակից աշխարհը կանգնած է շատ լուրջ էներգետիկ մարտահրավերի առաջ, որն ավելի ճիշտ կարելի է անվանել «անորոշ էներգետիկ ճգնաժամ»։ Խնդիրը կապված է այն բանի հետ, որ հանածո վառելիքի պաշարները կարող են վերջանալ այս դարի երկրորդ կեսին։ Ավելին, հանածո վառելիքի այրումը կարող է հանգեցնել մոլորակի կլիմայի լուրջ փոփոխությունները կանխելու համար մթնոլորտ արտանետվող ածխաթթու գազի ինչ-որ կերպ գրավելու և «պահելու» անհրաժեշտությանը (վերը նշված CCS ծրագիրը):

Ներկայումս մարդկության կողմից սպառվող գրեթե ողջ էներգիան ստեղծվում է հանածո վառելիքի այրման արդյունքում, և խնդրի լուծումը կարող է կապված լինել արևային էներգիայի կամ միջուկային էներգիայի օգտագործման հետ (արագ բուծող ռեակտորների ստեղծում և այլն): Զարգացող երկրների բնակչության աճով պայմանավորված գլոբալ խնդիրը և նրանց կենսամակարդակը բարելավելու և արտադրվող էներգիայի քանակն ավելացնելու անհրաժեշտությունը չի կարող լուծվել միայն դիտարկված մոտեցումների հիման վրա, թեև, իհարկե, էներգիայի այլընտրանքային մեթոդներ մշակելու ցանկացած փորձ: սերունդը պետք է խրախուսվի.

Փաստորեն, մենք ունենք վարքային ռազմավարությունների փոքր ընտրություն, և ջերմամիջուկային էներգիայի զարգացումը չափազանց կարևոր է, թեև հաջողության երաշխիք չկա։ Financial Times-ը (թվագրված 2004 թվականի հունվարի 25-ին) այս մասին գրել է.

«Նույնիսկ եթե ITER նախագծի արժեքը զգալիորեն գերազանցի նախնական գնահատականը, դժվար թե դրանք հասնեն տարեկան 1 միլիարդ դոլարի մակարդակին: Արժեքի այս մակարդակը պետք է համարել շատ համեստ գին, որը պետք է վճարել ողջ մարդկության համար էներգիայի նոր աղբյուր ստեղծելու շատ ողջամիտ հնարավորության համար, հատկապես հաշվի առնելով, որ արդեն այս դարում մենք անխուսափելիորեն ստիպված կլինենք կոտրել վատնելու և անխոհեմ այրելու սովորությունը: հանածո վառելիքի.

Հուսանք, որ ջերմամիջուկային էներգետիկայի զարգացման ճանապարհին լուրջ և անսպասելի անակնկալներ չեն լինի։ Այս դեպքում մոտ 30 տարի հետո մենք առաջին անգամ կկարողանանք դրանից էլեկտրական հոսանք մատակարարել էներգետիկ ցանցերին, իսկ 10 տարուց մի փոքր ավելի հետո կսկսի գործել առաջին կոմերցիոն ջերմամիջուկային էլեկտրակայանը։ Հնարավոր է, որ մեր դարի երկրորդ կեսին միջուկային միաձուլման էներգիան սկսի փոխարինել հանածո վառելիքին և աստիճանաբար սկսի ավելի ու ավելի կարևոր դեր խաղալ մարդկությանը գլոբալ մասշտաբով էներգիայով ապահովելու գործում:

Չկա բացարձակ երաշխիք, որ ջերմամիջուկային էներգիայի ստեղծման խնդիրը (որպես ողջ մարդկության համար էներգիայի արդյունավետ և լայնածավալ աղբյուր) հաջողությամբ կավարտվի, սակայն այս ուղղությամբ հաջողության հասնելու հավանականությունը բավականին մեծ է։ Հաշվի առնելով ջերմամիջուկային էլեկտրակայանների հսկայական ներուժը, դրանց արագ (և նույնիսկ արագացված) զարգացման նախագծերի բոլոր ծախսերը կարելի է արդարացված համարել, հատկապես, որ այդ ներդրումները շատ համեստ են թվում հրեշավոր համաշխարհային էներգետիկ շուկայի ֆոնին (տարեկան 4 տրիլիոն դոլար8): ) Մարդկության էներգետիկ կարիքները բավարարելը շատ լուրջ խնդիր է։ Քանի որ հանածո վառելիքը դառնում է ավելի ու ավելի քիչ հասանելի (բացի այդ, դրանց օգտագործումը դառնում է անցանկալի), իրավիճակը փոխվում է, և մենք պարզապես չենք կարող թույլ տալ չզարգացնել միաձուլման էներգիան։

