Մեծ Բրիտանիայի միաձուլման էներգիայի արտադրության մոտեցումը ձևավորվել է STEP (Գնդաձև Tokamak էներգիայի արտադրության համար) ծրագրի հայտարարությամբ 2019 թվականին: Դրա առաջին փուլը (2019-2024) ավարտվել է ինտեգրված միաձուլման նախատիպի էլեկտրակայանի հայեցակարգի թողարկմամբ: Այն հիմնված կլինի մագնիսական դաշտի օգտագործման վրա՝ պլազմայի սահմանափակման համար՝ օգտագործելով tokamak մեքենան, սակայն Մեծ Բրիտանիայի STEP-ը կօգտագործի գնդաձև թոքամակ՝ ITER-ում օգտագործվող ավանդական բլիթ ձևով տոկամակի փոխարեն: Ենթադրվում է, որ գնդաձև թոքամակն ունի մի քանի առավելություններ: Գործարանը կկառուցվի Նոթինգհեմշիրում և նախատեսվում է շահագործման հանձնել 2040-ականների սկզբին:
Մաքուր էներգիայի հուսալի աղբյուրի անհրաժեշտությունը՝ բավարարելու աճող բնակչության և համաշխարհային տնտեսության էներգիայի աճող պահանջարկը, որը կարող է արագորեն օգնել հաղթահարելու մարտահրավերները (սպառվող հանածո վառելիքի, ածխածնի արտանետումների և կլիմայի փոփոխության, միջուկային տրոհման ռեակտորների հետ կապված բնապահպանական ռիսկերը և աղքատ վերականգնվող աղբյուրների մասշտաբայնությունը) երբեք այնքան ինտենսիվ չի զգացվել, որքան ներկա ժամանակներում:
Բնության մեջ միջուկային միաձուլման ուժեր են տալիս աստղերը, ներառյալ մեր արևը, որոնք տեղի են ունենում աստղերի միջուկում, որտեղ գերակշռում են միաձուլման պայմանները (այսինքն՝ չափազանց բարձր ջերմաստիճանը հարյուր միլիոն աստիճանի ցենտրիդի սահմաններում և ճնշումը): Երկրի վրա վերահսկվող միաձուլման պայմաններ ստեղծելու ունակությունը անսահմանափակ մաքուր էներգիայի բանալին է: Սա ներառում է միաձուլման միջավայրի կառուցում շատ բարձր ջերմաստիճանով՝ բարձր էներգիայի բախումներ հրահրելու համար, որն ունի բավարար պլազմայի խտություն՝ բախումների հավանականությունը մեծացնելու համար և որը կարող է սահմանափակել պլազման բավարար տևողությամբ՝ միաձուլումը հնարավոր դարձնելու համար: Ակնհայտ է, որ գերտաքացած պլազմայի սահմանափակման և վերահսկման ենթակառուցվածքը և տեխնոլոգիան հիմնական պահանջն է միաձուլման էներգիայի առևտրային շահագործման համար: Տարբեր մոտեցումներ են ուսումնասիրվում և կիրառվում ամբողջ աշխարհում՝ միաձուլման էներգիայի առևտրային իրականացման ուղղությամբ պլազմայի սահմանափակման համար:
Իներցիոն սահմանափակման միաձուլում (ICF)
Իներցիոն միաձուլման մոտեցման դեպքում միաձուլման պայմանները ստեղծվում են միաձուլման վառելիքի փոքր քանակի արագ սեղմման և տաքացման միջոցով: Լոուրենս Լիվերմորի ազգային լաբորատորիայի (LLNL) բոցավառման ազգային հաստատությունը (NIF) օգտագործում է լազերային ազդեցությամբ իմպլոզիոն տեխնիկան՝ բարձր էներգիայի լազերային ճառագայթների միջոցով դեյտերիում-տրիումի վառելիքով լցված պարկուճները պայթելու համար: NIF-ն առաջին անգամ ձեռք բերեց միաձուլման բռնկում 2022 թվականի դեկտեմբերին: Հետագայում, 2023 թվականին երեք անգամ ցուցադրվեց միաձուլման բռնկում, ինչը հաստատեց հայեցակարգի ապացույցը, որ վերահսկվող միջուկային միաձուլումը կարող է օգտագործվել էներգիայի կարիքները բավարարելու համար:
Պլազմային մոտեցման մագնիսական սահմանափակում
Մագնիսների օգտագործումը պլազմայի միաձուլման համար սահմանափակելու և կառավարելու համար փորձարկվում է շատ վայրերում: IITER-ը, 35 երկրների ամենահավակնոտ միաձուլման էներգետիկ համագործակցությունը, որը հիմնված է Ֆրանսիայի հարավային Սեն Պոլ-լեզ-Դուրանսում, օգտագործում է օղակաձև տորուս (կամ բլիթային մագնիսական սարք), որը կոչվում է tokamak, որը նախատեսված է միաձուլման վառելիքը երկար ժամանակ սահմանափակելու համար բավականաչափ բարձր ջերմաստիճանում: միաձուլման բռնկումը տեղի կունենա: Միաձուլման էլեկտրակայանների համար պլազմայի սահմանափակման առաջատար հայեցակարգը` tokamaks-ը կարող է պահպանել միաձուլման ռեակցիան այնքան ժամանակ, քանի դեռ կա պլազմայի կայունություն: ITER-ի tokamak-ը կլինի աշխարհում ամենամեծը:
Մեծ Բրիտանիայի STEP (Էներգիայի արտադրության գնդաձև տոկամակ) միաձուլման ծրագիր.
