ITER yadro sintezi loyihasida Yevropa va Yaponiyaning muhim hissalari

ITER yadro sintezi loyihasi magnit qamrov uchun zarur bo'lgan 19 ta toroidal maydon coil'larining tugatilishi bilan katta yutuqqa erishdi. Ikki o'n yillik davr mobaynida ko'p millatli sa'y-harakatlar orqali ishlab chiqarilgan bu komponentlar toza va mo'l-ko'l energiya manbaini yaratishda muhim qadamdir. Loyiha 30 dan ortiq mamlakat va ko'plab yuqori texnologiyali kompaniyalarni o'z ichiga oladi, bu esa xalqaro hamkorlik va texnologik innovatsiyalarni namoyish etadi.

Uch qit'ada ikki o'n yillik dizayn, ishlab chiqarish, tayyorlash va yig'ishdan so'ng, ITER yadro sintezi loyihasi Yaponiya va Yevropadan kelgan ulkan toroidal maydon coil'larining tugatilishi va yetkazib berilishini nishonlaydi.

Marosimda Yaponiyaning Ta'lim, Madaniyat, Sport, Fan va Texnologiyalar vaziri Masahito Moriyama hamda Italiya Atrof-muhit va Energiya xavfsizligi vaziri Gilberto Pichetto Fratin, shuningdek, boshqa ITER a'zolari vakillari ishtirok etadi.

Qanday qilib yadro sintezi ishlaydi?

Kichik miqdordagi deuterium va tritium (vodorod) gazi katta, halqa shaklidagi vakuum kamerasi, tokamakka kiritiladi. Vodorod qizdirilib ionlangan plazmaga aylanadi. Tokamakka o'rnatilgan ulkan supero'tkazuvchilar magnitlari plazmani metal devorlardan uzoqroqda saqlaydi. Plazma 150 million daraja Selsiyga yetganda yadro sintezi sodir bo'ladi. Ushbu reaksiyada kichik miqdordagi massa katta miqdordagi energiyaga aylanadi. Yuqori energiyali neytronlar devorlarga urilib, issiqlik hosil qiladi va ba'zi neytronlar metal devorlarda litiy bilan reaksiyaga kirishib, ko'proq tritium yoqilg'isini hosil qiladi. Tokamak devorlarida aylanib yurgan suv issiqlikni qabul qilib bug'ga aylanadi va tijorat reaktorida bu bug' turbinalarni aylantirib elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Yuzlab tokamaklar qurilgan, lekin ITER birinchi bo'lib "yonuvchi" yoki asosan o'z-o'zini isituvchi plazmaga erishish uchun mo'ljallangan.

Yadro sintezining ishlash usuli

• Deuterium va tritium (vodorod) gazi katta, halqa shaklidagi vakuum kamerasi, tokamakka kiritiladi.
• Vodorod qizdirilib, ionlangan plazmaga aylanadi, bu bulutga o'xshaydi.
• Tokamak bilan integratsiyalangan ulkan supero'tkazuvchi magnitlar ionlangan plazmani shakllantirib, uni metal devorlardan uzoqda saqlaydi.
• Vodorod plazmasi 150 million daraja Selsiyga yetganda, quyosh yadrosidan o'n marta issiqroq bo'lganda, yadro sintezi sodir bo'ladi.
• Yadro sintezida kichik miqdordagi massa katta miqdordagi energiyaga aylanadi (E=mc²).
• Yadro sintezidan hosil bo'lgan yuqori energiyali neytronlar magnit maydonni tark etib, metal tokamak kamerasi devorlariga urilib, issiqlikni devorlarga o'tkazadi.
• Ba'zi neytronlar devorlardagi lityum bilan reaksiyaga kirishib, ko'proq tritium yoqilg'isini yaratadi.
• Tokamak devorlarida aylanib yurgan suv issiqlikni qabul qilib, bug'ga aylanadi. Tijorat reaktorida bu bug' turbinalarni aylantirib, elektr energiyasini ishlab chiqaradi.
• Yuzlab tokamaklar qurilgan, lekin ITER birinchi bo'lib "yonuvchi" yoki asosan o'z-o'zini isituvchi plazmaga erishish uchun mo'ljallangan.

Yadro sintezi bo'yicha global hamkorlik

O'n to'qqizta ulkan toroidal maydon coil'lari janubiy Fransiyaga yetkazildi. Ular ITER loyihasida asosiy komponentlar bo'lib, magnit qamrov yordamida Quyosh va yulduzlarni quvvatlantiradigan jarayonni taqlid qilib, Yerni yorug'lik va issiqlik bilan ta'minlaydi.

Yadro sintezi tadqiqoti

Yadro sintezi tadqiqoti xavfsiz, ko'p miqdordagi va ekologik toza energiya manbaini rivojlantirishga qaratilgan. ITER loyihasi 30 dan ortiq sherik davlatlarning hamkorligidir: Yevropa Ittifoqi, Xitoy, Hindiston, Yaponiya, Koreya, Rossiya va AQSh. ITERning asosiy moliyalashtirishi komponentlar ko'rinishidagi hissa orqali amalga oshiriladi. Bu Mitsubishi Heavy Industries, ASG Superconductors, Toshiba Energy Systems, SIMIC, CNIM kabi kompaniyalarni yadro sintezi uchun zarur bo'lgan ilg'or texnologiyalarni rivojlantirishga undaydi.

