Astăzi, multe țări participă la cercetarea termonucleară. Liderii sunt Uniunea Europeană, SUA, Rusia și Japonia, în timp ce programele din China, Brazilia, Canada și Coreea cresc rapid. Inițial, reactoarele de fuziune din Statele Unite și URSS au fost asociate cu dezvoltarea armelor nucleare și au rămas clasificate până la conferința Atomi pentru Pace desfășurată la Geneva în 1958. După crearea tokamak-ului sovietic, cercetarea fuziunii nucleare în anii 1970 a devenit o „mare știință”. Dar costul și complexitatea dispozitivelor au crescut până la punctul în care cooperarea internațională a devenit singura cale de urmat.

Reactoarele termonucleare din lume

Începând cu anii 1970, utilizarea comercială a energiei de fuziune a fost în mod constant împinsă înapoi cu 40 de ani. Cu toate acestea, multe s-au întâmplat în ultimii ani, datorită cărora această perioadă poate fi redusă.

Au fost construite mai multe tokamak-uri, inclusiv JET-ul european, MAST-ul britanic și reactorul experimental de fuziune TFTR de la Princeton, SUA. Proiectul internațional ITER este în prezent în construcție în Cadarache, Franța. Va deveni cel mai mare tokamak atunci când va fi operațional în 2020. În 2030, CFETR va fi construit în China, care va depăși ITER. Între timp, RPC efectuează cercetări asupra tokamak-ului supraconductor experimental EAST.

Reactoarele de fuziune de alt tip - stelatorii - sunt, de asemenea, populare printre cercetători. Una dintre cele mai mari, LHD, a început să lucreze la Institutul Național Japonez în 1998. Este folosit pentru a găsi cea mai bună configurație de confinare a plasmei magnetice. Institutul german Max Planck a efectuat cercetări asupra reactorului Wendelstein 7-AS din Garching între 1988 și 2002, iar în prezent asupra Wendelstein 7-X, care este în construcție de mai bine de 19 ani. Un alt stellarator TJII este în funcțiune în Madrid, Spania. În SUA, Princeton Laboratory (PPPL), unde a fost construit primul reactor de fuziune de acest tip în 1951, a oprit construcția NCSX în 2008 din cauza depășirilor de costuri și a lipsei de finanțare.

În plus, s-au înregistrat progrese semnificative în cercetarea fuziunii termonucleare inerțiale. Construcția instalației naționale de aprindere (NIF) de 7 miliarde de dolari la Laboratorul Național Livermore (LLNL), finanțată de Administrația Națională de Securitate Nucleară, a fost finalizată în martie 2009. Laser Mégajoule francez (LMJ) și-a început operațiunile în octombrie 2014. Reactoarele de fuziune folosesc aproximativ 2 milioane de jouli de energie luminoasă furnizată de lasere în câteva miliarde de secundă către o țintă de câțiva milimetri pentru a începe o reacție de fuziune nucleară. Sarcina principală a NIF și LMJ este cercetarea pentru sprijinirea programelor nucleare militare naționale.

ITER

În 1985, Uniunea Sovietică a propus să construiască următoarea generație de tokamak în cooperare cu Europa, Japonia și Statele Unite. Lucrările au fost realizate sub auspiciile AIEA. Între 1988 și 1990, primele proiecte pentru Reactorul Experimental Termonuclear Internațional, ITER, care înseamnă și „cale” sau „călătorie” în latină, au fost create pentru a demonstra că fuziunea ar putea produce mai multă energie decât ar putea absorbi. Au participat și Canada și Kazahstan, mediate de Euratom, respectiv Rusia.

Șase ani mai târziu, consiliul ITER a aprobat primul proiect cuprinzător de reactoare bazat pe fizica și tehnologia consacrate, în valoare de 6 miliarde de dolari. Apoi SUA s-au retras din consorțiu, ceea ce i-a forțat să reducă la jumătate costurile și să schimbe proiectul. Rezultatul a fost ITER-FEAT, care a costat 3 miliarde de dolari, dar a obținut un răspuns auto-susținut și un echilibru de putere pozitiv.

În 2003, Statele Unite s-au alăturat consorțiului, iar China și-a anunțat dorința de a participa la acesta. Ca urmare, la mijlocul anului 2005, partenerii au convenit să construiască ITER în Cadarache, în sudul Franței. UE și Franța au contribuit cu jumătate din cele 12,8 miliarde EUR, în timp ce Japonia, China, Coreea de Sud, SUA și Rusia au contribuit cu 10% fiecare. Japonia a furnizat componente de înaltă tehnologie, a găzduit instalația IFMIF de 1 miliard de euro pentru testarea materialelor și a avut dreptul de a construi următorul reactor de testare. Costul total al ITER include jumătate din costul a 10 ani de construcție și jumătate din costul a 20 de ani de funcționare. India a devenit al șaptelea membru al ITER la sfârșitul anului 2005.

Experimentele ar trebui să înceapă în 2018 folosind hidrogen pentru a evita activarea magnetului. Utilizarea plasmei D-T nu este de așteptat înainte de 2026.

Scopul ITER este de a genera 500 MW (cel puțin timp de 400 s) folosind mai puțin de 50 MW de putere de intrare fără a genera energie electrică.

Centrala demonstrativă de doi gigawați a lui Demo va produce în mod continuu la scară largă. Conceptul de design al demonstrației va fi finalizat până în 2017, construcția urmând să înceapă în 2024. Lansarea va avea loc în 2033.

AVION

În 1978, UE (Euratom, Suedia și Elveția) a lansat un proiect european comun JET în Marea Britanie. JET este cel mai mare tokamak operațional din lume în prezent. Un reactor similar JT-60 funcționează la Institutul Național de Fuziune de Fuziune din Japonia, dar numai JET poate folosi combustibil deuteriu-tritiu.

Reactorul a fost lansat în 1983 și a devenit primul experiment, în urma căruia, în noiembrie 1991, fuziunea termonucleară controlată cu o putere de până la 16 MW timp de o secundă și 5 MW de putere stabilă a fost efectuată pe un deuteriu- plasma cu tritiu. Au fost efectuate multe experimente pentru a studia diverse scheme de încălzire și alte tehnici.

Alte îmbunătățiri ale JET-ului sunt de a crește puterea acestuia. Reactorul compact MAST este dezvoltat împreună cu JET și face parte din proiectul ITER.

K-STAR

K-STAR este un tokamak supraconductor coreean de la Institutul Național de Cercetare a Fuziunii (NFRI) din Daejeon, care a produs prima sa plasmă la mijlocul anului 2008. ITER, care este rezultatul cooperării internaționale. Tokamak cu raza de 1,8 m este primul reactor care folosește magneți supraconductori Nb3Sn, la fel ca cei planificați să fie utilizați în ITER. În prima etapă, finalizată până în 2012, K-STAR a trebuit să demonstreze viabilitatea tehnologiilor de bază și să realizeze impulsuri de plasmă cu o durată de până la 20 s. În a doua etapă (2013-2017), este în curs de modernizare pentru a studia impulsuri lungi de până la 300 s în modul H și trecerea la modul AT de înaltă performanță. Scopul celei de-a treia faze (2018-2023) este de a obține performanță și eficiență ridicate în modul de impuls continuu. În etapa a 4-a (2023-2025), vor fi testate tehnologiile DEMO. Dispozitivul nu este capabil de tritiu și nu utilizează combustibil D-T.

K-DEMO

Dezvoltat în colaborare cu Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) al Departamentului de Energie al SUA și NFRI din Coreea de Sud, K-DEMO urmează să fie următorul pas în dezvoltarea reactoarelor comerciale după ITER și va fi prima centrală electrică capabilă să genereze putere în rețeaua electrică, și anume 1 milion kW în câteva săptămâni. Va avea un diametru de 6,65 m și va avea un modul de zonă de reproducere în curs de creare în cadrul proiectului DEMO. Ministerul coreean al Educației, Științei și Tehnologiei intenționează să investească aproximativ un trilion de won coreeni (941 de milioane de dolari) în el.

Est

Tokamak supraconductor avansat experimental chinezesc (EAST) de la Institutul chinez de fizică din Hefei a creat o plasmă de hidrogen la o temperatură de 50 de milioane de °C și a ținut-o timp de 102 secunde.

TFTR

În laboratorul american PPPL, reactorul experimental de fuziune TFTR a funcționat din 1982 până în 1997. În decembrie 1993, TFTR a devenit primul tokamak magnetic care a efectuat experimente ample cu plasmă de deuteriu-tritiu. În anul următor, reactorul a produs un record de 10,7 MW de putere controlabilă, iar în 1995 a fost atins un record de temperatură de 510 milioane °C. Cu toate acestea, instalația nu a atins obiectivul de energie de fuziune de prag de rentabilitate, dar a îndeplinit cu succes obiectivele de proiectare hardware, aducând o contribuție semnificativă la dezvoltarea ITER.

LHD

LHD de la Institutul Național de Fuziune Fusion din Japonia din Toki, Prefectura Gifu a fost cel mai mare starrator din lume. Reactorul de fuziune a fost lansat în 1998 și a demonstrat calități de izolare a plasmei comparabile cu alte instalații mari. S-a atins o temperatură ionică de 13,5 keV (aproximativ 160 milioane °C) și o energie de 1,44 MJ.

Wendelstein 7-X

După un an de teste care au început la sfârșitul anului 2015, temperatura heliului a atins pentru scurt timp 1 milion de °C. În 2016, un reactor de fuziune cu plasmă cu hidrogen, folosind 2 MW de putere, a atins o temperatură de 80 de milioane de °C într-un sfert de secundă. W7-X este cel mai mare stellarator din lume și este planificat să funcționeze continuu timp de 30 de minute. Costul reactorului a fost de 1 miliard de euro.

