Существующие токамаки
Энергии ядерного синтеза
Стоимость и доступность коммерционализации
Вопрос о рентабельности УТС остается открытым.
Себестоимость производства электроэнергии с использованием термоядерного реактора будет в верхней части спектра стоимости традиционных источников энергии.
Проблемой является разработка материала,
способного выдержать нейтронную бомбардировку, которая в 100 раз интенсивнее,
чем в традиционных ядерных реакторах.
Это обуславливает необходимость частой замены конструкций D-T и D-D реактора.
Макет реактора ITER. Масштаб 1:50
Следующим шагом должен стать Международный термоядерный экспериментальный реактор (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER).
На нем планируется провести исследование поведения высокотемпературной плазмы
и конструктивных материалов для промышленного реактора.
Окончательной фазой исследований станет DEMO: прототип промышленного реактора,
на котором будет продемонстрирована практическая пригодность новых материалов. Самые оптимистичные прогнозы завершения фазы DEMO: 30 лет.
Учитывая ориентировочное время,
нас отделяет ~40 лет от промышленного использования термоядерной энергии.
Всего в мире было построено около 300 токамаков.
Ниже перечислены наиболее крупные из них.
- СССР и Россия
Т-3 — первый функциональный аппарат,
Т-4 — увеличенный вариант Т-3,
Т-7 — уникальная установка,
в которой впервые в мире реализована относительно крупная магнитная система
со сверхпроводящим соленоидом на базе ниобата олова,
охлаждаемого жидким гелием.
Главная задача Т-7 была выполнена:
подготовлена перспектива для следующего поколения сверхпроводящих соленоидов термоядерной энергетики.
Т-10 и PLT — следующий шаг в мировых исследованияхУТС,
они с одинаковыми параметрами,
а отставание по критерию Лоусона всего в двести раз.
Т-15 — реактор сегодняшнего дня со сверхпроводящим соленоидом, дающим поле напряжённостью 3,6 Тл.
- Ливия
ТМ-4А
- Европа и Великобритания
JET (Joint European Torus — самый крупный в мире действующий токамак, созданный организацией Евратом в Великобритании.
В нём использован комбинированный нагрев:
В итоге, критерий Лоусона лишь в 4—5 раз ниже уровня зажигания .
Tore Supra (фр.) — токамак со сверхпроводящими катушками,
один из крупнейших в мире.
Находится в исследовательском центре Кадараш (Франция).
- США
TFTR (англ.) (Test Fusion Tokamak Reactor) — крупнейший токамак США
(в Принстонском университете) с дополнительным нагревом быстрыми нейтральными частицами. Достигнут высокий результат: критерий Лоусона при истинно термоядерной температуре всего в 5,5 раза ниже порога зажигания. Закрыт в 1997 г.
NSTX (National Spherical Torus Experiment), сферический токамак (сферомак) работающий в настоящее время в Принстонском университете.
Alcator C-Mod — один из трех крупнейших токамаков в США (два других — NSTX и DIII-D), Alcator C-Mod характеризуется самым высоким магнитным полем и давлением плазмы в мире. Работает с 1993 г.
DIII-D (англ.) — токамак США,
созданный и работающий в компании General Atomic в Сан-Диего.
- Япония
JT-60 — крупнейший японский токамак,
работающий в Японском институте исследований атомной энергии с 1985 г.
- Китай
EAST — Экспериментальный усовершенствованный сверхпроводимый токамак (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, EAST).
Является глубокой модернизацией Российского токамака HT-7.
Работает в рамках международного проекта ITER.
Первые успешные испытания были проведены летом 2006 года.
Принадлежит Институту физики плазмы Китайской академии наук.
Расположен в городе Хэфэй, провинции Аньхуй.
На этом реакторе в 2007 году был проведён первый в мире
«безубыточный» термоядерный синтез,
с точки зрения соотношения затраченной/полученной энергии.
На данный момент это соотношение составляет 1:1,25.
В ближайшем будущем планируется довести это соотношение до 1:50.