بعد 18 شهرًا من التحضير والإصلاح ، أعاد أكبر توكاماك JET في العالم العمل بهدف بدء الإطلاق مع بلازما الديوتريوم-التريتيوم في العام المقبل ، أي تطلق النووية الحرارية الحقيقية. لم تجر مثل هذه التجارب على توكاماك منذ منتصف التسعينات ، وحان الوقت لاختبار الأفكار الجديدة المتراكمة تجريبياً.
صورة مركبة لغرفة فراغ JT tokamak (قطرها حوالي 8 أمتار) والبلازما أثناء التجارب.كان هنا ، في JET في عام 1997 ، تم وضع رقم قياسي لطاقة التفاعل النووي الحراري للفخاخ المغناطيسية - 16 ميغاواط لحوالي 100 مللي ثانية. ومع ذلك ، كانت المدة محدودة بمدة تشغيل
نظام الحقن المحايد ، المسؤول عن التسخين الخارجي للبلازما. اليوم ، هذه القيود أكثر اعتدالًا ، لذلك هناك خطط للحفاظ على حرق 16 ميجاوات لمدة 5 ثوانٍ تقريبًا. مرة أخرى ، لم يعد ، لأن هناك حد معين للإشعاع الكلي لتصميم غرفة الفراغ بواسطة النيوترونات النووية الحرارية.
ملامح قوة تحطيم الرقم القياسي لتجارب الاندماج والمستقبل المخططكان التغيير المهم مقارنة بعام 1997 هو نقل المفاعل إلى كسوة معدنية بالكامل - اختفت عناصر ألياف الكربون والجرافيت. ساعد هذا الأخير في وقت واحد على تقليل تلوث البلازما بمواد ذات أعداد ذرية عالية وتمرير ما يسمى "حاجز الإشعاع" في الطريق إلى درجات الحرارة النووية الحرارية. ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، أصبح من الواضح أن الجدار المعدني من وجهة نظر العملية لا يزال أفضل - أقل غبارًا وأقل "عالقًا" في هيكل التريتيوم. وينطبق هذا بشكل خاص على جهاز التحويل - عنصر يستخدم "لتصريف" البلازما لإزالة الحرارة والتلوث من منطقة التفاعل النووي الحراري.
إن محول ITER الذي صنعته أوروبا مؤخرًا هو تكسية كتلة التنغستن والتبريد النشط. الجزء المباشر يفسر (بزاوية حادة) تدفق البلازما بطاقة 5-10 ميجاوات / م ^ 2بالإضافة إلى تفاعل التريتيوم مع جدار معدني واعد (كامل التخطيط و ITER) ، سيتم أيضًا اختبار حلول لقمع عدم استقرار ELM باستخدام مسدسات خاصة تطلق الكريات المجمدة من خليط DT ، بالإضافة إلى الكثير من أفكار توكاماتشكس حول سلوك البلازما.
خلال "حملة DT التجريبية رقم 2 - DTE-2" أيضًا ، ولأول مرة في التاريخ ، تم التخطيط لتجارب البلازما على التريتيوم النقي. بما أن نسبة الكتلة / الشحنة للتريتيوم أكبر مرة ونصف من تلك الخاصة بالدوتريوم ، سيكون من الممكن مقارنة المحاكاة والتجربة على مجموعة من الظواهر الحساسة لهذه النسبة.
وفقًا للخطط الخاصة بالأشهر القليلة المقبلة ، سيبدأ تشغيل الماكينة ، وبعد ذلك حوالي سلسلة معايرة لمدة 5 أشهر من التجارب الفيزيائية على الديوتريوم. بعد التحقق من شهر واحد تقريبًا من قبل إشراف ذري من المملكة المتحدة على جاهزية جميع الأنظمة للعمل مع التريتيوم ، سيبدأ برنامج TT الفعلي لمدة 3 أشهر. وسيتبع ذلك تدريب إضافي على السلامة ، وحيلة أخرى ، وأخيرًا ، DTE-2 لمدة أربعة أشهر نفسها.
أول إطلاق لـ JET بعد انقطاع في بلازما الهيدروجين. تباطأ 40 مرة.يرتبط الدخول الطويل والصعب في برنامج التجارب هذا بإزعاج التريتيوم نفسه والنشاط الإشعاعي المستحث نتيجة تفاعل نووي حراري.
التريتيوم متطاير ، مثل أي هيدروجين ، غاز قابل للاشتعال ومشع للغاية. للعمل معها ، يجب عليك تثبيت جميع المعدات في صناديق قفازات محكمة الإغلاق ، وإحاطة خطوط الأنابيب بقذائف ثانوية محكمة ، وتجهيز المبنى بنظام تقليل الضغط (لتقليل احتمالية التسرب إلى الخارج) وتقليل الأكسجين (لمنع الحرائق ، والتي ستكون كابوسًا في حالة التريتيوم). في المجموع ، لا يمكن وضع أكثر من 20 جرامًا من التريتيوم ، المخزنة في شكل هيدريد (treytide؟) من اليورانيوم ، وتسليمها إلى نظام التدفئة في الموقع. لكن الحرق في جميع التجارب سيكون حوالي 1 ملليغرام فقط. يفسر هذا الاختلاف الكبير بين "المستودع" والاحتياجات بحقيقة أنه عند المرور عبر البلازما ، يتم حرق جزء صغير جدًا من التريتيوم ، والباقي للأسف ملوث بالدوتريوم والبروتيوم ، وبعد ذلك يجب إرسال الخليط إلى فصل النظائر - ولكن هذا النظام ليس في موقع JET.
قيم معدل الجرعة المحسوبة (النشاط الإشعاعي) داخل غرفة فراغ JET نتيجة التنشيط النووي الحراري. ومع ذلك ، ينخفض هذا التنشيط بسرعة كبيرة بمقدار 2-3 أوامر من الحجم.ثاني أهم مهمة هندسية هنا (وفي المستقبل - في ITER) ستكون العمل مع التصميم المنشط. في نهاية DTE-2 ، ستصل خلفية الإشعاع في وسط غرفة التفريغ إلى 80 ملي سيفرت / ساعة (8 أشعة سينية في الساعة) ، لذلك سيتم استخدام
الروبوتات المتحكم فيها عن بعد للعمل في الداخل. في أثناء التحضير ، تدربوا بالفعل على استبدال البلاط ، وتركيب بلاط جديد ، وتركيب أجهزة استشعار مختلفة ، إلخ.
روبوت يتم التحكم فيه عن بعد داخل JET. تم استخدامه أثناء تفكيك العناصر النشطة بعد DTE-1.أخيرًا ، يجب ذكر فكرة أخرى "عصرية" - جدران الليثيوم السائلة ، والتي تحل العديد من المشاكل الهندسية المتعلقة بمقاومة بطانة الكاميرا للتأثيرات الضارة للنيوترونات والبلازما: سيتم اختبار تفاعل مثل هذا الجدار وبلازما الديوتريوم-التريتيوم لأول مرة على JET.
في رأيي ، هذه البرامج مهمة من ناحية التحضير لإطلاق حملة كاملة من الديوتريوم-التريتيوم في ITER ، ومن ناحية أخرى تؤكد على الصعوبات المذهلة في العمل مع تفاعل DT. في الظروف التي لا تكون فيها الطاقة النووية الحرارية "قشة توفير" للحضارة ، من الصعب توقع معدلات على مفاعلات DT.