NIF

Instalația Națională de Aprindere (NIF) de la Laboratorul Național Livermore (LLNL) a fost finalizată în martie 2009. Folosind cele 192 de fascicule laser, NIF este capabil să concentreze de 60 de ori mai multă energie decât orice sistem laser anterior.

Fuziune nucleară rece

În martie 1989, doi cercetători, americanul Stanley Pons și britanicul Martin Fleischman, au anunțat că au lansat un simplu reactor de fuziune la rece de birou, care funcționează la temperatura camerei. Procesul a constat în electroliza apei grele folosind electrozi de paladiu, pe care s-au concentrat nuclee de deuteriu la o densitate mare. Cercetătorii susțin că s-a produs căldură care ar putea fi explicată doar în termeni de procese nucleare și au existat produse secundare de fuziune, inclusiv heliu, tritiu și neutroni. Cu toate acestea, alți experimentatori nu au reușit să repete această experiență. Majoritatea comunității științifice nu cred că reactoarele de fuziune la rece sunt reale.

Reacții nucleare cu energie scăzută

Inițiate de afirmațiile de „fuziune la rece”, cercetările au continuat în domeniul cu energie scăzută, cu un anumit sprijin empiric, dar fără o explicație științifică acceptată. Aparent, interacțiunile nucleare slabe sunt folosite pentru a crea și capta neutroni (și nu o forță puternică, ca în sinteza lor). Experimentele implică pătrunderea hidrogenului sau a deuteriului printr-un pat catalitic și reacția cu un metal. Cercetătorii raportează o eliberare observată de energie. Exemplul practic principal este interacțiunea hidrogenului cu pulberea de nichel cu eliberarea de căldură, a cărei cantitate este mai mare decât poate da orice reacție chimică.

Este necesara energia termonucleara?

În acest stadiu al dezvoltării civilizației, putem spune cu siguranță că omenirea se confruntă cu o „provocare energetică”. Se datorează mai multor factori fundamentali simultan:

Omenirea consumă acum o cantitate imensă de energie.

Consumul actual de energie la nivel mondial este de aproximativ 15,7 terawati (TW). Împărțind această valoare la populația planetei, obținem aproximativ 2400 de wați de persoană, ceea ce poate fi ușor estimat și imaginat. Energia consumată de fiecare locuitor al Pământului (inclusiv copiii) corespunde cu funcționarea non-stop a 24 de lămpi electrice de 100 de wați.

— Consumul global de energie crește rapid.

Conform previziunilor Agenției Internaționale pentru Energie (2006), consumul mondial de energie ar trebui să crească cu 50% până în 2030.

— În prezent, 80% din energia consumată de lume este creată din arderea combustibililor fosili (petrol, cărbune și gaz).), a căror utilizare poate presupune riscul unor schimbări catastrofale de mediu.

Următoarea glumă este populară printre oamenii din Arabia Saudită: „Tatăl meu a călărit pe o cămilă. Am o mașină și fiul meu pilota deja un avion. Dar acum fiul său va călăre din nou pe o cămilă.”

Acesta pare să fie cazul, deoarece, după toate previziunile serioase, rezervele mondiale de petrol se vor epuiza în mare parte în aproximativ 50 de ani.

Chiar și pe baza estimărilor US Geological Survey (această prognoză este mult mai optimistă decât celelalte), creșterea producției mondiale de petrol va continua nu mai mult de următorii 20 de ani (alți experți prevăd că vârful producției va fi atins în 5-10 ani), după care volumul de petrol produs va începe să scadă cu o rată de aproximativ 3% pe an. Perspectivele pentru producția de gaze naturale nu arată mult mai bine. De obicei se spune că vom avea suficient cărbune pentru încă 200 de ani, dar această prognoză se bazează pe menținerea nivelului actual de producție și consum. Între timp, consumul de cărbune crește acum cu 4,5% pe an, ceea ce reduce imediat perioada menționată de 200 de ani la doar 50 de ani.

Astfel, deja acum ar trebui să ne pregătim pentru sfârșitul erei utilizării combustibililor fosili.

Din păcate, sursele alternative de energie existente în prezent nu sunt capabile să acopere nevoile tot mai mari ale omenirii. Conform celor mai optimiste estimări, cantitatea maximă de energie (în echivalentul termic specificat) generată de sursele enumerate este de doar 3 TW (vânt), 1 TW (hidro), 1 TW (surse biologice) și 100 GW (geotermă și instalatii offshore). Cantitatea totală de energie suplimentară (chiar și în cea mai optimă prognoză) este de numai aproximativ 6 TW. În același timp, trebuie menționat că dezvoltarea de noi surse de energie este o sarcină tehnică foarte complexă, astfel încât costul energiei pe care o produc va fi în orice caz mai mare decât la arderea obișnuită a cărbunelui etc. Se pare destul de evident că

omenirea trebuie să caute alte surse de energie, care în prezent pot fi considerate cu adevărat doar Soarele și reacțiile de fuziune termonucleară.

Potenţial, Soarele este o sursă de energie practic inepuizabilă. Cantitatea de energie care cade pe doar 0,1% din suprafața planetei este echivalentă cu 3,8 TW (chiar dacă este convertită cu o eficiență de doar 15%). Problema constă în incapacitatea noastră de a capta și converti această energie, care este asociată atât cu costul ridicat al panourilor solare, cât și cu problemele de acumulare, stocare și transfer în continuare a energiei primite în regiunile necesare.

În prezent, centralele nucleare primesc pe scară largă energia eliberată în timpul reacțiilor de fisiune ale nucleelor ​​atomice. Consider că crearea și dezvoltarea unor astfel de stații ar trebui încurajată în toate modurile posibile, dar trebuie avut în vedere faptul că rezervele unuia dintre cele mai importante materiale pentru funcționarea lor (uraniu ieftin) pot fi, de asemenea, complet epuizate de-a lungul următorii 50 de ani.

Un alt domeniu important de dezvoltare este utilizarea fuziunii nucleare (fuziunea nucleului), care acum acționează ca principala speranță pentru salvare, deși momentul creării primelor centrale termonucleare rămâne incert. Această prelegere este dedicată acestui subiect.

Ce este fuziunea nucleară?

Fuziunea nucleară, care stă la baza existenței Soarelui și a stelelor, este potențial o sursă inepuizabilă de energie pentru dezvoltarea Universului în general. Experimente efectuate în Rusia (Rusia este locul de naștere al unității de fuziune Tokamak), Statele Unite ale Americii, Japonia, Germania, precum și în Marea Britanie, ca parte a programului Joint European Torus (JET), care este unul dintre programele de cercetare de top. în lume, arată că fuziunea nucleară poate asigura nu numai nevoile actuale de energie ale omenirii (16 TW), ci și o cantitate mult mai mare de energie.

Energia fuziunii nucleare este foarte reală, iar întrebarea principală este dacă putem crea instalații termonucleare suficient de fiabile și rentabile.

Procesele de fuziune nucleară sunt numite reacții de fuziune a nucleelor ​​atomice ușoare în altele mai grele cu eliberarea unei anumite cantități de energie.

În primul rând, printre aceștia trebuie remarcată reacția dintre doi izotopi (deuteriu și tritiu) ai hidrogenului, care este foarte comună pe Pământ, în urma căreia se formează heliu și se eliberează un neutron. Reacția poate fi scrisă sub următoarea formă:

D + T = 4 He + n + energie (17,6 MeV).

Energia eliberată, rezultată din faptul că heliul-4 are legături nucleare foarte puternice, este transformată în energie cinetică obișnuită, distribuită între neutron și nucleul de heliu-4 în proporție de 14,1 MeV / 3,5 MeV.

Pentru a iniția (aprinde) reacția de fuziune, este necesară ionizarea completă și încălzirea gazului dintr-un amestec de deuteriu și tritiu la o temperatură de peste 100 de milioane de grade Celsius (o vom nota cu M grade), care este de aproximativ cinci ori mai mare. decât temperatura din centrul Soarelui. Deja la o temperatură de câteva mii de grade, ciocnirile interatomice duc la eliminarea electronilor din atomi, în urma căreia se formează un amestec de nuclee separate și electroni, cunoscut sub numele de plasmă, în care deutroni și deutroni cu încărcare pozitivă și de înaltă energie. tritonii (adică nucleele deuteriu și tritiu) experimentează o puternică repulsie reciprocă. Cu toate acestea, temperatura ridicată a plasmei (și energia mare asociată a ionilor) permite acestor ioni de deuteriu și tritiu să depășească repulsia Coulomb și să se ciocnească unul cu celălalt. La temperaturi de peste 100 M grade, cei mai „energici” deutroni și tritoni se apropie unul de altul în ciocniri la distanțe atât de apropiate încât forțe nucleare puternice încep să acționeze între ei, forțându-i să se contopească unul cu celălalt într-un singur întreg.

Implementarea acestui proces în laborator este asociată cu trei probleme foarte dificile. În primul rând, amestecul gazos al nucleelor ​​D și T ar trebui încălzit la temperaturi de peste 100 M grade, prevenind cumva răcirea și poluarea acestuia (datorită reacțiilor cu pereții vasului).

Pentru a rezolva această problemă, au fost inventate „capcane magnetice”, numite Tokamak, care împiedică interacțiunea plasmei cu pereții reactorului.

În metoda descrisă, plasma este încălzită printr-un curent electric care curge în interiorul torusului, până la aproximativ 3 M grade, care, totuși, este încă insuficient pentru a iniția reacția. Pentru încălzirea suplimentară a plasmei, energia este fie „pompată” în ea prin radiații cu frecvență radio (ca într-un cuptor cu microunde), fie sunt injectate fascicule de particule neutre de înaltă energie, care își transferă energia în plasmă în timpul coliziunilor. În plus, eliberarea de căldură are loc datorită, de fapt, reacțiilor termonucleare (așa cum va fi descris mai jos), în urma cărora, într-o instalație suficient de mare, ar trebui să aibă loc „aprinderea” plasmei.