ITER-ի նման, Միացյալ Թագավորության STEP միաձուլման ծրագիրը հիմնված է պլազմայի մագնիսական սահմանափակման վրա՝ օգտագործելով tokamak: Այնուամենայնիվ, STEP ծրագրի tokamak-ը կունենա գնդաձև (ITER-ի բլիթի փոխարեն): Գնդաձև թոքամակը կոմպակտ է, ծախսարդյունավետ և կարող է ավելի հեշտ լինել մասշտաբային:
STEP ծրագիրը հայտարարվել է 2019 թվականին: Դրա առաջին փուլը (2019-2024) ավարտվել է ինտեգրված միաձուլման նախատիպի էլեկտրակայանի հայեցակարգի թողարկմամբ:
Թագավորական ընկերության փիլիսոփայական գործարքներ Ա-ի թեմատիկ թողարկում, որը վերնագրված է «Fusion Energy-ի մատակարարում – Էներգիայի արտադրության գնդաձև թոքամակ (STEP)15 թվականի օգոստոսի 26-ին հրապարակվել է 2024 գրախոսական հոդվածներ, որոնք մանրամասնում են միաձուլումից էլեկտրաէներգիա արտադրող Մեծ Բրիտանիայի առաջին նախատիպ կայանի նախագծման և կառուցման ծրագրի տեխնիկական առաջընթացը: Փաստաթղթերը ներկայացնում են անհրաժեշտ դիզայնի և ուրվագծային տեխնոլոգիաների ամբողջական պատկերը և դրանց ինտեգրումը նախատիպային գործարանում մինչև 2040-ականների սկիզբը:
STEP ծրագիրը նպատակ ունի ճանապարհ հարթել միաձուլման կոմերցիոն կենսունակության համար՝ ցուցադրելով զուտ էներգիան, վառելիքի ինքնաբավությունը և կայանի սպասարկման կենսունակ երթուղին: Այն ամբողջական մոտեցում է պահանջում լիարժեք գործող նախատիպ կայանի մատակարարման համար, որը նաև դիտարկում է շահագործումից հանելը որպես նախագծի մաս:
***
Հիշատակում:
- Մեծ Բրիտանիայի կառավարություն. Մամլո հաղորդագրություն. Միացյալ Թագավորությունը առաջատար է աշխարհում ձուլման էլեկտրակայանների նախագծման ոլորտում: Հրատարակված է 03 թվականի սեպտեմբերի 2024-ին: Հասանելի է https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design
- «Ֆյուժն էներգիայի մատակարարում – Էներգիայի արտադրության գնդաձև թոքամակ (STEP): Թագավորական հասարակության թեմատիկ հրատարակությունը Փիլիսոփայական գործարքներ Ա,. 15 թվականի օգոստոսի 26-ին հրապարակված թեմայի թողարկման բոլոր 2024 գրախոսվող հոդվածները: Հասանելի է այստեղ https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280
- Մեծ Բրիտանիայի հետազոտողները բացահայտում են միաձուլման նոր էլեկտրակայանների նախագծերը: Գիտություն. 4 սեպտեմբերի 2024. DOI: https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a
***
Առնչվող հոդվածներ
- Շագանակագույն թզուկներ (BDs). Ջեյմս Ուեբ աստղադիտակը նույնացնում է աստղանման ձևով ձևավորված ամենափոքր օբյեկտը (5 հունվարի 2024 թ.)
- «Fusion Ignition»-ը չորրորդ անգամ ցուցադրվեց Լոուրենսի լաբորատորիայում (20 Դեկտեմբեր 2023)
- Fusion Ignition-ը դառնում է իրականություն. Լոուրենսի լաբորատորիայում ձեռք բերված էներգիայի բեկում (15 Դեկտեմբեր 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}