Iter प्रश्न और उत्तर

प्रश्न: ITER क्या है?

A: ITER (ITER, अंतर्राष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर प्रायोगिक रिएक्टर) - टोकामक की अवधारणा पर आधारित एक प्रयोगात्मक थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर। कई दृष्टिकोणों (विभिन्न विकल्पों) में डिजाइनिंग 1992 से 2007 तक चली, निर्माण - 2009 से वर्तमान (और जारी है)। ITER टोकामाक सभी आकारों में अपने पूर्ववर्तियों से लगभग दोगुना बड़ा होगा, लगभग 10 गुना बड़ा और भारी, 15 गुना अधिक महंगा, और थर्मोन्यूक्लियर शक्ति के संदर्भ में 25 गुना अधिक शक्तिशाली होगा। प्रश्न: उसके लक्ष्य क्या हैं? A: ITER कोर कार्यों के सेट को निम्नानुसार रैंक किया जा सकता है:

• जल स्तर और औद्योगिक पैमाने की शक्ति के साथ नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर संलयन की व्यवहार्यता का प्रदर्शन।
• — , .
• , .. - , .
• — , .
• /

Q: ?

एक: के साथ शुरू करने के लिए, ITER बिजली उत्पन्न नहीं करेगा - सभी गर्मी बस कूलिंग टॉवर टॉवर में छुट्टी दे दी जाएगी। टरबाइन पल्स ऑपरेटिंग मोड के साथ खराब रूप से अनुकूल हो गया है जो आज (नीचे उनके बारे में) और वैज्ञानिकों के हितों के लिए महारत हासिल करने में महारत हासिल है। इसलिए, यह पता चला है कि ITER में काफी क्षमताएं हैं, चलो उन्हें सूचीबद्ध करें:

सभी ताप स्रोतों द्वारा शीतलन टॉवर में बिजली का निर्वहन किया जाता है, अधिकतम 1150 मेगावाट है।
विभिन्न टोकामक मोड में प्लाज्मा में जारी की गई शक्ति 250 से 700 मेगावाट तक होती है।
इनमें से, थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया की शक्ति 200 से 630 मेगावाट तक होती है, और बाकी को प्लाज्मा हीटिंग सिस्टम में निवेश किया जाता है।

इसी समय, ITER स्वयं "आउटलेट" से महत्वपूर्ण बिजली की खपत करता है - जलने के समय लगभग 600 मेगावाट (या इसे शॉट के रूप में कहा जाता है) प्लाज्मा और तैयारी के दौरान लगभग 110 मेगावाट।

सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट की बिजली आपूर्ति प्रणाली में और भी अधिक ऊर्जा परिचालित होती है - क्योंकि वर्तमान को बदलने की आवश्यकता के कारण। मैग्नेट में एक चुंबक शॉट के दौरान सिस्टम मैग्नेट में - प्रतिक्रियाशील मुआवजा प्रतिक्रियाशील शक्ति के 2 गीगावाट के बारे में चलता है। "आउटलेट" से, यह प्रणाली लगभग 250 मेगावाट की खपत करती है, जो कुल 600 खपत का हिस्सा है।

इस प्रकार, यह पता चलता है कि हालांकि ITER के भौतिक दृष्टिकोण से, इसकी थर्मोन्यूक्लियर शक्ति ताप शक्ति से 10 गुना अधिक है, इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से ITER भी एकता तक नहीं पहुंचता है। हालांकि, यह सबसे अधिक संभावना है कि मौलिक असंभवता के कारण नहीं, बल्कि अनुकूलन लागत के लिए - जबकि यह एक टोकामक स्पंदित और ऊर्जा पैदा नहीं करने के लिए अधिक लाभदायक है।

प्रश्न: आवेग का क्या अर्थ है? ITER में "गति" कब तक चलेगी?