Construcția Reactorului Termonuclear Experimental Internațional (ITER), care va fi primul tokamak capabil să „aprindă” plasmă, începe în prezent în Franța.

Cele mai avansate instalații existente de tip Tokamak au atins de mult timp temperaturi de ordinul a 150 M grade, apropiate de valorile cerute pentru funcționarea unei centrale de fuziune, dar reactorul ITER ar trebui să fie prima centrală electrică de mare amploare proiectată pt. funcţionare pe termen lung. În viitor, va fi necesară îmbunătățirea semnificativă a parametrilor funcționării acestuia, ceea ce va necesita, în primul rând, o creștere a presiunii în plasmă, deoarece viteza de fuziune nucleară la o anumită temperatură este proporțională cu pătratul presiunea.

Principala problemă științifică în acest caz este legată de faptul că atunci când presiunea din plasmă crește, apar instabilități foarte complexe și periculoase, adică moduri de funcționare instabile.

Nucleele de heliu încărcate electric care apar în timpul reacției de fuziune sunt păstrate în interiorul unei „capcane magnetice”, unde sunt încetinite treptat din cauza ciocnirilor cu alte particule, iar energia eliberată în timpul ciocnirilor ajută la menținerea temperaturii ridicate a coloanei de plasmă. Neutronii neutri (neavând sarcină electrică) părăsesc sistemul și își transferă energia pe pereții reactorului, iar căldura preluată de pe pereți este sursa de energie pentru funcționarea turbinelor care generează electricitate. Problemele și dificultățile de operare a unei astfel de instalații sunt legate în primul rând de faptul că un flux puternic de neutroni de înaltă energie și energia eliberată (sub formă de radiații electromagnetice și particule de plasmă) afectează grav reactorul și poate distruge materialele din care a fost creat.

Din acest motiv, proiectarea instalațiilor termonucleare este foarte complexă. Fizicienii și inginerii se confruntă cu sarcina de a asigura fiabilitatea ridicată a muncii lor. Proiectarea și construcția stațiilor termonucleare impun ca acestea să rezolve o serie de probleme tehnologice diverse și foarte complexe.

Dispozitivul unei centrale termonucleare

Figura prezintă o diagramă schematică (nu la scară) a dispozitivului și principiul de funcționare a unei centrale termonucleare. În partea centrală se află o cameră toroidală (în formă de gogoașă) cu un volum de ~ 2000 m 3 umplută cu plasmă de tritiu-deuteriu (T-D) încălzită la o temperatură de peste 100 M grade. Neutronii produși în timpul reacției de fuziune părăsesc „capcana magnetică” și cad în învelișul prezentat în figură cu o grosime de aproximativ 1 m. 1

În interiorul carcasei, neutronii se ciocnesc cu atomii de litiu, rezultând o reacție cu formarea tritiului:

neutron + litiu = heliu + tritiu.

În plus, în sistem apar reacții concurente (fără formarea de tritiu), precum și multe reacții cu eliberarea de neutroni suplimentari, care apoi conduc și la formarea tritiului (în acest caz, eliberarea de neutroni suplimentari poate fi îmbunătățit semnificativ, de exemplu, prin introducerea de atomi în coajă beriliu și plumb). Concluzia generală este că în această instalație poate avea loc (cel puțin teoretic) o reacție de fuziune nucleară, în care se va forma tritiu. În acest caz, cantitatea de tritiu formată nu ar trebui să răspundă numai nevoilor instalației în sine, ci chiar să fie ceva mai mare, ceea ce va face posibilă furnizarea de noi instalații cu tritiu.

Acest concept de operare este cel care trebuie testat și implementat în reactorul ITER descris mai jos.

Neutronii ar trebui să încălzească carcasa din așa-numitele centrale pilot (care vor folosi materiale structurale relativ „obișnuite”) până la aproximativ 400 de grade. În viitor, este planificată crearea de instalații îmbunătățite cu o temperatură de încălzire a carcasei de peste 1000 de grade, care poate fi realizată prin utilizarea celor mai noi materiale de înaltă rezistență (cum ar fi compozitele cu carbură de siliciu). Căldura degajată în carcasă, ca în stațiile convenționale, este preluată de circuitul primar de răcire cu un lichid de răcire (care conține, de exemplu, apă sau heliu) și transferată în circuitul secundar, unde se produc vapori de apă și se furnizează turbinelor.

Principalul avantaj al fuziunii nucleare este că necesită doar o cantitate foarte mică de substanțe naturale ca combustibil.

Reacția de fuziune nucleară din plantele descrise poate elibera cantități enorme de energie, de zece milioane de ori mai mare decât căldura standard generată de reacțiile chimice convenționale (cum ar fi arderea combustibililor fosili). Spre comparație, menționăm că cantitatea de cărbune necesară pentru a asigura funcționarea unei centrale termice cu o capacitate de 1 gigawatt (GW) este de 10.000 de tone pe zi (zece vagoane de cale ferată), iar o centrală termonucleară de aceeași capacitate va consumați doar aproximativ 1 kg dintr-un amestec de D+ pe zi T.

Deuteriul este un izotop stabil al hidrogenului; în aproximativ una din 3350 de molecule de apă obișnuită, unul dintre atomii de hidrogen este înlocuit cu deuteriu (o moștenire moștenită de la Big Bang-ul Universului). Acest fapt facilitează organizarea unei producții destul de ieftine a cantității necesare de deuteriu din apă. Este mai dificil să se obțină tritiu, care este instabil (timp de înjumătățire este de aproximativ 12 ani, drept urmare conținutul său în natură este neglijabil), totuși, așa cum se arată mai sus, tritiul va fi produs chiar în interiorul instalației termonucleare în timpul funcționării. datorită reacţiei neutronilor cu litiul.

Astfel, combustibilul inițial pentru un reactor termonuclear este litiul și apa.

Litiul este un metal comun utilizat pe scară largă în aparatele de uz casnic (de exemplu, bateriile telefoanelor mobile). Centrala descrisă mai sus, chiar și cu o eficiență imperfectă, va putea produce 200.000 kWh de energie electrică, ceea ce este echivalent cu energia conținută în 70 de tone de cărbune. Cantitatea necesară de litiu este conținută într-o baterie de computer, iar cantitatea de deuteriu este conținută în 45 de litri de apă. Valoarea de mai sus corespunde consumului curent de energie electrică (în termeni de o persoană) în țările UE timp de 30 de ani. Însuși faptul că o cantitate atât de nesemnificativă de litiu poate asigura generarea unei asemenea cantități de energie electrică (fără emisii de CO 2 și fără cea mai mică poluare a atmosferei) este un argument suficient de puternic pentru dezvoltarea rapidă și viguroasă a cercetării privind dezvoltarea a energiei de fuziune (în ciuda tuturor dificultăților și problemelor) chiar și cu perspectiva pe termen lung a creării unui reactor termonuclear rentabil.

Deuteriul ar trebui să fie suficient pentru milioane de ani, iar rezervele de litiu ușor de extras sunt destul de suficiente pentru a satisface nevoile de sute de ani.

Chiar dacă rămânem fără litiu în roci, îl putem extrage din apă, de unde se găsește într-o concentrație suficient de mare (de 100 de ori mai mare decât a uraniului) pentru a-l face viabil din punct de vedere economic pentru mine.

Energia termonucleară nu numai că promite omenirii, în principiu, posibilitatea de a produce o cantitate imensă de energie în viitor (fără emisii de CO 2 și fără poluare atmosferică), dar are și o serie de alte avantaje.

1 ) Securitate internă ridicată.

Plasma folosita in instalatiile termonucleare are o densitate foarte mica (de circa un milion de ori mai mica decat densitatea atmosferei), drept urmare mediul de lucru al instalatiilor nu va contine niciodata energie suficienta pentru a produce incidente sau accidente grave.

În plus, încărcarea „combustibilului” trebuie efectuată în mod continuu, ceea ce facilitează oprirea funcționării acestuia, ca să nu mai vorbim de faptul că, în cazul unui accident și al unei schimbări bruște a condițiilor de mediu, „flacăra” termonucleară ar trebui să pur și simplu ieși afară.

Care sunt pericolele asociate cu energia de fuziune? În primul rând, este de remarcat faptul că, deși produsele de fuziune (heliu și neutroni) nu sunt radioactive, carcasa reactorului poate deveni radioactivă în timpul expunerii pe termen lung la neutroni.

În al doilea rând, tritiul este radioactiv și are un timp de înjumătățire relativ scurt (12 ani). Dar, deși volumul de plasmă folosit este semnificativ, datorită densității sale scăzute, acesta conține doar o cantitate foarte mică de tritiu (o greutate totală de aproximativ zece mărci poștale). De aceea

chiar și în cele mai dificile situații și accidente (distrugerea completă a carcasei și eliberarea întregului tritiu conținut în acesta, de exemplu, în timpul unui cutremur și al unui accident de avion într-o stație), doar o cantitate mică de combustibil va intra în mediu. , care nu va necesita evacuarea populației din așezările din apropiere.

2 ) Costul energiei.

Este de așteptat ca așa-numitul preț „intern” al energiei electrice primite (costul de producție în sine) să devină acceptabil dacă este de 75% din prețul deja existent pe piață. „Acceptabil” în acest caz înseamnă că prețul va fi mai mic decât prețul energiei produse folosind combustibili vechi de hidrocarburi. Costul „extern” (efecte secundare, impact asupra sănătății publice, climei, mediului etc.) va fi în esență zero.

