JK sintezės energijos gamybos metodas susiformavo 2019 m. paskelbus STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) programą. Pirmasis jos etapas (2019–2024 m.) baigėsi, kai buvo išleistas integruoto branduolių sintezės prototipo jėgainės koncepcijos projektas. Jis bus pagrįstas magnetinio lauko naudojimu plazmai apriboti naudojant tokamako mašiną, tačiau JK STEP naudos sferinį tokamaką, o ne tradicinį spurgos formos tokamaką, naudojamą ITER. Manoma, kad sferinis tokamakas turi keletą privalumų. Gamykla bus pastatyta Notingamšyre ir turėtų pradėti veikti 2040-ųjų pradžioje.
Patikimo švarios energijos šaltinio poreikis, kad būtų patenkintas augantis didėjantis gyventojų ir pasaulio ekonomikos energijos poreikis, kuris galėtų greitai padėti įveikti iššūkius (sukeliamus dėl išsenkančio iškastinio kuro, išmetamo anglies dioksido ir klimato kaitos, su branduolių dalijimosi reaktoriais susijusio pavojaus aplinkai ir prastos būklės). atsinaujinančių šaltinių mastelio keitimas) dar niekada nebuvo jaučiamas taip intensyviai kaip dabar.
Gamtoje branduolių sintezė maitina žvaigždes, įskaitant mūsų saulę, kuri vyksta žvaigždžių šerdyje, kur vyrauja sintezės sąlygos (ty ypač aukšta temperatūra šimtų milijonų laipsnių Celsijaus diapazone ir slėgis). Gebėjimas sukurti kontroliuojamas sintezės sąlygas žemėje yra neribotos švarios energijos raktas. Tai apima sintezės aplinkos sukūrimą su labai aukšta temperatūra, kad išprovokuotų didelės energijos susidūrimus, kurios plazmos tankis yra pakankamas, kad padidėtų susidūrimų tikimybė, ir kuri galėtų apriboti plazmą pakankamai ilgai, kad būtų galima susilieti. Akivaizdu, kad infrastruktūros ir technologijos, skirtos apriboti ir kontroliuoti perkaitintą plazmą, yra pagrindinis reikalavimas komerciniam branduolių sintezės energijos panaudojimui. Visame pasaulyje tiriami ir taikomi įvairūs plazmos izoliavimo metodai, siekiant komercinio sintezės energijos realizavimo.
Inercinis suvaržymas (ICF)
Taikant inercinės sintezės metodą, sintezės sąlygos sukuriamos greitai suspaudžiant ir kaitinant nedidelį sintezės kuro kiekį. Lawrence'o Livermore'o nacionalinėje laboratorijoje (LLNL) esantis Nacionalinis uždegimo įrenginys (NIF) naudoja lazeriu valdomą sprogimo techniką, kad sprogdytų kapsules, užpildytas deuterio-tričio kuru, naudojant didelės energijos lazerio spindulius. 2022 m. gruodžio mėn. NIF pirmą kartą pasiekė sintezės uždegimą. Vėliau 2023 m. tris kartus buvo parodytas sintezės uždegimas, o tai patvirtino koncepcijos įrodymą, kad kontroliuojama branduolių sintezė gali būti panaudota energijos poreikiams patenkinti.
Plazmos metodo magnetinis uždarymas
Daug kur bandoma naudoti magnetus plazmai sintezei apriboti ir valdyti. IITER, ambicingiausias 35 šalių branduolių sintezės energijos bendradarbiavimas, įsikūręs St. Paul-lez-Durance mieste pietų Prancūzijoje, naudoja žiedinį torą (arba spurgos magnetinį įtaisą), vadinamą tokamaku, kuris yra skirtas sintezės kurui ilgą laiką izoliuoti esant pakankamai aukštai temperatūrai. įvykti sintezės uždegimas. Pirmaujanti branduolių sintezės jėgainių plazmos izoliavimo koncepcija, tokamakai gali palaikyti sintezės reakciją tol, kol yra plazmos stabilumas. ITER tokamakas bus didžiausias pasaulyje.
JK STEP (sferinis tokamakas energijos gamybai) sintezės programa:
Kaip ir ITER, Jungtinės Karalystės STEP sintezės programa pagrįsta magnetiniu plazmos izoliavimu naudojant tokamaką. Tačiau STEP programos tokamakas bus sferinės formos (vietoj ITER spurgos formos). Sferinis tokamakas yra kompaktiškas, ekonomiškas ir gali būti lengviau keičiamas.
STEP programa buvo paskelbta 2019 m. Pirmasis jos etapas (2019–2024 m.) baigėsi, kai buvo išleistas integruoto sintezės prototipo jėgainės koncepcijos projektas.
2024 m. rugpjūčio 26 d. buvo išleistas teminis Karališkosios draugijos žurnalo „Philosophical Transactions A“ numeris pavadinimu „Branduolių sintezės energijos tiekimas – sferinis tokamakas energijos gamybai (STEP) “, kuriame yra 15 recenzuotų straipsnių, kuriuose išsamiai aprašoma techninė programos, skirtos projektuoti ir statyti pirmąją JK prototipinę elektrinę, gaminančią elektrą iš branduolių sintezės, eiga. Straipsniuose pateikiama išsami informacija apie reikalingų projektavimo ir projektavimo technologijas bei jų integravimą į prototipinę elektrinę iki 2040-ųjų pradžios.
STEP programa siekiama paruošti kelią komerciniam branduolių sintezės gyvybingumui, pademonstruojant grynąją energiją, kuro apsirūpinimą ir perspektyvų kelią į elektrinių priežiūrą. Pristatant visiškai veikiančią gamyklos prototipą, eksploatavimo nutraukimas taip pat laikomas projekto dalimi.
***
Nuorodos:
- JK vyriausybė. Pranešimas spaudai – JK pirmauja pasaulyje sintezės jėgainių projektavimo srityje. Paskelbta 03 m. rugsėjo 2024 d https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design
- „Fusion Energy – sferinis tokamakas energijos gamybai (STEP). Teminis „Royal Society“ leidimas „Philosophical Transactions A“,. Visi 15 recenzuojamų straipsnių teminiame numeryje, paskelbtame 26 m. rugpjūčio 2024 d. https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280
- JK mokslininkai atskleidžia naujos sintezės jėgainės projektų žvilgsnį. Mokslas. 4 m. rugsėjo 2024 d. DOI: https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a
***
Susiję straipsniai
- Rudieji nykštukai (BD): Jameso Webbo teleskopas identifikuoja mažiausią objektą, suformuotą panašiu į žvaigždę (5 sausio 2024)
- „Fusion Ignition“ buvo parodytas ketvirtą kartą Lawrence'o laboratorijoje (20 gruodžio mėn. 2023)
- Fusion Ignition tampa realybe; Energijos pertrauka pasiekta Lawrence laboratorijoje (15 gruodžio mėn. 2022)
***
 programme in 2019. Its first phase (2019-2024) has come to an end with the release of a concept design for the integrated fusion prototype powerplant. It will be based on use of magnetic field for confining plasma using tokamak machine however UK’s STEP will use a spherical tokamak instead of traditional doughnut shaped tokamak being used at ITER. A spherical tokamak is thought to have several advantages. The plant will be built in Nottinghamshire and is expected to be operational in the early 2040s.){kind=link}