О длинном термоядерном реакторе
---
Для концепции термоядерных реакторов на базе открытых ловушек (моя статьи про них, ну и в целом по тегу), как и для всех остальных существует такая дилема - реактор на этом принципе можно построить прямо сейчас, но он будет очень большим. Насколько большим? Для ГДЛ в свое время эта величина была посчитана титанами физики плазмы Рютовым и Мирновым в статье в журнале "Итоги науки и техники: Физика плазмы" за 1988.
Я вынесу ключевые факты: Реакция D+T->He4 + n, инженерный диаметр реактора порядка 2-3 метров, длинна 3200 и 6100 метров (два варианта), мощность подогрева инжекцией нейтралов 4,8 и 2,8 ГВт, мощность реактора тепловая 14,4 ГВт, и 8,4 ГВт соотвественно, поток мощности в стенку 1,8 МВт/м^2 (чуть меньше минимального ИТЭРовского значения) и 0,55 МВт^2
Экономически, конечно, такой реактор бесмысленнен, причем в основном даже не из-за длины (хотя и это серьезная проблема), а из-за крайне высокой степени энергии, которая будет циркулировать внутри системы - т.е. основная часть полученной в реакторе электроэнергии уйдет в питание инжекторов нейтралов.
Реактор Мирнова-Рютова подразумевает наличие пробоченых магнитов в 45 Тл с просветом в 10-15 см, что является очень амбициозным значением, в несколько раз выше достигнутых рекордов (я, кстати, хочу написать статью про существуюшие рекордные магниты, это кому-то интересно?)
Есть, правда, и хорошие новости - с 1988 года, из-за прогресса в удержании плазмы в ГДЛ, Q=3 (Q - это отношение мощности термоядерной реакции к мощности подогрева) стал достигаться при длине реактора в 3-5 раза меньше. Или что важнее, при той же длине и меньшей мощности инжекции. Кроме того, не стоит мысль по концептуальному улучшению (=уменьшению размером при заданном Q) реактора, можно вспомнить проект ГДМЛ, и концепт винтового удержания.
Интересно при всем этом, что инженерия все равно помешает сделать термоядерный реактор на основе линейных магнитных ловушек компактным. Причина - в тепловой и нейтронной нагрузке на стенки реактора. Предельные нагрузки в 2-5 МВт/м^2 при Qeng = 5 (т.е. с учетом затрат энергии на поддержание работы систем реактора) заставят делать гигаваттный реактор (тепловой мощностью около 2500 МВт, кпд теплового цикла 50%, и долей энергии на подогрев - 200 МВт) длиной 150-300 метров. при разумных значениях диаметра (до 6 метров по внешнему диаметру криостата, что еще транспортабельно).
К сожалению, из-за того, что открытые ловушки на сегодня развиваются, фактически, в двух местах на планете, очень сложно найти какие-то статьи по инженерной оптимизации подобных решений, т.к. физики считают, что полезнее сначала разобраться с принципиальными физическими сложностями, а потом уже из полученного решения ковать инженерно-оптимальное. На мой же взгляд оптимальнее двигаться с двух сторон, например из видимых ограничений по экономике и инженерным пределам материалов и механизмов.
Я вынесу ключевые факты: Реакция D+T->He4 + n, инженерный диаметр реактора порядка 2-3 метров, длинна 3200 и 6100 метров (два варианта), мощность подогрева инжекцией нейтралов 4,8 и 2,8 ГВт, мощность реактора тепловая 14,4 ГВт, и 8,4 ГВт соотвественно, поток мощности в стенку 1,8 МВт/м^2 (чуть меньше минимального ИТЭРовского значения) и 0,55 МВт^2
Экономически, конечно, такой реактор бесмысленнен, причем в основном даже не из-за длины (хотя и это серьезная проблема), а из-за крайне высокой степени энергии, которая будет циркулировать внутри системы - т.е. основная часть полученной в реакторе электроэнергии уйдет в питание инжекторов нейтралов.
Реактор Мирнова-Рютова подразумевает наличие пробоченых магнитов в 45 Тл с просветом в 10-15 см, что является очень амбициозным значением, в несколько раз выше достигнутых рекордов (я, кстати, хочу написать статью про существуюшие рекордные магниты, это кому-то интересно?)
Есть, правда, и хорошие новости - с 1988 года, из-за прогресса в удержании плазмы в ГДЛ, Q=3 (Q - это отношение мощности термоядерной реакции к мощности подогрева) стал достигаться при длине реактора в 3-5 раза меньше. Или что важнее, при той же длине и меньшей мощности инжекции. Кроме того, не стоит мысль по концептуальному улучшению (=уменьшению размером при заданном Q) реактора, можно вспомнить проект ГДМЛ, и концепт винтового удержания.
Интересно при всем этом, что инженерия все равно помешает сделать термоядерный реактор на основе линейных магнитных ловушек компактным. Причина - в тепловой и нейтронной нагрузке на стенки реактора. Предельные нагрузки в 2-5 МВт/м^2 при Qeng = 5 (т.е. с учетом затрат энергии на поддержание работы систем реактора) заставят делать гигаваттный реактор (тепловой мощностью около 2500 МВт, кпд теплового цикла 50%, и долей энергии на подогрев - 200 МВт) длиной 150-300 метров. при разумных значениях диаметра (до 6 метров по внешнему диаметру криостата, что еще транспортабельно).
К сожалению, из-за того, что открытые ловушки на сегодня развиваются, фактически, в двух местах на планете, очень сложно найти какие-то статьи по инженерной оптимизации подобных решений, т.к. физики считают, что полезнее сначала разобраться с принципиальными физическими сложностями, а потом уже из полученного решения ковать инженерно-оптимальное. На мой же взгляд оптимальнее двигаться с двух сторон, например из видимых ограничений по экономике и инженерным пределам материалов и механизмов.
Взято: tnenergy.livejournal.com
Комментарии (0)
{related-news}
[/related-news]