Reactor Termonuclear Experimental Internațional ITER

Următorul pas principal este construirea unui reactor ITER menit să demonstreze însăși posibilitatea aprinderii plasmei și, pe această bază, obținerea unui câștig de energie de cel puțin zece ori (în raport cu energia cheltuită pentru încălzirea plasmei). Reactorul ITER va fi un dispozitiv experimental care nici măcar nu va fi echipat cu turbine pentru generarea energiei electrice și dispozitive pentru utilizarea acesteia. Scopul creării sale este de a studia condițiile care trebuie îndeplinite în timpul funcționării unor astfel de centrale electrice, precum și crearea pe această bază a unor centrale electrice reale, rentabile, care, aparent, ar trebui să depășească ITER ca dimensiune. Crearea de prototipuri reale de centrale de fuziune (adică centrale complet echipate cu turbine etc.) necesită rezolvarea următoarelor două probleme. În primul rând, este necesară continuarea dezvoltării de noi materiale (capabile să reziste la condiții de funcționare foarte dure în condițiile descrise) și testarea acestora în conformitate cu regulile speciale pentru echiparea sistemului IFMIF (International Fusion Irradiation Facility), descrise mai jos. În al doilea rând, există multe probleme pur tehnice de rezolvat și noi tehnologii care trebuie dezvoltate legate de control de la distanță, încălzire, proiectarea placajelor, ciclurile combustibilului etc. 2

Figura prezintă reactorul ITER, care depășește cea mai mare instalație JET de astăzi, nu numai în toate dimensiunile liniare (aproximativ de două ori), ci și în mărimea câmpurilor magnetice utilizate în acesta și a curenților care curg prin plasmă.

Scopul creării acestui reactor este de a demonstra capacitățile eforturilor combinate ale fizicienilor și inginerilor în proiectarea unei centrale termonucleare la scară largă.

Capacitatea instalatiei planificate de proiectanti este de 500 MW (cu consumul de energie la intrarea in sistem de doar circa 50 MW). 3

Uzina ITER este construită de un consorțiu care include UE, China, India, Japonia, Coreea de Sud, Rusia și SUA. Populația totală a acestor țări reprezintă aproximativ jumătate din populația totală a Pământului, așa că proiectul poate fi numit un răspuns global la o provocare globală. Principalele componente și ansambluri ale reactorului ITER au fost deja create și testate, iar construcția a început deja în orașul Cadarache (Franța). Lansarea reactorului este programată pentru 2020, iar producția de plasmă de deuteriu-tritiu - pentru 2027, deoarece punerea în funcțiune a reactorului necesită teste lungi și serioase pentru plasmă din deuteriu și tritiu.

Bobinele magnetice ale reactorului ITER au la bază materiale supraconductoare (care, în principiu, permit funcționarea continuă, cu condiția menținerii curentului din plasmă), așa că proiectanții speră să ofere un ciclu de lucru garantat de cel puțin 10 minute. Este clar că prezența bobinelor magnetice supraconductoare este esențial importantă pentru funcționarea continuă a unei centrale termonucleare reale. Bobinele supraconductoare au fost deja folosite în dispozitive precum Tokamak, dar nu au fost folosite anterior în instalații atât de mari, concepute pentru plasmă cu tritiu. În plus, instalația ITER va folosi și testa pentru prima dată diverse module de tip shell concepute să funcționeze în stații reale, unde nucleele de tritiu pot fi generate sau „recuperate”.

Scopul principal al construirii instalației este de a demonstra controlul cu succes al arderii plasmei și posibilitatea obținerii efective a energiei în dispozitive termonucleare la nivelul actual de dezvoltare tehnologică.

Dezvoltarea ulterioară în această direcție, desigur, va necesita multe eforturi pentru îmbunătățirea eficienței dispozitivelor, mai ales din punct de vedere al fezabilității lor economice, care este asociată cu studii serioase și îndelungate, atât asupra reactorului ITER, cât și asupra altor dispozitive. Dintre sarcinile stabilite, trebuie evidențiate următoarele trei:

1) Este necesar să se arate că nivelul existent de știință și tehnologie permite deja obținerea unui câștig de 10 ori în energie (comparativ cu cel cheltuit pentru menținerea procesului) într-un proces de fuziune nucleară controlată. Reacția trebuie să aibă loc fără apariția unor moduri instabile periculoase, fără supraîncălzire și deteriorare a materialelor de construcție și fără contaminarea plasmei cu impurități. Cu o putere de fuziune de ordinul a 50% din puterea de încălzire a plasmei, aceste obiective au fost deja atinse în experimente pe instalații mici, dar crearea reactorului ITER va face posibilă testarea fiabilității metodelor de control pe o instalație mult mai mare. care produce mult mai multă energie pentru o perioadă lungă de timp. Reactorul ITER este conceput pentru a testa și armoniza cerințele pentru un viitor reactor de fuziune, iar crearea lui este o sarcină foarte complexă și interesantă.

2) Este necesar să se studieze metode de creștere a presiunii în plasmă (amintim că viteza de reacție la o anumită temperatură este proporțională cu pătratul presiunii) pentru a preveni apariția unor regimuri instabile periculoase de comportament al plasmei. Succesul cercetărilor în această direcție va face posibilă fie asigurarea funcționării reactorului la o densitate mai mare a plasmei, fie reducerea cerințelor pentru puterea câmpurilor magnetice generate, ceea ce va reduce semnificativ costul energiei electrice produse de reactorul.

3) Testele ar trebui să confirme că funcționarea continuă a reactorului într-un mod stabil poate fi asigurată în mod realist (din punct de vedere economic și tehnic, această cerință pare a fi foarte importantă, dacă nu cea principală), iar lansarea instalația poate fi realizată fără costuri mari de energie. Cercetătorii și designerii sunt foarte încrezători că fluxul „continuu” de curent electromagnetic prin plasmă poate fi asigurat prin generarea acestuia în plasmă (datorită radiației de înaltă frecvență și injectării de atomi rapizi).

Lumea modernă se confruntă cu o provocare energetică foarte serioasă, care poate fi numită mai exact o „criză energetică incertă”.

În prezent, aproape toată energia consumată de omenire este creată prin arderea combustibililor fosili, iar soluția problemei poate fi asociată cu utilizarea energiei solare sau a energiei nucleare (crearea de reactoare cu neutroni rapizi etc.). Problema globală cauzată de creșterea populației țărilor în curs de dezvoltare și nevoia acestora de a îmbunătăți nivelul de trai și de a crește cantitatea de energie produsă nu poate fi rezolvată doar pe baza abordărilor luate în considerare, deși, desigur, orice încercare de a dezvolta metode alternative de energie. generația ar trebui încurajată.

Dacă nu există surprize majore și neașteptate în calea dezvoltării energiei termonucleare, atunci, sub rezerva programului de acțiuni rezonabil și ordonat elaborat, care (desigur, sub rezerva unei bune organizări a muncii și a unei finanțări suficiente) ar trebui să conducă la realizarea unui prototip de centrală termonucleară. În acest caz, în aproximativ 30 de ani, vom putea furniza pentru prima dată curent electric din aceasta la rețelele energetice, iar peste puțin mai mult de 10 ani va începe să funcționeze prima centrală termonucleară comercială. Este posibil ca în a doua jumătate a secolului nostru, energia de fuziune nucleară să înceapă să înlocuiască combustibilii fosili și, treptat, să înceapă să joace un rol din ce în ce mai important în furnizarea energiei omenirii la scară globală.

Pentru mult timp trudnopisaka a cerut să facă o postare despre un reactor de fuziune în construcție. Aflați detalii interesante despre tehnologie, aflați de ce acest proiect durează atât de mult să fie implementat. În sfârșit am primit materialul. Să facem cunoștință cu detaliile proiectului.

Cum a început totul. „Provocarea energetică” a apărut ca urmare a unei combinații a următorilor trei factori:

1. Omenirea consumă acum o cantitate imensă de energie.

Consumul actual de energie la nivel mondial este de aproximativ 15,7 terawati (TW). Împărțind această valoare la populația planetei, obținem aproximativ 2400 de wați de persoană, ceea ce poate fi ușor estimat și imaginat. Energia consumată de fiecare locuitor al Pământului (inclusiv copiii) corespunde funcționării non-stop a lămpilor electrice de 24 de sute de wați. Cu toate acestea, consumul acestei energii în întreaga planetă este foarte inegal, deoarece este foarte mare în mai multe țări și neglijabil în altele. Consumul (în ceea ce privește o persoană) este de 10,3 kW în SUA (una dintre valorile record), 6,3 kW în Federația Rusă, 5,1 kW în Marea Britanie etc., dar, pe de altă parte, este de doar 0,21 kW în Bangladesh (doar 2% din consumul de energie al SUA!).

2. Consumul mondial de energie crește dramatic.

Conform previziunilor Agenției Internaționale pentru Energie (2006), consumul mondial de energie ar trebui să crească cu 50% până în 2030. Țările dezvoltate, desigur, s-ar descurca bine fără energie suplimentară, dar această creștere este necesară pentru a scoate din sărăcie populația țărilor în curs de dezvoltare, unde 1,5 miliarde de oameni suferă de o lipsă acută de energie electrică.

3. În prezent, 80% din energia lumii este generată prin arderea combustibililor fosili(petrol, cărbune și gaz), a căror utilizare:
a) prezintă riscul unor schimbări catastrofale de mediu;
b) trebuie inevitabil să se termine într-o zi.

Din cele spuse, este clar că deja trebuie să ne pregătim pentru sfârșitul erei utilizării combustibililor fosili.