«Ե՞րբ է առաջանալու ջերմամիջուկային էներգիան» հարցին. Լև Արցիմովիչը (այս ոլորտում ճանաչված ռահվիրա և հետազոտության առաջատար) մի անգամ պատասխանել է, որ «այն կստեղծվի այն ժամանակ, երբ այն իսկապես անհրաժեշտ դառնա մարդկության համար»:

ITER-ը կլինի առաջին միաձուլման ռեակտորը, որն ավելի շատ էներգիա կստեղծի, քան սպառում է: Գիտնականները չափում են այս հատկանիշը պարզ գործոնով, որը նրանք անվանում են «Q»: Եթե ITER-ը հնարավոր դարձնի հասնել բոլոր սահմանված գիտական նպատակներին, ապա այն կարտադրի 10 անգամ ավելի շատ էներգիա, քան սպառում է։ Անգլիայում կառուցված վերջին սարքը՝ «Joint European Tor»-ը, միաձուլման ռեակտորի ավելի փոքր նախատիպ է, որը գիտական հետազոտության վերջին փուլում հասել է Q-ի՝ գրեթե 1-ի, ինչը նշանակում է, որ այն արտադրել է ճիշտ այնքան էներգիա, որքան սպառել է: ITER-ը կգերազանցի դա՝ ցույց տալով միաձուլումից էներգիա ստեղծելը և հասնելով Q արժեքի 10-ի: Գաղափարն այն է, որ արտադրվի 500 ՄՎտ՝ մոտ 50 ՄՎտ էներգիայի սպառմամբ: Այսպիսով, ITER-ի գիտական նպատակներից մեկն է ապացուցել, որ կարելի է հասնել 10 Q արժեքի:

Մեկ այլ գիտական նպատակն այն է, որ ITER-ը կունենա շատ երկար «այրման» ժամանակ՝ մինչև մեկ ժամ տևողությամբ զարկերակ: ITER-ը հետազոտական փորձարարական ռեակտոր է, որը չի կարող անընդհատ էներգիա արտադրել: Երբ ITER-ը սկսի գործել, այն կմիանա մեկ ժամ, որից հետո անհրաժեշտ կլինի անջատել: Սա կարևոր է, քանի որ մինչ այժմ մեր ստեղծած ստանդարտ սարքերը կարողացել են ունենալ մի քանի վայրկյան կամ նույնիսկ վայրկյանի տասներորդական այրման ժամանակ. սա առավելագույնն է: «Համատեղ եվրոպական տորուսը» հասել է իր Q արժեքը 1-ի մոտ երկու վայրկյան այրման ժամանակով, 20 վայրկյան զարկերակի երկարությամբ: Բայց մի քանի վայրկյան տևող գործընթացն իսկապես մշտական չէ: Մեքենայի շարժիչը գործարկելու նմանությամբ. շարժիչը կարճ ժամանակով միացնելը և այն անջատելը մեքենայի իրական շահագործումը չէ: Միայն կես ժամ վարելիս, այն կմտնի մշտական գործող ռեժիմ և ցույց կտա, որ այդպիսի մեքենա իսկապես կարելի է վարել։

Այսինքն, տեխնիկական և գիտական տեսանկյունից ITER-ը կտրամադրի 10 Q արժեք և այրման ժամանակի ավելացում։