एक: एक टोकामक में प्लाज्मा परिशोधन के महत्वपूर्ण घटकों में से एक अंगूठी है जो इस प्लाज्मा में बहती है। प्रारंभ में, सादगी के लिए, इसे हमेशा एक ट्रांसफॉर्मर के सिद्धांत द्वारा समर्थित किया गया था - अगर हम टोकामक के केंद्र में एक बड़ा कॉइल (जिसे सेंट्रल सोलनॉइड या इंसट्रक्टर कहा जाता है) डालते हैं और इसमें करंट को बदलना शुरू करते हैं, तो प्लाज्मा (ट्रांसफॉर्मर में) के माध्यम से एक द्वितीयक धारा प्रवाहित होगी। इस मोड को आगमनात्मक कहा जाता है। हालांकि, इस तरह से प्लाज्मा को सीमित समय के लिए बनाए रखना संभव है - जब तक कि केंद्रीय सोलनॉइड अपने आप में वर्तमान के न्यूनतम मूल्य से अधिकतम से झूलता रहता है (ITER के मामले में) यह +55 किलोहेमरेस -55 किलोमैपर से होगा। दुर्भाग्य से, प्रक्रिया को उलटने के लिए, आपको प्लाज्मा की दिशा बदलने की आवश्यकता है। यह उचित होने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा लेता है)।ITER ~ 1000 टन के द्रव्यमान के साथ एक बिल्कुल रिकॉर्ड सेंट्रल सोलनॉइड का उपयोग करता है, और इसका ऊर्जा आरक्षित 500 मेगावाट की नाममात्र शक्ति में 400 सेकंड के लिए प्रेरक मोड के लिए पर्याप्त है, या 100 सेकंड के 17 प्लाज्मा के प्लाज्मा वर्तमान के साथ पर्याप्त है, जिस पर बिजली ~ 700 मेगावाट होगी।

रेडियो सॉल्यूशन सिस्टम और न्यूट्रल बीम इंजेक्टर की मदद से प्लाज्मा करंट को बनाए रखने की संभावना है, जब तक कि सेंट्रल सोलनॉइड एक्टिवेट नहीं होता है तब तक पूरी तरह से नॉन-इंडक्टिव मोड तक। इस तरह के तौर-तरीकों का प्रदर्शन tokamaks पर किया गया था और इसे ITER पर लागू किया जाएगा। इंडक्टिव और नॉन-इंडक्टिव मोड के मिश्रण को हाइब्रिड कहा जाता है।

पहले चरण में, ITER में 400 मेगावाट तक की क्षमता और 1000 सेकंड की अवधि के साथ हाइब्रिड मोड तक पहुंच होगी। न्यूट्रल बीम इंजेक्टर और लो-हाइब्रिड रेडियो-फ्रीक्वेंसी हीटिंग के साथ 3 को अपग्रेड करने के बाद - 400 मेगावाट की शक्ति पर जलने के प्रति घंटा "दालों" तक पूरी तरह से गैर-आगमनात्मक - और यहां क्रायोसिस्टम और शीतलन प्रणाली की बफर क्षमता पहले से ही सीमाएं हैं ।

Q: ITER में बिजली पैदा करने के लिए टर्बोगेनेरेटर नहीं होगा? लेकिन क्या वास्तव में संलयन ऊर्जा से बिजली प्राप्त करने का कोई अन्य तरीका नहीं है?

ए: जैसा कि मैंने पहले ही ऊपर उल्लेख किया है, आईईआरटी में मुख्य रूप से एक इंजीनियरिंग भौतिक स्थापना में ऊर्जा उत्पादन की समस्याओं को पेश करने के लिए अनिच्छा के कारणों के लिए टर्बोगेनेरेटर नहीं है।

शास्त्रीय भाप टरबाइन योजना के अलावा अन्य विकल्प भी हैं। हालांकि, यह याद रखना चाहिए कि ड्यूटेरियम-ट्रिटियम की थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया की ऊर्जा का 86% न्यूट्रॉन द्वारा दूर किया जाता है, और ऊर्जा को केवल उन सामग्री के टुकड़े में ब्रेक लगाकर उनसे निकाला जा सकता है जो इससे गर्म होंगे। यह पता चला है कि ड्यूटेरियम-ट्रिटियम के लिए, उच्च दक्षता वाले एकमात्र विकल्प हीट इंजन हैं - चाहे वह भाप टरबाइन इकाई हो या गैस टरबाइन या संयुक्त-चक्र संयंत्र हो।

