Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Стеларатор (від лат. stella — зоря) — замкнута магнітна пастка для утримання високотемпературної плазми. Стеларатор є одним із типів для здійснення процесу керованого термоядерного синтезу.
Історія
(80-ті рр. 20 ст.)
Стеларатор винайшов американець Лайман Спітцер у 1951 році в цілях вирішення проблеми керованого термоядерного синтезу. Такі установки можуть складати конкуренцію установкам типу «токамак».
Перші дослідження на стелараторах розпочались ще у 1950-х роках в США. Але ці роботи не увінчались успіхом: на всіх установках спостерігалась підвищена дифузія Бома в плазмі. Причини невдач — відносно низькі значення полоїдальних магнітних полів і відсутність контролю за якістю магнітних поверхонь. Успіхи в СРСР на установках типу токамак призвели до закриття американської стелараторної програми і зосередженню зусиль на дослідження на токамаках.
У 60-х роках XX ст. дослідження в галузі стелараторів перемістилися в СРСР, а згодом і до ФРН, Великої Британії та Японії. Перших успіхів було досягнуто в Харківському фізико-технічному інституті Академії наук СРСР та у АН СРСР.
У 1960 році Ігор Васильович Курчатов запропонував створити реактор на базі пастки із замкнутою магнітною системою стелараторного типу. Параметри стеларатора «Україна», що закладалися, і сьогодні вражають: діаметр перерізу тороїдальної камери — 1 метр, напруженість магнітного поля — до 70 кгс. Раптова смерть Курчатова в грудні 1960 року призвела до того, що початково задуманий проєкт трансформувався зрештою в серію установок «Ураган» зі значно скромнішими параметрами. Перша із них була споруджена лише в 1967 році. Було розроблено серію стелараторів, починаючи з установок «Сіріус», «Ураган-1», «Ураган-2» і пізніше «Ураган-2М».
Подальші дослідження стеларатора привели до створення його модифікації — , що має дивертор — систему для очищення плазми від домішок і виведення продуктів реакції (гелію). Етапною подією в розвитку стелараторів стало спорудження в 1970 році, вперше у світі, стелларатора-торсатрона «Сатурн» (Відділення плазми ХФТІ) з принципово новою магнітною системою, запропонованою співробітником інституту В.Ф.Алєксіним. Сукупність властивостей торсатрона дозволяє розглядати його як можливу основу стаціонарного тороїдального термоядерного реактора.
Пізніше був побудований у той час найбільший і оригінальний торсатрон Ураган-3М — його магнітна система була поміщена у вакуумну камеру.
Системи, подібні до торсатрона, в Японії дістали назву . Сьогодні в Японії працює побудований за цією схемою найбільший у світі стелларатор-торсатрон [ja], на якому отримані результати, що поставили його в один ряд з найбільшими токамаками.
Принцип роботи
На відміну від токамака, в стелараторі гвинтове прокручування силових ліній магнітного поля, необхідне для утримання плазми в торі, здійснюється не за рахунок протікання електричного струму по плазмовому шнуру, а за допомогою струму в системі зовнішніх обмоток двох типів. Внаслідок цього плазма може утримуватись в стаціонарному стані, що має важливе значення для забезпечення роботи термоядерного реактора.
Магнітне поле в стелараторі створюється за допомогою зовнішніх провідників. Його силові лінії піддаються так званому обертальному перетворенню, в результаті якого ці лінії багато разів обходять уздовж тора і утворюють систему замкнутих вкладених одну в одну тороїдальних магнітних поверхонь.
Обертальне перетворення силових ліній може бути здійснене як шляхом геометричної деформації тороїдального соленоїда (наприклад, скручуванням його у «вісімку»), так і за допомогою гвинтових провідників, навитих на тор.
Установки типу «стеларатор» у світі
Діючі стеларатори
| Стеларатор | Країна | Місто | Установа | Запуск |
|---|---|---|---|---|
| Ураган-3М (У-3М) | Україна | Харків | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» | 1981 |
| (Л-2М) | Росія | Москва | РАН | 1972; 1995 |
| Німеччина | Грайфсвальд | Інститут фізики Макса Планка (IPP) | 2001 | |
| (HSX) | США | Медісон | Університет Вісконсин-Медісон | |
| (CAT) | США | , AL | 1993 | |
| Іспанія | Мадрид | 1994; 2008 | ||
| H-1 | Австралія | Канберра | Австралійський національний університет | 1992 |
| Японія | Кіото | Кіотський університет | 1980 | |
| [ja] (LHD) | Японія | Токі, Гіфу | Національний інститут термоядерних досліджень | 1998 |
| Wendelstein 7-X (W-7X) | Німеччина | Грайфсвальд | Інститут фізики Макса Планка (IPP) | 2016 |
| США | Принстон | Принстонська лабораторія фізики плазми Міністерства енергетики США | 2024. |
Стеларатори, що припинили роботу
| Стеларатор | Країна | Місто | Установа | Роки роботи |
|---|---|---|---|---|
| (W-7AS) | Німеччина | Ґархінґ | Інститут фізики Макса Планка (IPP) | 1988-2002 |
| (NCSX) | США | Принстон | — |
Проєкти майбутніх стелараторів
- (QPS) — США, Університет Теннессі, Теннессі (знаходиться на стадії проєктування).
