Техника - молодёжи 1982-05, страница 35

РЕАКТОР ИНТОР

Поэтому схема, созданная нашими учеными, постепенно стала основной и в национальных программах США, европейских стран, Японии.

Развитие экспериментальных работ сопровождалось формированием современных физических представлений о поведении плазмы в токамаках. В их основу леглн исследования Л. А. Арцимовича, под руководством которого образовался молодой коллектив физиков-экспериментаторов, ставший одной из самых плодотворных научных групп в мире, возглавляемой ныне Б. В. Кадомцевым. Трудами М. А. Леонтовича, Р. 3. Сагдеева, В. С. Галеева, В. Д. Шафранова и других были заложены основы теории магнитного удержания термоядерной плазмы, подтвержденные затем экспериментально, в частности, на одной из крупнейших установок мира — советском тока-маке Т-10, на котором получена и исследуется плазма с температурой в 30 млн. градусов. Достигнуть такой температуры лишь за счет электронагрева оказалось уже невозможно. Он служит теперь только для начального образования плазменного витка, к которому затем подводится дополнительная энергия с помощью СВЧ-излучения, как на Т-10, или с помощью ин-жекции в плазму пучков ускоренных атомов, как на крупнейших американских токамаках PDX и PLT, построенных в Принстонском университете и давших плазму с температурой порядка 70 млн. градусов.

Как достижение в развитии этой схемы следует отметить результаты, полученные в ИАЭ на установке Т-7, впервые оснащенной сверхпроводящими магнитными системами. Этот токамак работает устойчиво, надежно, по нескольку месяцев подряд, оставаясь включенным часто в течение целого рабочего дня. Это особенно впечатляет, если вспомнить, что его предшественники запускались для экспериментов всего на считанные секунды. Сверхпроводящие магниты несравненно подняли экономичность установки и станут со временем обязательной частью будущих мощных токама-ков.

Сейчас в мире насчитывается более 60 действующих установок типа токамак и приняты решения о создании новой серии крупных установок: советской — Т-15 с элек-тронно-циклотронным нагревом плазмы, со сверхпроводящей магнитной обмоткой; западноевропейской — JET, американской — TFTR, японской — JT-60, имеющих схему, близкую к исходной, но отличающихся увеличенными размерами и мощностью; француз-

Проект демонстрационного термоядерного реактора ИНТОР осуществляется по предложению советских физиков-термоядерщиков и впитал в сеоя все достижения, к которым привела тридцатилетняя программа исследовании по проблеме УТС, начатая на установках токамак в СССР, стел-ларатор в США и «Зета» в Англии и продолженная на токамаках самых различных вариантов и модификаций и всевозрастающих мощностей и размеров во всех развитых в научно-техническом отношении странах Объединение их усилий дает возможность совершить качественный скачок в развитии программы УТС и резко превзойти не только существующие и строящиеся, но и проектируемые национальные термоядерные установки.

Большой радиус разрядной камеры ИНТОРа достигнет 520 см, а радиус плазменного внтка — 130 см, что вчетверо превышает размеры существующих (Т-10, PLT) и вдвое размеры строящихся (Т-15, TfTR) установок. А потребляемая им мощность 620 МВт на порядок превзойдет мощность других установок, и самое главное — она будет возвращаться в результате термоядерной реакции. Таким образом, ИНТОР будет принципиально важным шагом от физических экспериментов к первой экспериментальной ТЯЭС.

Установка ИНТОР должна дать возможность проверить максимальное количество осуществимых при современном уровне науки, техники и технологии решений, которые ведут к экономически выгодному производству электроэнергии в результате дейтерий-тритиевого синтеза. В процессе ее создания должны быть сконструированы и испытаны простейшие варианты всех агрегатов, узлов и систем, на основе которых будут разрабатываться ТЯЭС в дальнейшем

На центральном развороте журнала показана конструкция термоядерного реактора ИНТОР, основной рабочей частью которого является вакуумная разрядная камера тороидальной формы, окруженная несколькими оболочками (их назначение указано на схеме справа вверху разворота). В этой камере и будет происходить термоядерная реакция. После вакуумирования камеры в нее будет вдуваться порция термоядерного горючего — газовой смеси дейтерия с тритием. После разогрева и ионизации газа до состояния плазмы сверхвысокой температуры и прохождения в ней реакции синтеза образовавшиеся нейтроны, несущие основную выделившуюся энергию, будут поглощаться в оболочках камеры и полезно использоваться, в частности, для превращения в бланкете лития в новые порции трития, гелий будет откачиваться, и цикл будет повторяться вновь. Время удержания плазмы и прохождения реакции должно быть не менее 100,00 с.

Для образования горячей плазмы * путем сильноточного электрического разряда и ее изоляции от стенок камеры служит электромагн и т -ная система установки. Она состоит из импульсного трансформатора и магнитных катушек нескольких типов со сверхпроводящей обмоткой. Главными из них являются 12 охватывающих камеру одинаковых катушек тороидального магнитного поля,

которые обеспечивают сжатие и удержание плазменного витка. Кольцевые катушки разных диаметров, расположенные соосно с разрядной камерой, создают поллоидальные магнитные поля, с помощью которых осуществляется управление и коррекция положением плазменного витка, препятствующие развитию в нем не-устойчивостей.

В правой части реактора показан инжектор, который инжектирует в горячую плазму пучок нейтральных атомов дейтерия. Это поднимает температуру плазмы с десятков до ста и более млн. градусов. Инжектор действует по принципу ускорителя элементарных частиц. В нем образуются дейтроны, которые разгоняются в электромагнитном поле. Но поскольку заряженные частицы не смогли бы преодолеть магнитное поле, окружающее разрядную камеру, они на пути к ней нейтрализуются.

Под инжектором показаны криона-сосы н главная вакуумная камера с вакуумными насосами, которые обеспечивают глубокое охлаждение сверхпроводящих магнитных систем и ва-куумирование разрядной камеры и ускорителя дейтроАов. Поскольку все части реактора имеют вес десятки и сотни тонн, а во время работы на них действуют огромные электромагнитные силы, он снабжен мощной несущей конструкцией, завязанной на неподвижную центральную опорную трубу. Остальные части несущей конструкции установлены на подвижных платформах, так что любая часть реактора может быть отделена и заменена. Это вызвано не только необходимостью ремонтных и профилактических работ, но и тем, что многие узлы установки будут разрабатываться и испытываться в различных вариантах.

Проект ИНТОРа разработан на основе всего опыта работы над тонама-ками, который охватывает четыре группы установок прошлого, настоящего и будущего. По одному представителю этих групп изображено в левой части разворота.

Сверху показана типичная установка конца 50-х — 60-х годов — советский токамак Т-2. Его схема легла в основу всех последующих установок этого типа, сохранившись в основных частях и в ИНТОРе.

Под ним изображен токамак последнего поколения — экспериментальная термоядерная установка tftr, сооружение которой будет завершено в этом году в США. Он будет переходной ступенью к прототипам энергетических реакторов будущего, таких, как изображенный ниже реактор МК-ИВ в представлении английских специалистов из Калэмской лаборатории.

И наконец, внизу показан советский Токамак-10, принадлежащий К поколению основных рабочих установок нашего времени, на которых велись исследования с середины 70-х годов и были достигнуты результаты, вселившие в физиков уверенность в скором осуществлении УТС. Именно установки типа Т-10, PLT открыли путь к созданию гигантских национальных токамаков поколения tftr н Т-15, а результаты, полученные на этих установках, в свою очередь, станут основой для разработки окончательного технического проекта ИНТОРа.

31