अन्य प्रकार के थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं के लिए, प्लाज्मा ऊर्जा एस्केप चैनलों का वितरण अलग है। यदि आप ड्यूटेरियम-ट्रिटियम (डीटी) के 3 मुख्य विकल्पों पर गौर करते हैं: डीडी, डीएचई 3, पीबी 11 - तो नुकसान का मुख्य चैनल विद्युतचुंबकीय विकिरण बन जाता है - पीबी 11 के मामले में माइक्रोवेव रेडियो तरंगों से हार्ड एक्स-रे तक। सैद्धांतिक रूप से, यहां सौर पैनल (फोटोवोल्टिक) के कुछ एनालॉग्स की मदद से ऊर्जा का कम से कम हिस्सा प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन आज इस विषय का खराब अध्ययन किया जाता है। एक अन्य तंत्र गर्म प्लाज्मा के हिस्से का चयन और बिजली में इसकी ऊर्जा का प्रत्यक्ष रूपांतरण हो सकता है। ऐसा करने में सक्षम उपकरण मौजूद हैं और प्लाज्मा उपकरणों (गामा -10 खुले जाल) पर परीक्षण किया गया है। हालांकि, प्लाज्मा नियंत्रण की आवश्यकता के साथ इस तरह के दृष्टिकोण और संगतता के लिए इंजीनियरिंग संभावनाएं अभी तक स्पष्ट नहीं हैं।

प्रश्न: ईंधन आपूर्ति के बारे में क्या? ट्रिटियम 12 साल के आधे जीवन के साथ एक कृत्रिम तत्व है, जहां ITER इसे ले जाएगा?

A: आज दुनिया में, मुख्य ट्रिटियम उत्पादक CANDU भारी जल रिएक्टर हैं, जिनसे प्रति वर्ष लगभग 2 किलो ट्रिटियम निकाला जाता है। ITER को अपने सभी ट्रिटियम सबसिस्टम को चार्ज करने के लिए 3 किग्रा की आवश्यकता होगी, और ऑपरेशन के प्रत्येक वर्ष के लिए लगभग 1 किग्रा। यानी जबकि ट्रिटियम केवल ITER और CANDU काम करता है, कोई समस्या नहीं है। हालांकि, अगर टोकाकम के डीटी सिद्धांत पर आधारित थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर विकसित करना जारी रखते हैं, तो उन्हें ट्रिटियम आत्मनिर्भरता की आवश्यकता होगी, जिसके लिए आईईआरटी एक प्रसार कंबल के लिए प्रौद्योगिकियों का विकास करेगा जिसमें ली ⁶ आइसोटोप को ट्रिटियम का उत्पादन करने के लिए प्लाज्मा से न्यूट्रॉन प्रवाह के साथ साझा किया जाएगा।

प्रश्न: और आखिरकार ITER कब बनाया और लॉन्च किया जाएगा? और इसकी लागत कितनी है?

ए: बहुत लंबे समय तक अंतरराष्ट्रीय थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर की परियोजना चर्चाओं, सुधारों और परिवर्तनों से बाहर नहीं निकल सकी और केवल पिछले कुछ वर्षों में घटकों के निर्माण और उत्पादन में तेजी आई है। आज, खदान में रिएक्टर की असेंबली की शुरुआत 2019 की तीसरी तिमाही के लिए निर्धारित है, और अंत और पहला प्रक्षेपण दिसंबर 2025 में है। हालांकि, पहला प्रक्षेपण एक नंगे मशीन पर होगा, जो नैदानिक ​​(अध्ययन) प्रणालियों और प्लाज्मा हीटिंग के मुख्य भाग से रहित है और ट्रिटियम के साथ काम करने की क्षमता है। पहले प्लाज्मा के बाद, ITER को फिट्स में अपग्रेड करना होगा और अगले 8-10 साल के लिए शुरू करना होगा, जो कि फंडिंग पर निर्भर करता है, उपकरण के मानक सेट पर जाने के लिए और अंत में 500 मेगावाट की क्षमता वाले थर्मोन्यूक्लियर रिएक्शन को प्रज्वलित करता है।

ITER की लागत, बदले में, एक बहुत ही जटिल मामला है। यह विचार प्रतिभागियों की लागतों को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए है, लेकिन उनमें से सभी को विश्वसनीय रूप से नहीं जाना जाता है, इसके अलावा, वित्तपोषण एक जटिल योजना के अनुसार किया जाता है - धन का बड़ा हिस्सा उपकरण के विकास और उत्पादन पर खर्च किया जाता है जिसे प्रत्येक देश ने परियोजना में डालने के लिए प्रतिबद्ध किया है, और इसका हिस्सा आम बायलर में स्थानांतरित किया गया है। »अंतरराष्ट्रीय एजेंसी ITER के काम के लिए, जो मशीन के भाग, समन्वय, असेंबली आदि के डिजाइन में लगी हुई है। कुल लागत अब 22 बिलियन यूरो आंकी गई है, जो वैज्ञानिक सुविधाओं के बीच लागत के मामले में स्वचालित रूप से ITER को पहले स्थान पर रखती है।