Ջերմամիջուկային միաձուլման ծրագիրն ունի իսկապես միջազգային, լայն բնույթ։ Մարդիկ արդեն հույսը դնում են ITER-ի հաջողության վրա և մտածում են հաջորդ քայլի մասին՝ DEMO կոչվող արդյունաբերական ջերմամիջուկային ռեակտորի նախատիպի ստեղծման մասին։ Այն կառուցելու համար անհրաժեշտ է, որ ITER-ը աշխատի։ Մենք պետք է հասնենք մեր գիտական նպատակներին, քանի որ դա կնշանակի, որ մեր առաջ քաշած գաղափարները միանգամայն իրագործելի են։ Այնուամենայնիվ, համաձայն եմ, որ միշտ պետք է մտածել, թե ինչ կլինի հետո։ Բացի այդ, ITER-ի 25-30 տարվա գործունեության ընթացքում աստիճանաբար մեր գիտելիքները կխորանան ու կընդլայնվեն, և մենք կկարողանանք ավելի ճշգրիտ ուրվագծել մեր հաջորդ քայլը։

Իսկապես, վեճ չկա այն մասին, թե արդյոք ITER-ը պետք է հենց տոկամակ լինի։ Որոշ գիտնականներ հարցը բոլորովին այլ կերպ են դնում՝ պե՞տք է լինի ITER: Տարբեր երկրների փորձագետները, մշակելով սեփական, ոչ այնքան մեծածավալ ջերմամիջուկային նախագծեր, պնդում են, որ նման մեծ ռեակտոր ընդհանրապես պետք չէ։

Սակայն նրանց կարծիքը դժվար թե արժե համարել հեղինակավոր։ ITER-ի ստեղծմանը մասնակցել են ֆիզիկոսներ, ովքեր մի քանի տասնամյակ աշխատել են տորոիդային թակարդների հետ։ Քարադաշի փորձարարական ջերմամիջուկային ռեակտորի նախագծումը հիմնված էր տասնյակ պրեկուրսոր տոկամակի վրա փորձարկումների ընթացքում ձեռք բերված ողջ գիտելիքների վրա։ Եվ այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ ռեակտորը պետք է ունենա տոկամակ, ընդ որում՝ մեծ։

JET Այս պահին ամենահաջողակ tokamak-ը կարելի է համարել JET-ը, որը կառուցվել է ԵՄ-ի կողմից բրիտանական Աբինգդոն քաղաքում։ Սա մինչ օրս ստեղծված tokamak տիպի ռեակտորներից ամենամեծն է, պլազմային տորուսի մեծ շառավիղը 2,96 մետր է։ Ջերմամիջուկային ռեակցիայի հզորությունն արդեն հասնում է ավելի քան 20 մեգավատի՝ մինչև 10 վայրկյան պահպանման ժամանակով։ Ռեակտորը վերադարձնում է պլազմայի մեջ ներդրված էներգիայի մոտ 40%-ը։

Հենց պլազմայի ֆիզիկան է որոշում էներգետիկ հավասարակշռությունը,- Infox.ru-ին ասել է Իգոր Սեմենովը։ Մոսկվայի ֆիզիկատեխնիկական ինստիտուտի դոցենտը պարզ օրինակով նկարագրեց, թե ինչ է էներգետիկ հաշվեկշիռը. «Մենք բոլորս տեսանք, թե ինչպես է կրակն այրվում: Իրականում ոչ թե վառելափայտ է այրվում, այլ գազ։ Այնտեղ էներգիայի շղթան հետեւյալն է՝ գազ է այրվում, վառելափայտը տաքանում է, վառելափայտը գոլորշիանում է, գազը նորից այրվում է։ Հետևաբար, եթե կրակի մեջ ջուր գցենք, ապա համակարգից կտրուկ էներգիա կվերցնենք հեղուկ ջրի գոլորշի վիճակի փուլային անցման համար։ Բալանսը բացասական կդառնա, կրակը կմարի։ Կա ևս մեկ ճանապարհ՝ մենք կարող ենք պարզապես վերցնել և ջարդել տիեզերքում գտնվող կրակի բոցերը: Հրդեհը նույնպես կմարվի։ Նույնը վերաբերում է մեր կառուցած միաձուլման ռեակտորին: Չափերն ընտրված են այնպես, որ այս ռեակտորի համար ստեղծվի համապատասխան դրական էներգիայի հաշվեկշիռ: Բավարար է ապագայում իրական ԱԷԿ կառուցելու համար՝ այս փորձնական փուլում լուծելով այն բոլոր խնդիրները, որոնք ներկայումս մնում են չլուծված»։