În prezent, centralele nucleare primesc pe scară largă energia eliberată în timpul reacțiilor de fisiune ale nucleelor ​​atomice. Crearea și dezvoltarea unor astfel de stații ar trebui încurajată în toate modurile posibile, cu toate acestea, trebuie avut în vedere că rezervele unuia dintre cele mai importante materiale pentru funcționarea lor (uraniu ieftin) pot fi, de asemenea, complet epuizate în următorii 50 de ani. ani. Posibilitățile energiei bazate pe fisiune nucleară pot (și ar trebui) să fie extinse semnificativ prin utilizarea unor cicluri energetice mai eficiente, care aproape pot dubla cantitatea de energie produsă. Pentru dezvoltarea energiei în această direcție, este necesar să se creeze reactoare pe toriu (așa-numitele reactoare de reproducere a toriu sau reactoare de reproducere), în care în timpul reacției se produce mai mult toriu decât uraniul original, în urma căruia cantitatea totală de energie primită pentru o anumită cantitate de substanță crește de 40 de ori. De asemenea, pare promițătoare crearea de generatoare de plutoniu cu neutroni rapidi, care sunt mult mai eficiente decât reactoarele cu uraniu și fac posibilă obținerea de 60 de ori mai multă energie. Poate că, pentru dezvoltarea acestor zone, va fi necesară dezvoltarea unor metode noi, nestandardizate, de obținere a uraniului (de exemplu, din apa de mare, care pare a fi cea mai accesibilă).

Centrale de fuziune

Figura prezintă o diagramă schematică (nu la scară) a dispozitivului și principiul de funcționare a unei centrale termonucleare. În partea centrală, există o cameră toroidală (în formă de gogoașă) cu un volum de ~2000 m3 umplută cu plasmă de tritiu-deuteriu (T-D) încălzită la o temperatură de peste 100 M°C. Neutronii produși în timpul reacției de fuziune (1) părăsesc „sticla magnetică” și cad în învelișul prezentat în figură cu o grosime de aproximativ 1 m.

În interiorul carcasei, neutronii se ciocnesc cu atomii de litiu, rezultând o reacție cu formarea tritiului:

neutron + litiu → heliu + tritiu

În plus, în sistem apar reacții concurente (fără formarea de tritiu), precum și multe reacții cu eliberarea de neutroni suplimentari, care apoi conduc și la formarea tritiului (în acest caz, eliberarea de neutroni suplimentari poate fi îmbunătățit semnificativ, de exemplu, prin introducerea de atomi de beriliu în coajă și plumb). Concluzia generală este că în această instalație poate avea loc (cel puțin teoretic) o reacție de fuziune nucleară, în care se va forma tritiu. În acest caz, cantitatea de tritiu formată nu ar trebui să răspundă numai nevoilor instalației în sine, ci chiar să fie ceva mai mare, ceea ce va face posibilă furnizarea de noi instalații cu tritiu. Acest concept de operare este cel care trebuie testat și implementat în reactorul ITER descris mai jos.

În plus, neutronii trebuie să încălzească învelișul din așa-numitele centrale pilot (care vor folosi materiale structurale relativ „obișnuite”) la o temperatură de aproximativ 400°C. În viitor, este planificată crearea de instalații îmbunătățite cu o temperatură de încălzire a carcasei de peste 1000°C, care poate fi realizată prin utilizarea celor mai noi materiale de înaltă rezistență (cum ar fi compozitele cu carbură de siliciu). Căldura degajată în carcasă, ca în stațiile convenționale, este preluată de circuitul primar de răcire cu un lichid de răcire (care conține, de exemplu, apă sau heliu) și transferată în circuitul secundar, unde se produc vapori de apă și se furnizează turbinelor.

1985 - Uniunea Sovietică a propus următoarea generație de centrală Tokamak, folosind experiența celor patru țări lider în crearea de reactoare termonucleare. Statele Unite ale Americii, împreună cu Japonia și Comunitatea Europeană, au înaintat o propunere pentru implementarea proiectului.

Franța construiește în prezent Reactorul Experimental Tokamak Internațional (ITER), descris mai jos, care va fi primul tokamak capabil să „aprindă” plasmă.

Cele mai avansate instalații de tip tokamak existente au atins de mult timp temperaturi de ordinul a 150 M°C, apropiate de cele necesare pentru funcționarea unei centrale de fuziune, dar reactorul ITER ar trebui să fie prima centrală electrică de mare amploare proiectată pentru mult timp. -operare pe termen. În viitor, va fi necesară îmbunătățirea semnificativă a parametrilor funcționării acestuia, ceea ce va necesita, în primul rând, o creștere a presiunii în plasmă, deoarece viteza de fuziune nucleară la o anumită temperatură este proporțională cu pătratul presiunea. Principala problemă științifică în acest caz este legată de faptul că atunci când presiunea din plasmă crește, apar instabilități foarte complexe și periculoase, adică moduri de funcționare instabile.

De ce avem nevoie de ea?

Principalul avantaj al fuziunii nucleare este că necesită doar o cantitate foarte mică de substanțe naturale ca combustibil. Reacția de fuziune nucleară din plantele descrise poate elibera cantități enorme de energie, de zece milioane de ori mai mare decât căldura standard generată de reacțiile chimice convenționale (cum ar fi arderea combustibililor fosili). Spre comparație, subliniem că cantitatea de cărbune necesară pentru exploatarea unei centrale termice cu o capacitate de 1 gigawatt (GW) este de 10.000 de tone pe zi (zece vagoane de cale ferată), iar o centrală de fuziune de aceeași capacitate va consuma doar aproximativ 1 kilogram de amestec D + T pe zi.

Deuteriul este un izotop stabil al hidrogenului; în aproximativ una din 3350 de molecule de apă obișnuită, unul dintre atomii de hidrogen este înlocuit cu deuteriu (o moștenire moștenită de la Big Bang). Acest fapt facilitează organizarea unei producții destul de ieftine a cantității necesare de deuteriu din apă. Este mai dificil să obțineți tritiu, care este instabil (timp de înjumătățire este de aproximativ 12 ani, drept urmare conținutul său în natură este neglijabil), totuși, așa cum se arată mai sus, tritiul va apărea direct în interiorul instalației termonucleare în timpul funcționării, datorită reacţiei neutronilor cu litiul.

Astfel, combustibilul inițial pentru un reactor termonuclear este litiul și apa. Litiul este un metal comun utilizat pe scară largă în aparatele de uz casnic (baterii de telefoane mobile etc.). Centrala descrisă mai sus, chiar și cu o eficiență imperfectă, va putea produce 200.000 kWh de energie electrică, ceea ce este echivalent cu energia conținută în 70 de tone de cărbune. Cantitatea necesară de litiu este conținută într-o baterie de computer, iar cantitatea de deuteriu este conținută în 45 de litri de apă. Valoarea de mai sus corespunde consumului curent de energie electrică (în termeni de o persoană) în țările UE timp de 30 de ani. Însuși faptul că o cantitate atât de nesemnificativă de litiu poate asigura generarea unei asemenea cantități de energie electrică (fără emisii de CO2 și fără cea mai mică poluare a atmosferei) este un argument destul de serios pentru dezvoltarea cea mai rapidă și mai viguroasă a energiei termonucleare (în ciuda toate dificultățile și problemele) și chiar fără încredere sută la sută în succesul unei astfel de cercetări.

Deuteriul ar trebui să reziste milioane de ani, iar rezervele de litiu ușor de extras sunt destul de suficiente pentru a satisface nevoile de sute de ani. Chiar dacă rămânem fără litiu în roci, îl putem extrage din apă, de unde se găsește într-o concentrație suficient de mare (de 100 de ori mai mare decât a uraniului) pentru a-l face viabil din punct de vedere economic pentru mine.

Un reactor termonuclear experimental (International thermonuclear experimental reactor) este în curs de construire în apropierea orașului Cadarache din Franța. Sarcina principală a proiectului ITER este implementarea unei reacții de fuziune termonucleară controlată la scară industrială.

Pe unitatea de greutate a combustibilului termonuclear, se obține de aproximativ 10 milioane de ori mai multă energie decât prin arderea aceleiași cantități de combustibil organic și de aproximativ o sută de ori mai mult decât prin fisiunea nucleelor ​​de uraniu în reactoarele centralelor nucleare care funcționează în prezent. Dacă calculele oamenilor de știință și ale designerilor sunt justificate, acest lucru va oferi omenirii o sursă inepuizabilă de energie.

Prin urmare, o serie de țări (Rusia, India, China, Coreea, Kazahstan, SUA, Canada, Japonia, țările UE) și-au unit eforturile pentru a crea Reactorul Internațional de Cercetare Termonuclear - un prototip de noi centrale electrice.

ITER este o instalație care creează condiții pentru sinteza atomilor de hidrogen și tritiu (un izotop al hidrogenului), având ca rezultat formarea unui nou atom - atomul de heliu. Acest proces este însoțit de un val uriaș de energie: temperatura plasmei în care are loc reacția termonucleară este de aproximativ 150 de milioane de grade Celsius (pentru comparație, temperatura nucleului Soarelui este de 40 de milioane de grade). În acest caz, izotopii se ard, practic nu lăsă deșeuri radioactive.
Schema de participare la proiectul internațional prevede furnizarea de componente ale reactorului și finanțarea construcției acestuia. În schimb, fiecare dintre țările participante primește acces deplin la toate tehnologiile pentru crearea unui reactor termonuclear și la rezultatele tuturor lucrărilor experimentale la acest reactor, care vor servi drept bază pentru proiectarea reactoarelor termonucleare de putere în serie.

Reactorul, bazat pe principiul fuziunii termonucleare, nu are radiații radioactive și este complet sigur pentru mediu. Poate fi localizat aproape oriunde în lume, iar apa obișnuită servește drept combustibil pentru ea. Construcția ITER ar trebui să dureze aproximativ zece ani, după care se preconizează că reactorul va fi folosit timp de 20 de ani.