प्रश्न: ऐसा लगता है जैसे थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टरों में सामग्री के प्रतिरोध की समस्या है। क्या रिएक्टर के पूर्ण शक्ति पर कितने घंटे / वर्षों के संचालन का कोई अनुमान है, जो विशेष इस्पात से बने रिएक्टर की दीवार (टोकामक टोरस) को बहुत संरचनात्मक क्षति के बिना सामना कर सकता है?

ए: ईएम विकिरण और न्यूट्रल प्रवाह के कारण थर्मोन्यूक्लियर प्लाज्मा आस-पास की संरचनाओं (कक्ष और डायवर्टर आदि की आंतरिक दीवारों) के लिए खतरनाक है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन को तीव्रता से ठंडी धातु की सतहों द्वारा अवशोषित किया जाता है, और केवल ठंडा होने की स्थिति में ओवरहीट (वार करने, पिघलने आदि) के लिए खतरा होता है।

न्यूट्रॉन फ्लक्स अधिक जटिल है: उच्च न्यूट्रॉन ऊर्जा (एक फास्ट रिएक्टर की तुलना में 14 गुना अधिक), और एक उच्च प्रवाह (न्यूट्रॉन फ्लक्स घनत्व) के कारण तात्कालिक प्रवाह बहुत कठिन है, परमाणु रिएक्टर में शिखर से केवल 10 गुना कम है।

लेकिन एक ही समय में, ऑपरेशन के दौरान अभिन्न मूल्य इतना बड़ा नहीं है - ITER पल्स और प्रयोगात्मक है, और यह सामग्री को नुकसान की डिग्री का आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण है।

नतीजतन, पहली दीवार की उत्तरजीविता (और यह विद्युत चुम्बकीय और न्यूट्रॉन भार का मुख्य हिस्सा है) 5 साल है, और यह संरचनात्मक क्षति से निर्धारित नहीं होता है, लेकिन मुख्य रूप से प्लाज्मा के क्षरण और तांबे के हीट सिंक का क्षरण (यह न्यूट्रॉन के कारण होता है) । तुलना के लिए, हटाने से पहले पहली दीवार पर भार 0.3 d.s.a होगा (प्रति परमाणु विस्थापन - हानिकारक खुराक की एक इकाई), और लोड, हटाने से पहले VVER-1000 बाफ़ल का - 30 d.s.a, गोले का भार। फास्ट रिएक्टर में ईंधन तत्व - 60 बीपी और होनहार सामग्री में - 100+ s.a.

हालांकि, एक संलयन रिएक्टर के व्यावसायिक रूप से दिलचस्प मापदंडों तक पहुंचने पर, प्लाज्मा विकिरण द्वारा आंतरिक संरचनाओं को नुकसान निर्णायक हो जाता है। नई IFMIF प्रयोगशाला नई सामग्री की खोज के लिए जापान में निर्मित।

प्रश्न: पहली दीवार के पांच साल के संसाधन के बारे में बताएं। फिर क्या? या हम 40 साल से निर्माण और संचालन कर रहे हैं?

ए: पहली दीवार और डायवर्टर (जिसमें 10-15 साल का सेवा जीवन होगा) विनिमेय हैं। प्रतिस्थापन एक रोबोट सेवा प्रणाली द्वारा किया जाएगा ।

प्रश्न: ITER को स्वच्छ ऊर्जा प्रदान करने के लिए कहा जाता है, अर्थात विकिरण के बिना, परमाणु रिएक्टरों की तरह। लेकिन अगर न्यूट्रॉन हैं, तो सिद्धांत रूप में ऐसा नहीं है?

A: ITER एक परमाणु खतरनाक सुविधा होगी, लेकिन परमाणु रिएक्टरों की तुलना में यह काफी कम खतरनाक है। मेरे पास इन दोनों प्रकारों की तुलना करने वाला एक विशेष लेख है ।

Source: https://habr.com/ru/post/hi397737/