Примітки
- Запущено стеларатор «Ураган-3»
- Запущено стеларатор «Ливень-2»
- Запущено стеларатор «Ливень-2М»
- З 1994 по 1997 працював стеларатор «TJ-IU». В 1999 році його було передано в Німеччину в Кільський університет і він отримав назву TJ-K. Зараз TJ-K розташовано в Штутгартському університеті
- До модернізації стеларатор називався «Heliotron-E».
- . Архів оригіналу за 21 листопада 2021. Процитовано 21 листопада 2021.
- . Архів оригіналу за 4 липня 2018. Процитовано 4 липня 2018.
- У США побудували новий тип термоядерного реактора: безмежна енергія все ближче. // Автор: Андрій Кадук. 08.04.2024, 08:44
- Спорудження установки розпочалось в квітні 2003 року, але було припинене через брак коштів у 2008 році, так і не досягши фази завершення спорудження, яка намічалась на липень 2009 р.
Джерела
- (англ.)
- Стеларатор [ 4 березня 2016 у Wayback Machine.] (укр.)
- Stellarators[недоступне посилання з липня 2019]. Carlos Alejaldre. Physics World, October 1996. ISSN 0953-8585 (англ.)
- М.О.Азарєнков та ін. Володимир Тарасович Толок. Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія: фізична "Ядра, частинки, поля". ISSN 2221-7754
Посилання
- Офіційна вебсторінка Проєкту LHD [ 21 листопада 2021 у Wayback Machine.]
Див. також
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Stelarator vid lat stella zorya zamknuta magnitna pastka dlya utrimannya visokotemperaturnoyi plazmi Stelarator ye odnim iz tipiv dlya zdijsnennya procesu kerovanogo termoyadernogo sintezu Stelarator eksperimentu Wendelstein IIa IstoriyaStelarator torsatron Uragan v HFTI 80 ti rr 20 st Stelarator vinajshov amerikanec Lajman Spitcer u 1951 roci v cilyah virishennya problemi kerovanogo termoyadernogo sintezu Taki ustanovki mozhut skladati konkurenciyu ustanovkam tipu tokamak Pershi doslidzhennya na stelaratorah rozpochalis she u 1950 h rokah v SShA Ale ci roboti ne uvinchalis uspihom na vsih ustanovkah sposterigalas pidvishena difuziya Boma v plazmi Prichini nevdach vidnosno nizki znachennya poloyidalnih magnitnih poliv i vidsutnist kontrolyu za yakistyu magnitnih poverhon Uspihi v SRSR na ustanovkah tipu tokamak prizveli do zakrittya amerikanskoyi stelaratornoyi programi i zoseredzhennyu zusil na doslidzhennya na tokamakah U 60 h rokah XX st doslidzhennya v galuzi stelaratoriv peremistilisya v SRSR a zgodom i do FRN Velikoyi Britaniyi ta Yaponiyi Pershih uspihiv bulo dosyagnuto v Harkivskomu fiziko tehnichnomu instituti Akademiyi nauk SRSR ta u AN SRSR U 1960 roci Igor Vasilovich Kurchatov zaproponuvav stvoriti reaktor na bazi pastki iz zamknutoyu magnitnoyu sistemoyu stelaratornogo tipu Parametri stelaratora Ukrayina sho zakladalisya i sogodni vrazhayut diametr pererizu toroyidalnoyi kameri 1 metr napruzhenist magnitnogo polya do 70 kgs Raptova smert Kurchatova v grudni 1960 roku prizvela do togo sho pochatkovo zadumanij proyekt transformuvavsya zreshtoyu v seriyu ustanovok Uragan zi znachno skromnishimi parametrami Persha iz nih bula sporudzhena lishe v 1967 roci Bulo rozrobleno seriyu stelaratoriv pochinayuchi z ustanovok Sirius Uragan 1 Uragan 2 i piznishe Uragan 2M Podalshi doslidzhennya stelaratora priveli do stvorennya jogo modifikaciyi sho maye divertor sistemu dlya ochishennya plazmi vid domishok i vivedennya produktiv reakciyi geliyu Etapnoyu podiyeyu v rozvitku stelaratoriv stalo sporudzhennya v 1970 roci vpershe u sviti stellaratora torsatrona Saturn Viddilennya plazmi HFTI z principovo novoyu magnitnoyu sistemoyu zaproponovanoyu spivrobitnikom institutu V F Alyeksinim Sukupnist vlastivostej torsatrona dozvolyaye rozglyadati jogo yak mozhlivu osnovu stacionarnogo