Se poate face clic 4000 px

Interesele Rusiei în Consiliul Organizației Internaționale pentru Construcția Reactorului Termonuclear ITER în următorii ani vor fi reprezentate de membru corespondent al Academiei Ruse de Științe Mihail Kovalchuk, director al Institutului Kurchatov, al Institutului de Cristalografie al Academiei Ruse. de Științe și secretar științific al Consiliului Prezidențial pentru Știință, Tehnologie și Educație. Kovalchuk îl va înlocui temporar pe academicianul Yevgeny Velikhov, care a fost ales președinte al Consiliului Internațional al ITER pentru următorii doi ani și nu are dreptul de a combina această funcție cu atribuțiile de reprezentant oficial al unei țări participante.

Costul total al construcției este estimat la 5 miliarde de euro, iar aceeași sumă va fi necesară pentru funcționarea de probă a reactorului. Acțiunile Indiei, Chinei, Coreei, Rusiei, SUA și Japoniei reprezintă fiecare aproximativ 10 la sută din valoarea totală, 45 la sută fiind reprezentate de țările Uniunii Europene. Cu toate acestea, în timp ce statele europene nu s-au convenit asupra modului exact de repartizare a costurilor între ele. Din acest motiv, începerea construcției a fost amânată pentru aprilie 2010. În ciuda unei alte întârzieri, oamenii de știință și oficialii implicați în crearea ITER spun că vor putea finaliza proiectul până în 2018.

Puterea termonucleară estimată a ITER este de 500 de megawați. Părțile individuale ale magneților ating o greutate de 200 până la 450 de tone. Pentru răcirea ITER, vor fi necesari 33.000 de metri cubi de apă pe zi.

În 1998, SUA a încetat să-și mai finanțeze participarea la proiect. După ce republicanii au ajuns la putere în țară și au început pane de curent în California, administrația Bush a anunțat o creștere a investițiilor în energie. Statele Unite nu intenționau să participe la proiectul internațional și erau angajate în propriul proiect termonuclear. La începutul anului 2002, consilierul tehnologic al președintelui Bush, John Marburger III, a anunțat că SUA s-au răzgândit și intenționează să revină la proiect.

Din punct de vedere al numărului de participanți, proiectul este comparabil cu un alt proiect științific internațional major - Stația Spațială Internațională. Costul ITER, care a ajuns anterior la 8 miliarde de dolari, s-a ridicat apoi la mai puțin de 4 miliarde. Ca urmare a retragerii Statelor Unite, s-a decis reducerea puterii reactorului de la 1,5 GW la 500 MW. În consecință, prețul proiectului a „slăbit”.

În iunie 2002, în capitala Rusiei a avut loc simpozionul „Zilele ITER la Moscova”. S-au discutat problemele teoretice, practice și organizatorice ale renașterii proiectului, al cărui succes poate schimba soarta omenirii și îi poate oferi un nou tip de energie, din punct de vedere al eficienței și economiei comparabile doar cu energia solară.

În iulie 2010, reprezentanții țărilor participante la proiectul reactorului termonuclear internațional ITER și-au aprobat bugetul și timpul de construcție la o ședință extraordinară desfășurată la Cadarache, Franța. .

La ultima ședință extraordinară, participanții la proiect au aprobat data începerii primelor experimente cu plasmă - 2019. Testele complete sunt planificate pentru martie 2027, deși managementul proiectului a cerut personalului tehnic să încerce să optimizeze procesul și să înceapă testele în 2026. Participanții la întâlnire au decis și asupra costurilor pentru construcția reactorului, cu toate acestea, sumele planificate a fi cheltuite pentru crearea instalației nu au fost dezvăluite. Potrivit informațiilor primite de editorul portalului ScienceNOW de la o sursă anonimă, până în momentul în care vor începe experimentele, costul proiectului ITER ar putea fi de 16 miliarde de euro.

Întâlnirea de la Cadarache a fost și prima zi oficială de lucru pentru noul director al proiectului, fizicianul japonez Osamu Motojima. Înaintea lui, proiectul a fost condus de japonezul Kaname Ikeda încă din 2005, care dorea să părăsească postul imediat după aprobarea bugetului și a timpului de construcție.

Reactorul de fuziune ITER este un proiect comun al Uniunii Europene, Elveția, Japonia, SUA, Rusia, Coreea de Sud, China și India. Ideea creării ITER a fost luată în considerare încă din anii 80 ai secolului trecut, totuși, din cauza dificultăților financiare și tehnice, costul proiectului este în continuă creștere, iar data de începere a construcției este amânată constant. În 2009, experții se așteptau ca lucrările la crearea reactorului să înceapă în 2010. Ulterior, această dată a fost mutată, iar mai întâi 2018 și apoi 2019 au fost numite ca ora de lansare a reactorului.

Reacțiile de fuziune sunt reacții de fuziune ale nucleelor ​​izotopilor ușori cu formarea unui nucleu mai greu, care sunt însoțite de o eliberare uriașă de energie. În teorie, reactoarele de fuziune pot produce multă energie la costuri reduse, dar în prezent oamenii de știință cheltuiesc mult mai multă energie și bani pentru a începe și a menține o reacție de fuziune.

Fuziunea este o modalitate ieftină și ecologică de a produce energie. De miliarde de ani, fuziunea termonucleară necontrolată are loc pe Soare - heliul se formează din izotopul greu al hidrogenului deuteriu. Aceasta eliberează o cantitate enormă de energie. Cu toate acestea, oamenii de pe Pământ nu au învățat încă să controleze astfel de reacții.

Izotopii de hidrogen vor fi utilizați drept combustibil în reactorul ITER. În timpul unei reacții termonucleare, energia este eliberată atunci când atomii ușori se combină pentru a forma alții mai grei. Pentru a realiza acest lucru, este necesar să încălziți gazul la o temperatură de peste 100 de milioane de grade - mult mai mare decât temperatura din centrul Soarelui. Gazul la această temperatură se transformă în plasmă. În același timp, atomii de izotop de hidrogen se contopesc, transformându-se în atomi de heliu cu eliberarea unui număr mare de neutroni. O centrală electrică care funcționează pe acest principiu va folosi energia neutronilor moderată de un strat de materie densă (litiu).

De ce a durat atât de mult crearea instalațiilor termonucleare?

De ce nu s-au creat încă instalații atât de importante și valoroase, despre avantajele cărora se discută de aproape jumătate de secol? Există trei motive principale (discutate mai jos), primul dintre care poate fi numit extern sau public, iar celelalte două - interne, adică datorită legilor și condițiilor de dezvoltare a energiei termonucleare în sine.

1. Multă vreme, s-a crezut că problema utilizării practice a energiei de fuziune nu necesită decizii și acțiuni urgente, deoarece în anii 80 ai secolului trecut, sursele de combustibili fosili păreau inepuizabile, iar problemele de mediu și schimbările climatice nu erau. preocupă publicul. În 1976, Comitetul consultativ pentru energie de fuziune din cadrul Departamentului de Energie al SUA a încercat să estimeze momentul de cercetare și dezvoltare și construcția unei centrale electrice de fuziune demonstrative în cadrul diferitelor opțiuni de finanțare a cercetării. În același timp, s-a dovedit că volumul finanțării anuale pentru cercetare în această direcție este complet insuficient și, menținând nivelul de credite existent, realizarea de instalații termonucleare nu va avea niciodată succes, întrucât fondurile alocate nici măcar nu corespund. la nivelul minim, critic.

2. Un obstacol mai serios în calea dezvoltării cercetării în acest domeniu este faptul că o instalație termonucleară de tipul în discuție nu poate fi creată și demonstrată la scară mică. Din explicațiile prezentate mai jos, va deveni clar că fuziunea termonucleară necesită nu numai confinarea magnetică a plasmei, ci și încălzirea suficientă a acesteia. Raportul dintre energia cheltuită și primită crește cel puțin proporțional cu pătratul dimensiunilor liniare ale instalației, drept urmare capacitățile și avantajele științifice și tehnice ale instalațiilor termonucleare pot fi testate și demonstrate numai la stații destul de mari, cum ar fi ca reactorul ITER menționat mai sus. Societatea pur și simplu nu era pregătită să finanțeze proiecte atât de mari până când nu a existat suficientă încredere în succes.

3. Dezvoltarea energiei termonucleare a fost însă foarte complexă (în ciuda finanțării insuficiente și a dificultăților în alegerea centrelor pentru crearea instalațiilor JET și ITER), s-au înregistrat progrese clare în ultimii ani, deși încă nu a fost creată o stație de funcționare.

Lumea modernă se confruntă cu o provocare energetică foarte serioasă, care poate fi numită mai exact o „criză energetică incertă”. Problema este legată de faptul că rezervele de combustibili fosili se pot epuiza în a doua jumătate a acestui secol. Mai mult, arderea combustibililor fosili poate duce la necesitatea captării și „stocării” cumva a dioxidului de carbon eliberat în atmosferă (programul CCS menționat mai sus) pentru a preveni schimbările serioase ale climei planetei.

În prezent, aproape toată energia consumată de omenire este creată prin arderea combustibililor fosili, iar soluția problemei poate fi asociată cu utilizarea energiei solare sau a energiei nucleare (crearea de reactoare de reproducere rapidă etc.). Problema globală cauzată de creșterea populației țărilor în curs de dezvoltare și nevoia acestora de a îmbunătăți nivelul de trai și de a crește cantitatea de energie produsă nu poate fi rezolvată doar pe baza abordărilor luate în considerare, deși, desigur, orice încercare de a dezvolta metode alternative de energie. generația ar trebui încurajată.

De altfel, avem o gamă mică de strategii comportamentale și dezvoltarea energiei termonucleare este extrem de importantă, deși nu există garanția succesului. Financial Times (din 25 ianuarie 2004) a scris despre asta:

Să sperăm că nu vor exista surprize majore și neașteptate în calea dezvoltării energiei termonucleare. În acest caz, în aproximativ 30 de ani, vom putea furniza pentru prima dată curent electric din aceasta la rețelele energetice, iar peste puțin mai mult de 10 ani va începe să funcționeze prima centrală termonucleară comercială. Este posibil ca în a doua jumătate a secolului nostru, energia fuziunii nucleare să înceapă să înlocuiască combustibilii fosili și, treptat, să înceapă să joace un rol din ce în ce mai important în furnizarea energiei omenirii la scară globală.