Մի անգամ փոխվել են ռեակտորի չափերը։ Դա տեղի ունեցավ 20-21-րդ դարի վերջին, երբ ԱՄՆ-ը դուրս եկավ նախագծից, և մնացած անդամները հասկացան, որ ITER-ի բյուջեն (այն ժամանակ այն գնահատվում էր 10 միլիարդ ԱՄՆ դոլար) չափազանց մեծ է։ Ֆիզիկոսներից և ինժեներներից պահանջվել է նվազեցնել տեղադրման արժեքը: Իսկ դա կարելի էր անել միայն չափի հաշվին։ ITER-ի «վերանախագծումը» ղեկավարել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Ռոբերտ Այմարը, ով նախկինում աշխատել է Քարադաշում ֆրանսիական tokamak Tore Supra-ի վրա։ Պլազմային տորուսի արտաքին շառավիղը 8,2 մետրից կրճատվել է 6,3 մետրի։ Այնուամենայնիվ, փոքրացման հետ կապված ռիսկերը որոշ չափով փոխհատուցվեցին մի քանի լրացուցիչ գերհաղորդիչ մագնիսներով, որոնք հնարավորություն տվեցին կիրառել այն ժամանակ հայտնաբերված և ուսումնասիրված պլազմայի սահմանափակման ռեժիմը:

Պետական նախագծեր

Արդյունք

Պիտակներ. Ավելացնել պիտակներ

Վերահսկվող ջերմամիջուկային միաձուլումը ֆիզիկոսների և էներգետիկ ընկերությունների կապույտ երազանքն է, որը նրանք փայփայում են տասնամյակներ շարունակ։ Արհեստական Արևը վանդակում փակելը հիանալի գաղափար է: «Բայց խնդիրն այն է, որ մենք չգիտենք, թե ինչպես ստեղծել նման տուփ»:- ասել է Նոբելյան մրցանակակիր Պիեռ Ժիլ դե Ժենը 1991թ. Այնուամենայնիվ, 2018 թվականի կեսերին մենք արդեն գիտենք, թե ինչպես: Մենք նույնիսկ կառուցում ենք։ Աշխարհի լավագույն ուղեղներն աշխատում են ITER միջազգային փորձարարական ջերմամիջուկային ռեակտորի նախագծի վրա՝ ժամանակակից գիտության ամենահավակնոտ և թանկարժեք փորձը:

Նման ռեակտորն արժե հինգ անգամ ավելի, քան Մեծ հադրոնային բախիչը: Նախագծի վրա աշխատում են հարյուրավոր գիտնականներ ամբողջ աշխարհում: Դրա ֆինանսավորումը հեշտությամբ կարող է գերազանցել 19 միլիարդ եվրոն, իսկ առաջին պլազման ռեակտորի միջոցով կգործարկվի միայն 2025 թվականի դեկտեմբերին։ Եվ չնայած մշտական ձգձգումներին, տեխնոլոգիական դժվարություններին, առանձին մասնակից երկրների կողմից անբավարար ֆինանսավորմանը, կառուցվում է աշխարհի ամենամեծ ջերմամիջուկային «հավերժ շարժման մեքենան»։ Այն ունի շատ ավելի շատ առավելություններ, քան թերություններ: Ինչ? Մեր ժամանակի ամենաշքեղ գիտական շինարարության պատմությունը սկսվում է տեսությունից։

Ի՞նչ է տոկամակը:

Հսկայական ջերմաստիճանների և ձգողականության ազդեցության տակ մեր Արեգակի և այլ աստղերի խորքերում տեղի է ունենում ջերմամիջուկային միաձուլում: Ջրածնի միջուկները բախվում են, ձևավորում են ավելի ծանր հելիումի ատոմներ և միևնույն ժամանակ ազատում նեյտրոններ և հսկայական էներգիա։