D shaklidagi toroidal maydon coil'lari tokamak deb ataluvchi halqa shaklidagi vakuum idishi atrofida joylashtiriladi. Idish ichida yengil atom yadrolari birikib, og'irroq yadrolarga aylanadi va katta miqdorda energiya chiqaradi.

Bu yadro sintezi reaksiyasi uchun yoqilg'i ikki turdagi vodorod, deuterium va tritium (DT). Ushbu yoqilg'i gaz shaklida tokamakka kiritiladi. Gaz orqali elektr toki o'tkazilganda, u ionlangan plazmaga aylanadi – moddiy holatning to'rtinchi shakli bo'lib, yadrolar va elektronlar buluti hisoblanadi.

Energiya kelajagini muhandislik qilish

Plazma 150 million darajaga qadar qizdiriladi, bu Quyosh yadrosidan 10 marta issiqroq. Bu haroratda yengil atom yadrolari to'qnashib, birlashadi. ITER tokamak bu o'ta issiq plazmani shakllantirish, qamrab olish va boshqarish uchun metall vakuum idish shakliga mos ravishda ko'rinmas magnit qafas yaratishi kerak.

Energiya kelajagini muhandislik qilish

ITERda gigants coil'lar uchun niobiy-tin va niobiy-titandan foydalaniladi. Elektr bilan zaryadlanib, ular elektromagnitlarga aylanadi va suyuq geliy bilan -269 daraja Selsiygacha sovitilganda supero'tkazuvchiga aylanadi.

ITERning asosiy komponentlari

ITER kerakli aniq magnit maydonlarini yaratish uchun uch xil magnit tizimini ishlatadi. Plazmani tokamak ichida ushlab turish uchun o'n sakkiz D-shaklidagi toroidal maydon magnitlari qo'llaniladi. Plazmaning pozitsiyasi va shaklini nazorat qilish uchun gorizontal tokamakni o'rab turgan olti halqa poloidal maydon magnitlari ishlatiladi.

Toroidal maydon coil'larini yaratish

Bu coil'larni yaratish jarayoni niobiy-tin iplari ishlab chiqarishdan boshlandi. 19 ta toroidal maydon coil'larini yaratish uchun 87,000 kilometrdan ortiq yupqa sim kerak edi. Bu iplar Xitoy, Yevropa, Yaponiya, Koreya, Rossiya va AQShda ishlab chiqarildi. Keyinchalik bu iplar zanglamaydigan po'latdan yasalgan "radial plitalar"ga o'rnatildi.

ITERning magnit maydoni

Bu coil'lar birgalikda eng kuchli magnitni yaratadi va 41 gigajoul magnit energiya hosil qiladi. ITERning magnit maydoni Yernikidan 250,000 marta kuchliroq bo'ladi.

D-shaklidagi toroidal maydon coil'lari

Uch qit'ada, ITERning Yevropa Mahalliy Agentligi va Yaponiya Qismati tomonidan 19 ta D-shaklidagi toroidal maydon coil'lari ishlab chiqarildi. Har bir coil 17 metr balandlikda va 9 metr kenglikda, 360 tonnaga yaqin og'irlikda.

Dirijyorni o'rash va izolyatsiya qilish

Dirijyor shisha va Kapton lentasi bilan o'ralgan va izolyatsiya qilingan. Qo'shimcha mustahkamlik uchun butun "ikki karrali pancake" yana izolyatsiya qoplamasi bilan o'ralgan va smola bilan to'ldirilgan. Keyingi bosqichda yetti ikki karrali pancake yig'ilib, magnitning asosini tashkil etuvchi "o'rash to'plami" hosil qilingan. Yakuniy o'rash to'plami zanglamaydigan po'lat qutiga joylashtirilgan, bu 200 tonna og'irlikda va ITER operatsiyasi davomida hosil bo'ladigan kuchlarga bardosh bera oladi.

Coil'larni ishlab chiqarish

Yevropa kompaniyalari:

• ASG Superconductors: 70 TF ikki karrali pancake va 10 o'rash to'plami.
• CNIM: 35 TF radial plastinalar.
• SIMIC: 35 TF radial plastinalar va 10 TF coil'lar.
• Iberdrola: 10 TF coil o'rash to'plamlarini muvofiqlashtirdi.
• Elytt Energy: 70 TF ikki karrali pancake uchun asbob-uskunalar.
• BNG: 10 TF o'rash to'plamlarining 80 Kelvin sovuq sinovlari.

Yaponiya kompaniyalari:

• Mitsubishi Electric Corporation: 5 TF o'rash to'plamlari.
• Arisawa Manufacturing: barcha izolyatsiya lentalari.
• Mitsubishi Heavy Industries: 5 TF coil'lar.
• Toshiba Energy Systems: 4 TF coil'lar.

Iter Direktori-Generali Pietro Barabaschi

Pietro Barabaschi, ITER Direktori-Generali, "19 ITER toroidal maydon coil'larining tugallanishi va yetkazib berilishi monumental yutuqdir" dedi. "Biz a'zo hukumatlarni, ITER Mahalliy Agentliklarini, jalb qilingan kompaniyalarni va ushbu ajoyib loyihaga ko'plab soatlarini bag'ishlagan ko'plab shaxslarni tabriklaymiz."

Ushbu post AI tomonidan yozilgan, shu sababli maqolaning so'zlar qo'llanilishida kamchilik bo'lishi mumkin