Nu există nicio garanție absolută că sarcina de a crea energie termonucleară (ca o sursă eficientă și pe scară largă de energie pentru întreaga omenire) va fi îndeplinită cu succes, dar probabilitatea de succes în această direcție este destul de mare. Având în vedere potențialul uriaș al centralelor termonucleare, toate costurile proiectelor pentru dezvoltarea lor rapidă (și chiar accelerată) pot fi considerate justificate, mai ales că aceste investiții par foarte modeste pe fondul unei monstruoase piețe mondiale de energie (4 trilioane de dolari pe an8). ). Satisfacerea nevoilor omenirii in energie este o problema foarte serioasa. Pe măsură ce combustibilii fosili devin din ce în ce mai puțin disponibili (în plus, utilizarea lor devine nedorită), situația se schimbă și pur și simplu nu ne putem permite să nu dezvoltăm puterea de fuziune.

La întrebarea „Când va apărea energia termonucleară?” Lev Artsimovici (un pionier recunoscut și lider al cercetării în acest domeniu) a răspuns odată că „va fi creat atunci când va deveni cu adevărat necesar pentru omenire”

ITER va fi primul reactor de fuziune care va genera mai multă energie decât consumă. Oamenii de știință măsoară această caracteristică cu un simplu factor pe care îl numesc „Q”. Dacă ITER face posibilă atingerea tuturor obiectivelor științifice stabilite, atunci va produce de 10 ori mai multă energie decât consumă. Ultimul dispozitiv construit, „Joint European Tor” în Anglia, este un prototip de reactor de fuziune mai mic, care a atins un Q de aproape 1 în etapa finală a cercetării științifice, ceea ce înseamnă că a generat exact la fel de multă putere cât a consumat. ITER va depăși acest lucru demonstrând crearea de energie din fuziune și obținând o valoare Q de 10. Ideea este de a genera 500 MW cu un consum de energie de aproximativ 50 MW. Astfel, unul dintre obiectivele științifice ale ITER este de a demonstra că poate fi atinsă o valoare Q de 10.

Un alt obiectiv științific este ca ITER să aibă un timp de „ardere” foarte lung - un puls cu o durată crescută de până la o oră. ITER este un reactor experimental de cercetare care nu poate produce energie în mod continuu. Când ITER începe să funcționeze, acesta va fi pornit timp de o oră, după care va trebui să fie oprit. Acest lucru este important pentru că până acum dispozitivele standard pe care le-am creat au putut avea un timp de ardere de câteva secunde sau chiar zecimi de secundă - acesta este maximul. „Torul european comun” și-a atins valoarea Q de 1 cu un timp de ardere de aproximativ două secunde cu o lungime a pulsului de 20 de secunde. Dar un proces care durează câteva secunde nu este cu adevărat permanent. Prin analogie cu pornirea motorului unei mașini: pornirea motorului pentru o perioadă scurtă de timp și apoi oprirea acestuia nu este funcționarea reală a mașinii. Doar atunci când conduceți mașina timp de o jumătate de oră, aceasta va intra într-un mod permanent de funcționare și va demonstra că o astfel de mașină poate fi condusă cu adevărat.

Adică din punct de vedere tehnic și științific, ITER va oferi o valoare Q de 10 și un timp de ardere sporit.

Programul de fuziune termonucleară are un caracter cu adevărat internațional, larg. Oamenii mizează deja pe succesul ITER și se gândesc la următorul pas - crearea unui prototip de reactor termonuclear industrial numit DEMO. Pentru a-l construi, este necesar ca ITER să funcționeze. Trebuie să ne atingem obiectivele științifice, pentru că asta va însemna că ideile pe care le propunem sunt destul de fezabile. Cu toate acestea, sunt de acord că ar trebui să te gândești mereu la ce se va întâmpla în continuare. În plus, în timpul funcționării ITER timp de 25-30 de ani, cunoștințele noastre se vor aprofunda și extinde treptat și vom putea să ne conturăm mai precis următorul pas.

Într-adevăr, nu există nicio dispută dacă ITER ar trebui să fie exact un tokamak. Unii savanți au pus întrebarea cu totul diferit: ar trebui să existe ITER? Experții din diferite țări, care își dezvoltă propriile proiecte termonucleare, nu atât de mari, susțin că un reactor atât de mare nu este deloc necesar.

Cu toate acestea, opinia lor nu merită să fie considerată autoritară. Fizicienii care lucrează cu capcane toroidale de câteva decenii au fost implicați în crearea ITER. Proiectarea reactorului termonuclear experimental din Karadash sa bazat pe toate cunoștințele acumulate în cursul experimentelor pe zeci de tokamak-uri precursori. Și aceste rezultate indică faptul că reactorul trebuie să aibă un tokamak și unul mare.

JET În acest moment, cel mai de succes tokamak poate fi considerat JET, construit de UE în orașul britanic Abingdon. Acesta este cel mai mare dintre reactoarele de tip tokamak create până în prezent, raza mare a torului de plasmă este de 2,96 metri. Puterea reacției termonucleare ajunge deja la peste 20 de megawați cu un timp de reținere de până la 10 secunde. Reactorul returnează aproximativ 40% din energia investită în plasmă.

Fizica plasmei este cea care determină echilibrul energetic”, a declarat Igor Semenov pentru Infox.ru. Profesor asociat la Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova a descris ce este un bilanț energetic cu un exemplu simplu: „Cu toții am văzut cum arde un foc. De fapt, nu arde lemne de foc, ci gaze. Lanțul energetic de acolo este următorul: gazul arde, lemnul de foc se încălzește, lemnul de foc se evaporă, gazul arde din nou. Prin urmare, dacă aruncăm apă în foc, vom prelua brusc energie din sistem pentru tranziția de fază a apei lichide într-o stare de vapori. Balanța va deveni negativă, focul se va stinge. Există o altă modalitate - putem pur și simplu să luăm și să răspândim firebrands în spațiu. Se va stinge și focul. Același lucru este valabil și pentru reactorul de fuziune pe care îl construim. Dimensiunile sunt alese astfel încât să creeze un bilanț energetic pozitiv adecvat pentru acest reactor. Suficient pentru a construi un adevărat TNPP în viitor, rezolvând în această etapă experimentală toate problemele care în prezent rămân nerezolvate.”

Dimensiunile reactorului s-au schimbat odată. Acest lucru s-a întâmplat la începutul secolului 20-21, când Statele Unite s-au retras din proiect, iar membrii rămași și-au dat seama că bugetul ITER (la vremea aceea era estimat la 10 miliarde de dolari SUA) era prea mare. Fizicienii și inginerii au fost obligați să reducă costul instalației. Și acest lucru ar putea fi făcut doar în detrimentul dimensiunii. „Reproiectarea” ITER a fost condusă de fizicianul francez Robert Aymar, care lucrase anterior la tokamak-ul francez Tore Supra din Karadash. Raza exterioară a torului plasmei a fost redusă de la 8,2 metri la 6,3 metri. Cu toate acestea, riscurile asociate cu reducerea dimensiunilor au fost oarecum compensate de câțiva magneți supraconductori suplimentari, care au făcut posibilă implementarea regimului de izolare a plasmei descoperit și explorat atunci.

sursă
http://ehorussia.com
http://oko-planet.su

10:14 a.m. - Reactor Termonuclear Experimental Internațional ITER

Locul de construcție al reactorului de fuziune ITER în octombrie 2016. Reactorul însuși va fi acolo în centru, unde se află cercul cu macaraua.

Deci, aceasta este prima postare cu o înregistrare și o scurtă descriere a ceea ce am discutat în rubrica mea despre Ploaie de argint. Subiectul emisiunii de ieri a fost energia termonucleară și cea mai scumpă instalație științifică din lume - ITER.

Deci, ce este ITER?
ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) este un reactor termonuclear experimental internațional. Este construit prin eforturile a zeci de țări din centrul nuclear francez Cadarache. Planificarea acestuia a început în anii 1980, proiectul a fost dezvoltat între 1992 și 2007, construcția a început în 2009. Prima plasmă este de așteptat să fie primită în 2025, iar finalizarea finală și atingerea parametrilor maximi de lucru planificați conform proiectului va fi în jurul anului 2035. De ce este acest lucru important și interesant? În primul rând, ITER este cea mai scumpă și complexă unitate științifică și experimentală din lume. Costul său este deja estimat la peste 20 de miliarde de euro. Large Hadron Collider, spre comparație, a costat 6 miliarde de euro și a durat 7 ani să fie construit. În al doilea rând, ITER este cel mai important lucru care se face acum pentru dezvoltarea energiei termonucleare, care poate rezolva toate problemele energetice ale omenirii în viitor. Scopul instalației este de a demonstra posibilitatea fuziunii termonucleare controlate cu capacități la scară industrială și de a acumula experiență pentru construcția primei centrale termonucleare. Deci, ITER în sine nu va genera încă energie electrică.

Într-un reactor termonuclear, spre deosebire de un reactor atomic convențional, nu se folosește reacția de fisiune a nucleelor ​​grele de uraniu sau plutoniu, ci reacția de fuziune a nucleelor ​​ușoare de heliu din izotopii hidrogenului - deuteriu și tritiu. O reacție similară de fuziune are loc în Soare, astfel încât energia solară și eoliană „alternativă” este într-un fel o utilizare indirectă a energiei termonucleare a stelei noastre.

În același timp, este foarte dificil să se creeze o reacție de fuziune termonucleară controlată. Ei au învățat cum să producă o reacție termonucleară necontrolată pe pământ - sub formă de bombe termonucleare cu hidrogen, cele mai puternice dintre cele create de om. Dar în scopuri pașnice nu poate fi folosit încă. Există mai multe dificultăți aici. În primul rând, reacția de fuziune necesită o temperatură ridicată. Este necesar să se disperseze și să se ciocnească două nuclee ușoare cu aceeași sarcină pozitivă, care la viteze mai mici se vor respinge pur și simplu. Prin urmare, temperatura Soarelui ajunge la 15 milioane de grade, iar în reactorul ITER vor fi și mai multe - 150 de milioane de grade.

Substanța la o astfel de temperatură există doar sub formă de plasmă - a patra stare agregată a materiei după solid, lichid și gazos, unde nu mai există atomi, ci doar particule încărcate separate - nuclee, protoni și electroni. Prin urmare, a doua dificultate a unei instalații termonucleare este reținerea acestei plasme în interiorul reactorului. Niciun material nu poate rezista la contactul cu această plasmă, așa că va trebui să fie ținută nu de materie, ci de un câmp magnetic. Dacă dați câmpului o formă închisă, atunci particulele încărcate vor fi în interiorul acestuia. Cu toate acestea, este chiar imposibil din punct de vedere teoretic să se creeze un câmp magnetic sferic închis (datorită teoremei pieptănării ariciului), așa că a fost propus un câmp în formă de tor pentru a conține plasma. Covrigi, cu alte cuvinte. Și a fost inventat și implementat pentru prima dată de oamenii de știință sovietici. Prin urmare, numele unui astfel de design - Tokamak (Cameră toroidală cu bobine magnetice), a intrat în lumea științei din limba rusă. ITER va fi cel mai mare și mai puternic tokamak din lume, deși există deja peste 300 de tokamak pe planetă.

Ei bine, și încă o dificultate - pentru a crea câmpul magnetic necesar, sunt necesari magneți supraconductori uriași, răciți de heliu lichid la temperaturi sub -270 de grade Celsius. Deci, se dovedește că un tokamak este un dispozitiv în care, într-un vid complet (deoarece în afară de combustibil, deuteriu și tritiu, nu sunt permise impurități de gaz înăuntru), va avea loc o reacție în interiorul bobinelor cu o temperatură în minus la o temperatură de 150 de milioane. grade. Acesta este sandvișul fierbinte. Mai precis, un bagel.

Mărimea și complexitatea instalației pot fi estimate din această diagramă.

Dar care este dimensiunea reală a acelor inele de magnet din care va fi asamblată camera tokamak prezentată în diagrama de mai sus. Mai multe fotografii interesante.

Citiți mai multe despre fizica tokamakului și a dispozitivului său pe degete aici.

Ar fi dificil chiar și pentru cele mai dezvoltate țări să realizeze singure un astfel de proiect. Datorită complexității instalării, a fost necesară combinarea cunoștințelor și experienței tuturor țărilor implicate în cercetarea fuziunii. Proiectul ITER implică Uniunea Europeană unită, SUA, Rusia, Japonia, Coreea de Sud, China și India. Mai târziu, Kazahstanul i s-a alăturat, iar recent chiar Iranul. Cineva investește în proiect cu bani, iar cineva sub formă de echipamente de construcție. Rusia, de exemplu, construiește multe componente importante, așa cum se arată în imaginea de mai jos. Și puteți citi mai multe despre participarea Rusiei pe site-ul web al centrului de proiecte rus ITER.

Părți ale designului ITER, care sunt fabricate în Rusia. Valoarea lor este de câteva miliarde de euro.

Combinarea eforturilor este benefică pentru toată lumea - investind partea lor, țările obțin apoi acces la toate informațiile obținute la instalația pilot. Energia termonucleară poate deveni într-adevăr proprietatea întregii omeniri. Un alt motiv posibil pentru implementarea proiectului ca o cooperare internațională este partajarea riscurilor. Este încă foarte departe de apariția instalațiilor comerciale (ITER în sine nici măcar nu va genera energie, după el următorul reactor DEMO o va face), toată lumea înțelege acest lucru și este neprofitabil să faci singur un experiment atât de costisitor. Țările, în linii mari, investesc în viitorul îndepărtat și mențin potențialul științific în domeniul energiei termonucleare, dar în același timp împărtășesc riscurile ca produsul să nu apară curând și nu în forma în care poate fi utilizat.

Deși eram angajat în studiul energiei nucleare, dar un reactor termonuclear este un subiect atât de separat și departe de centralele nucleare tradiționale, încât abia acum m-am afundat suficient de adânc în el. Acum mi se pare că din punct de vedere tehnic se va rezolva problema utilizării pașnice a energiei termonucleare controlate. Atât de mult va fi solicitat până la momentul creației și când exact se va întâmpla acest lucru este încă greu de spus.

ITER (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor, „International Experimental Thermonuclear Reactor”) este un proiect științific și tehnic la scară largă, care vizează construirea primului reactor termonuclear experimental internațional.

Implementat de șapte parteneri principali (Uniunea Europeană, India, China, Republica Coreea, Rusia, SUA, Japonia) în Cadarache (regiunea Provence-Alpi-Coasta de Azur, Franța). ITER se bazează pe instalația tokamak (numită după primele litere: cameră toroidală cu bobine magnetice), care este considerat cel mai promițător dispozitiv pentru fuziunea termonucleară controlată. Primul tokamak a fost construit în Uniunea Sovietică în 1954.

Scopul proiectului este de a demonstra că energia de fuziune poate fi utilizată la scară industrială. ITER ar trebui să genereze energie prin reacția de fuziune cu izotopi grei de hidrogen la o temperatură de peste 100 de milioane de grade.

Se presupune că 1 g de combustibil (un amestec de deuteriu și tritiu), care va fi folosit în instalație, va oferi aceeași cantitate de energie ca 8 tone de ulei. Puterea termonucleară estimată a ITER este de 500 MW.

Experții spun că un reactor de acest tip este mult mai sigur decât centralele nucleare (CNP) actuale, iar apa de mare îi poate furniza combustibil în cantități aproape nelimitate. Astfel, implementarea cu succes a ITER va oferi o sursă inepuizabilă de energie curată.

Istoricul proiectului

Conceptul de reactor a fost dezvoltat la Institutul de Energie Atomică. I.V. Kurchatov. În 1978, URSS a prezentat ideea implementării unui proiect la Agenția Internațională pentru Energie Atomică (AIEA). Un acord privind implementarea proiectului a fost ajuns în 1985 la Geneva în timpul negocierilor dintre URSS și SUA.

Programul a fost ulterior aprobat de AIEA. În 1987, proiectul a primit numele actual, în 1988 a fost înființat organismul de conducere, Consiliul ITER. În 1988-1990. Oamenii de știință și inginerii sovietici, americani, japonezi și europeni au efectuat un studiu conceptual al proiectului.

La 21 iulie 1992, la Washington, UE, Rusia, SUA și Japonia au semnat un acord privind dezvoltarea proiectului tehnic ITER, care a fost finalizat în 2001. În 2002-2005. Coreea de Sud, China și India s-au alăturat proiectului. Acordul privind construcția primului reactor termonuclear experimental internațional a fost semnat la Paris la 21 noiembrie 2006.

Un an mai târziu, pe 7 noiembrie 2007, pe șantierul ITER a fost semnat un acord, conform căruia reactorul va fi amplasat în Franța, la centrul nuclear Cadarache de lângă Marsilia. Centrul de control și procesare a datelor va fi situat în Naka (prefectura Ibaraki, Japonia).

Pregătirea șantierului în Cadarache a început în ianuarie 2007, iar construcția la scară largă a început în 2013. Complexul va fi amplasat pe o suprafață de 180 de hectare. Reactorul cu o înălțime de 60 m și o masă de 23 de mii de tone va fi amplasat pe un șantier de 1 km lungime și 400 m lățime. Lucrările la construcția sa sunt coordonate de Organizația Internațională ITER, înființată în octombrie 2007.

Costul proiectului este estimat la 15 miliarde de euro, din care UE (prin Euratom) reprezintă 45,4%, iar alți șase participanți (inclusiv Federația Rusă) contribuie cu 9,1% fiecare. Din 1994, Kazahstanul participă și el la proiect sub cota rusă.

Elementele reactorului vor fi livrate cu nave pe coasta mediteraneană a Franței și de acolo transportate cu rulote speciale în zona Cadarache. În acest scop, în 2013, tronsoane de drumuri existente au fost reutilate semnificativ, au fost consolidate poduri, au fost construite noi treceri și drumuri cu suprafață deosebit de puternică. În perioada 2014-2019, cel puțin trei duzini de autotrenuri super-grele ar trebui să treacă de-a lungul drumului armat.

Sistemele de diagnosticare cu plasmă pentru ITER vor fi dezvoltate la Novosibirsk. Un acord în acest sens a fost semnat la 27 ianuarie 2014 de directorul Organizației Internaționale ITER, Osamu Motojima, și de șeful Agenției Naționale pentru ITER din Federația Rusă, Anatoly Krasilnikov.

Dezvoltarea complexului de diagnostic în cadrul noului acord se realizează pe baza Institutului Fizico-Tehnic. A. F. Ioffe al Academiei Ruse de Științe.

Este de așteptat ca reactorul să fie pus în funcțiune în 2020, primele reacții de fuziune nucleară urmând să fie efectuate pe el nu mai devreme de 2027. În 2037, este planificată finalizarea părții experimentale a proiectului și până în 2040 trecerea la generare de energie electrică. Conform previziunilor preliminare ale experților, versiunea industrială a reactorului va fi gata nu mai devreme de 2060, iar o serie de reactoare de acest tip pot fi create abia până la sfârșitul secolului XXI.