toroyidalnogo termoyadernogo reaktora Piznishe buv pobudovanij u toj chas najbilshij i originalnij torsatron Uragan 3M jogo magnitna sistema bula pomishena u vakuumnu kameru Sistemi podibni do torsatrona v Yaponiyi distali nazvu Sogodni v Yaponiyi pracyuye pobudovanij za ciyeyu shemoyu najbilshij u sviti stellarator torsatron ja na yakomu otrimani rezultati sho postavili jogo v odin ryad z najbilshimi tokamakami Princip robotiNa vidminu vid tokamaka v stelaratori gvintove prokruchuvannya silovih linij magnitnogo polya neobhidne dlya utrimannya plazmi v tori zdijsnyuyetsya ne za rahunok protikannya elektrichnogo strumu po plazmovomu shnuru a za dopomogoyu strumu v sistemi zovnishnih obmotok dvoh tipiv Vnaslidok cogo plazma mozhe utrimuvatis v stacionarnomu stani sho maye vazhlive znachennya dlya zabezpechennya roboti termoyadernogo reaktora Magnitne pole v stelaratori stvoryuyetsya za dopomogoyu zovnishnih providnikiv Jogo silovi liniyi piddayutsya tak zvanomu obertalnomu peretvorennyu v rezultati yakogo ci liniyi bagato raziv obhodyat uzdovzh tora i utvoryuyut sistemu zamknutih vkladenih odnu v odnu toroyidalnih magnitnih poverhon Obertalne peretvorennya silovih linij mozhe buti zdijsnene yak shlyahom geometrichnoyi deformaciyi toroyidalnogo solenoyida napriklad skruchuvannyam jogo u visimku tak i za dopomogoyu gvintovih providnikiv navitih na tor Ustanovki tipu stelarator u svitiDiyuchi stelaratori Stelarator Krayina Misto Ustanova Zapusk Uragan 3M U 3M Ukrayina Harkiv Nacionalnij naukovij centr Harkivskij fiziko tehnichnij institut 1981 L 2M Rosiya Moskva RAN 1972 1995 Nimechchina Grajfsvald Institut fiziki Maksa Planka IPP 2001 HSX SShA Medison Universitet Viskonsin Medison CAT SShA AL 1993 Ispaniya Madrid 1994 2008 H 1 Avstraliya Kanberra Avstralijskij nacionalnij universitet 1992 Yaponiya Kioto Kiotskij universitet 1980 ja LHD Yaponiya Toki Gifu Nacionalnij institut termoyadernih doslidzhen 1998 Wendelstein 7 X W 7X Nimechchina Grajfsvald Institut fiziki Maksa Planka IPP 2016 SShA Prinston Prinstonska laboratoriya fiziki plazmi Ministerstva energetiki SShA 2024 Stelaratori sho pripinili robotu Stelarator Krayina Misto Ustanova Roki roboti W 7AS Nimechchina Garhing Institut fiziki Maksa Planka IPP 1988 2002 NCSX SShA Prinston Proyekti majbutnih stelaratoriv QPS SShA Universitet Tennessi Tennessi znahoditsya na stadiyi proyektuvannya PrimitkiZapusheno stelarator Uragan 3 Zapusheno stelarator Liven 2 Zapusheno stelarator Liven 2M Z 1994 po 1997 pracyuvav stelarator TJ IU V 1999 roci jogo bulo peredano v Nimechchinu v Kilskij universitet i vin otrimav nazvu TJ K Zaraz TJ K roztashovano v Shtutgartskomu universiteti Do modernizaciyi stelarator nazivavsya Heliotron E Arhiv originalu za 21 listopada 2021 Procitovano 21 listopada 2021 Arhiv originalu za 4 lipnya 2018 Procitovano 4 lipnya 2018 U SShA pobuduvali novij tip termoyadernogo reaktora bezmezhna energiya vse blizhche Avtor Andrij Kaduk 08 04 2024 08 44 Sporudzhennya ustanovki rozpochalos v kvitni 2003 roku ale bulo pripinene cherez brak koshtiv u 2008 roci tak i ne dosyagshi fazi zavershennya sporudzhennya yaka namichalas na lipen 2009 r Dzherela angl Stelarator 4 bereznya 2016 u Wayback Machine ukr Stellarators nedostupne posilannya z lipnya 2019 Carlos Alejaldre Physics World October 1996 ISSN 0953 8585 angl M O Azaryenkov ta in Volodimir Tarasovich Tolok Visnik Harkivskogo nacionalnogo universitetu imeni V N Karazina Seriya fizichna Yadra chastinki polya ISSN 2221 7754PosilannyaOficijna vebstorinka Proyektu LHD 21 listopada 2021 u Wayback Machine Div takozhKerovanij termoyadernij sintez Tokamak RACE