Ժամանակակից գիտությունը եկել է այն եզրակացության, որ ամենացածր սկզբնական ջերմաստիճանում ամենաշատ էներգիան արտադրվում է ջրածնի իզոտոպների՝ դեյտերիումի և տրիտիումի ռեակցիայի արդյունքում։ Բայց դրա համար կարևոր է երեք պայման՝ բարձր ջերմաստիճան (150 միլիոն աստիճանի Ցելսիուսի կարգի), պլազմայի բարձր խտություն և պլազմայի սահմանափակման բարձր ժամանակ։

Փաստն այն է, որ մենք չենք կարողանա ստեղծել այնպիսի հսկայական խտություն, ինչպիսին Արեգակն է: Մնում է միայն գերբարձր ջերմաստիճանների միջոցով գազը տաքացնել մինչև պլազմային վիճակ։ Բայց ոչ մի նյութ չի կարող դիմանալ նման տաք պլազմայի հետ շփմանը։ Դա անելու համար ակադեմիկոս Անդրեյ Սախարովը (Օլեգ Լավրենտևի առաջարկով) 1950-ականներին առաջարկեց օգտագործել պլազման մագնիսական դաշտով տորոիդային (սնամեջ բլիթների տեսքով) խցիկներ: Հետագայում ստեղծվեց տերմինը՝ թոքամաք։

Ժամանակակից էլեկտրակայանները, այրելով հանածո վառելիքը, մեխանիկական հզորությունը (օրինակ՝ տուրբինների ոլորումը) վերածում են էլեկտրականության։ Տոկամակները կօգտագործեն սարքի պատերի կողմից որպես ջերմություն կլանված միաձուլման էներգիան տաքացնելու և գոլորշի արտադրելու համար, որը կշրջի տուրբինները։

Աշխարհում առաջին թոքամակը։ Խորհրդային T-1. 1954 թ

Աշխարհով մեկ կառուցվել են փոքր փորձնական թոքամակներ։ Եվ նրանք հաջողությամբ ապացուցեցին, որ մարդը կարող է ստեղծել բարձր ջերմաստիճանի պլազմա և որոշ ժամանակ կայուն պահել այն։ Բայց արդյունաբերական նմուշները դեռ հեռու են:

T-15-ի տեղադրում. 1980-ական թթ

Միաձուլման ռեակտորների առավելություններն ու թերությունները

Տիպիկ միջուկային ռեակտորներն աշխատում են տասնյակ տոննա ռադիոակտիվ վառելիքով (որը ժամանակի ընթացքում վերածվում է տասնյակ տոննա ռադիոակտիվ թափոնների), մինչդեռ միաձուլման ռեակտորին անհրաժեշտ է ընդամենը հարյուրավոր գրամ տրիտում և դեյտերիում: Առաջինը կարող է արտադրվել հենց ռեակտորում. միաձուլման ընթացքում արձակված նեյտրոնները կազդեն ռեակտորի պատերի վրա լիթիումի կեղտերով, որոնցից առաջանում է տրիտում։ Լիթիումի պաշարները կպահպանվեն հազարավոր տարիներ։ Դեյտերիումի պակաս նույնպես չի լինի՝ աշխարհում այն արտադրվում է տարեկան տասնյակ հազարավոր տոննայով։

Միաձուլման ռեակտորը ջերմոցային գազեր չի արտանետում, ինչը բնորոշ է հանածո վառելիքի համար: Իսկ հելիում-4-ի տեսքով կողմնակի արտադրանքը անվնաս իներտ գազ է։

Բացի այդ, միաձուլման ռեակտորներն անվտանգ են: Ցանկացած աղետի դեպքում ջերմամիջուկային ռեակցիան պարզապես կդադարի առանց շրջակա միջավայրի կամ անձնակազմի համար որևէ լուրջ հետևանքների, քանի որ միաձուլման ռեակցիային աջակցելու ոչինչ չի լինի. այն չափազանց ջերմոցային պայմանների կարիք ունի:

Այնուամենայնիվ, միաձուլման ռեակտորներն ունեն նաև թերություններ. Սա առաջին հերթին ինքնաբավարար ռեակցիա սկսելու սովորական բարդությունն է։ Նրան անհրաժեշտ է խորը վակուում: Բարդ մագնիսական սահմանափակման համակարգերը պահանջում են հսկայական գերհաղորդիչ մագնիսական պարույրներ:

Եվ մի մոռացեք ճառագայթման մասին: Չնայած ջերմամիջուկային ռեակտորների անվնասության վերաբերյալ որոշ կարծրատիպերին, միաձուլման ընթացքում արտադրված նեյտրոններով նրանց միջավայրի ռմբակոծումը հնարավոր չէ չեղարկել: Այս ռմբակոծությունը հանգեցնում է ճառագայթման: Ուստի ռեակտորի սպասարկումը պետք է իրականացվի հեռակա կարգով։ Առաջ նայելով, ասենք, որ գործարկումից հետո ITER tokamak-ը անմիջականորեն կսպասարկվի ռոբոտների կողմից։

Բացի այդ, ռադիոակտիվ տրիտումը կարող է վտանգավոր լինել, եթե կլանվի: Ճիշտ է, բավական կլինի հոգ տանել դրա պատշաճ պահպանման մասին և վթարի դեպքում դրա բաշխման բոլոր հնարավոր ուղիների վրա ստեղծել անվտանգության խոչընդոտներ։ Բացի այդ, տրիտիումի կիսատ կյանքը 12 տարի է։

Երբ տեսության անհրաժեշտ նվազագույն հիմքը դրվի, կարող եք անցնել հոդվածի հերոսին։

Մեր ժամանակի ամենահավակնոտ նախագիծը

1985 թվականին Ժնևում տեղի ունեցավ ԽՍՀՄ և ԱՄՆ ղեկավարների առաջին անձնական հանդիպումը երկար տարիների ընթացքում։ Մինչ այս սառը պատերազմը հասել էր իր գագաթնակետին. գերտերությունները բոյկոտեցին Օլիմպիական խաղերը, մեծացրին իրենց միջուկային ներուժը և չէին պատրաստվում գնալ որևէ բանակցությունների։ Չեզոք տարածքում երկու երկրների այս գագաթնաժողովն աչքի է ընկնում մեկ այլ կարևոր հանգամանքով. Դրա ընթացքում ԽՄԿԿ Կենտկոմի գլխավոր քարտուղար Միխայիլ Գորբաչովն առաջարկել է խաղաղ նպատակներով ջերմամիջուկային էներգիայի զարգացման համատեղ միջազգային նախագիծ իրականացնել։

Նրանք Ֆրանսիա են հասնում ծովով, իսկ նավահանգստից մինչև շինհրապարակ առաքվում են ճանապարհով, որը հատուկ փոփոխված է Ֆրանսիայի կառավարության կողմից։ ITER ճանապարհի 104 կմ-ի վրա երկիրը ծախսել է 110 մլն եվրո և 4 տարվա աշխատանք։ Երթուղին ընդլայնվել և ամրացվել է։ Փաստն այն է, որ մինչեւ 2021 թվականը դրանով անցնելու է 250 ավտոշարասյուն՝ հսկայական բեռներով։ Ամենածանր մասերը հասնում են 900 տոննայի, ամենաբարձրը՝ 10 մետր, ամենաերկարը՝ 33 մետր։

Մինչ այժմ ITER-ը շահագործման չի հանձնվել։ Այնուամենայնիվ, արդեն կա միաձուլման էլեկտրակայանի DEMO-ի նախագիծ, որի խնդիրն է հենց ցույց տալ տեխնոլոգիայի կոմերցիոն օգտագործման գրավչությունը: Այս համալիրը ստիպված կլինի անընդհատ (և ոչ իմպուլսային, ինչպես ITER) արտադրել 2 ԳՎտ էներգիա:

Նոր գլոբալ նախագծի իրականացման ժամկետները կախված են ITER-ի հաջողությունից, սակայն 2012 թվականի պլանի համաձայն՝ DEMO-ի առաջին գործարկումը տեղի կունենա 2044 թվականից ոչ շուտ: