КСТАР

Исследовательский центр ядерного синтеза в Южной Корее

KSTAR (или Korea Superconducting T okamak Advanced Research ; корейский : 초전도 핵융합연구장치 , буквально « сверхпроводящее устройство для исследования ядерного синтеза») [ 1 ^] — это магнитное устройство для термоядерного синтеза в Корейском институте термоядерной энергии в Тэджоне , Южная Корея . Оно предназначено для изучения аспектов магнитной термоядерной энергии , которые будут иметь отношение к проекту термоядерного синтеза ИТЭР в рамках вклада этой страны в усилия ИТЭР. Проект был одобрен в 1995 году, но строительство было отложено из-за восточноазиатского финансового кризиса , который значительно ослабил экономику Южной Кореи; однако, фаза строительства проекта была завершена 14 сентября 2007 года. Первая плазма была получена в июне 2008 года. ^{[2] [3]}

Описание

KSTAR — один из первых в мире исследовательских токамаков, оснащенных полностью сверхпроводящими магнитами, что снова будет иметь большое значение для ITER, поскольку он также будет использовать сверхпроводящие магниты. Магнитная система KSTAR состоит из 16 ниобий - оловянных тороидальных магнитов постоянного тока , 10 ниобий - оловянных полоидальных магнитов переменного тока и 4 ниобий-титановых полоидальных магнитов переменного тока . Планируется, что реактор будет изучать плазменные импульсы длительностью до 20 секунд до 2011 года, когда он будет модернизирован для изучения импульсов длительностью до 300 секунд. Корпус реактора будет иметь большой радиус 1,8 м, малый радиус 0,5 м, максимальное тороидальное поле 3,5 Тесла и максимальный плазменный ток 2 мегаампера . Как и в других токамаках, нагрев и ток будут инициированы с помощью нейтральной инжекции пучка , ионно-циклотронного резонансного нагрева (ICRH), радиочастотного нагрева и электронного циклотронного резонансного нагрева (ECRH). Первоначальная мощность нагрева составит 8 мегаватт от нейтральной инжекции пучка с возможностью модернизации до 24 МВт, 6 МВт от ICRH с возможностью модернизации до 12 МВт и в настоящее время неопределенная мощность нагрева от ECRH и радиочастотного нагрева. Эксперимент будет использовать как водородное , так и дейтериевое топливо, но не смесь дейтерия и трития , которая будет изучаться в ИТЭР .

Удержание плазмы

Начиная с декабря 2016 года, KSTAR будет неоднократно удерживать мировой рекорд (самый долгий режим высокого удержания ), удерживая и поддерживая водородную плазму при более высокой температуре и в течение более длительного времени, чем любой другой реактор. В то время как KSTAR фокусируется на центральной ионной температуре плазмы, EAST фокусируется на электронной температуре плазмы. ^[4]

• В декабре 2016 года KSTAR установил рекорд, удерживая плазму при температуре 50 миллионов градусов по Цельсию в течение 70 секунд. ^{[5] [6]}
• Июль 2017 года. Китайский экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST) (101,2 секунды) установил рекорд, удерживая плазму в течение 100 секунд. ^[7]
• В декабре 2020 года KSTAR побил рекорд, удержав плазму температурой 100 миллионов градусов в течение 20 секунд. ^[8]
• В мае 2021 года китайский EAST побил рекорд, удержав плазму температурой 120 миллионов градусов в течение 100 секунд. ^[9]

Хронология

Конструкция была основана на физическом эксперименте токамака , который был основан на конструкции токамака с компактным зажиганием – см. Роберт Дж. Голдстон .

• 1995 – Начало проекта KSTAR
• 1997 г. – ЕС выбрасывает в атмосферу 17 МВт энергии .
• 1998 г. – JT-60U успешно вышел за рамки энергетического перехода и подтвердил возможность коммерциализации ядерного синтеза.
• 2006 г. – Срок службы трех термоядерных реакторов (JT-60U, JET и DIII-D) завершен.
• 2007, сентябрь – созданы основные устройства KSTAR.
• 2008, июль – Возникла первая плазма. Время поддержания: 0,865 секунд, Температура: 2 × 10⁶ К
• 2009 г. – Поддержание плазмы напряжением 320 000 А в течение 3,6 секунд.
• 2010, ноябрь – Первый запуск плазмы в водородном режиме . ^[10]
• 2011 – Поддерживалась высокотемпературная плазма в течение 5,2 секунд, Температура: ~50 × 10⁶ К, успешно полностью предотвращен ELM ( режим локальной границы ), впервые в мире.
• 2012 – Поддерживалась высокотемпературная плазма в течение 17 секунд, Температура: 50 × 10⁶ К
• 2013 – Поддерживалась высокотемпературная плазма в течение 20 секунд, Температура: 50 × 10⁶ К
• 2014 г. – Поддержание высокотемпературной плазмы в течение 45 секунд и успешное полное сдерживание ELM в течение 5 секунд.
• 2015 – Поддерживалась высокотемпературная плазма в течение 55 секунд, Температура: 50 × 10⁶ К
• 2016 – Поддерживалась высокотемпературная плазма в течение 70 секунд, Температура: 50 × 10⁶ К, и успешно сделал ITB-режим в течение 7 сек. ^[11]
• 2017 – Поддерживалась высокотемпературная плазма в течение 72 секунд, Температура: 70 × 10⁶ К и успешно отпугнул ELM в течение 34 секунд, используя систему нагрева мощностью 9,5 МВт.
• 2019 – Поддерживается высокотемпературная плазма в течение 1,5 секунд, Температура: >100 × 10⁶ К.
• 2020, март – Поддерживаемая высокотемпературная плазма в течение 8 секунд, Температура: >100 × 10⁶ К (Средняя температура: >97 × 10⁶ К) ^[12]
• 2020, ноябрь – Поддерживаемая высокотемпературная плазма в течение 20 секунд, Температура: >100 × 10⁶ К. ^[13]
• 2021, ноябрь – Поддерживаемая высокотемпературная плазма в течение 30 секунд, Температура: >100 × 10⁶ К. ^[14]
• 2022, сентябрь – Поддерживаемая высокотемпературная плазма в течение 30 секунд, Температура: >100 × 10⁶ К. ^[15]
• 2024, февраль – Поддерживаемая высокотемпературная плазма в течение 48 секунд, Температура: >100 × 10⁶ К. ^[16]

Ссылки

1. "KSTAR | 국가핵융합연구소". www.nfri.re.kr (на корейском языке). Архивировано из оригинала 2020-08-10 . Получено 2020-06-20 .
2. "www.knfp.net". 23 октября 2015 г. Архивировано из оригинала 2015-10-23.
3. "KSTAR празднует первую плазму". ITER . Получено 2018-09-18 .
4. ​ Донга Наука . 1 июня 2021 г.
5. "Корейский термоядерный реактор достиг рекордной плазмы - World Nuclear News". www.world-nuclear-news.org . 14 декабря 2016 г. Получено 18 сентября 2018 г.
6. Эндрюс, Робин (19 декабря 2016 г.). «Южная Корея только что установила мировой рекорд по ядерному синтезу». IFLScience . Архивировано из оригинала 2018-09-18 . Получено 2018-09-18 .
7. Китайская академия наук (6 июля 2017 г.). «Китайское «искусственное солнце» устанавливает мировой рекорд с 100-секундной устойчивой высокопроизводительной плазмой» . Получено 18 сентября 2018 г.
8. "Корейское искусственное солнце установило новый мировой рекорд продолжительности работы в 20 секунд при температуре 100 миллионов градусов". phys.org .
9. «Китайский термоядерный реактор «Искусственное Солнце» только что установил мировой рекорд». Futurism . 2 июня 2021 г.
10. "Первая плазма в режиме H получена на KSTAR". Архивировано из оригинала 2015-01-23 . Получено 2015-01-23 .
11. "Новости | KOREA INSTITUTE OF FUSION ENERGY". NFRI News. 14 декабря 2016 г. Архивировано из оригинала 2017-04-16.
12. «한국형 인공태양, 섭씨 1억도 플라스마 8초 운전 성공 – Sciencetimes» (на корейском языке) . Проверено 28 ноября 2020 г.
13. "Корейское искусственное солнце устанавливает новый мировой рекорд продолжительности работы в 20 секунд при температуре 100 миллионов градусов". phys.org . Получено 29.12.2020 .
14. Лаварс, Ник (24.11.2021). «Реактор термоядерного синтеза KSTAR устанавливает рекорд с 30-секундным удержанием плазмы». Новый Атлас . Получено 24.11.2021 .
15. "Этот термоядерный реактор достиг температуры в 7 раз выше, чем на Солнце, в течение 30 секунд". Popular Mechanics . 2022-09-13 . Получено 2022-09-15 .
16. Макфадден, Кристофер (29 марта 2024 г.). «Южнокорейское «искусственное солнце» достигает температуры, в 7 раз превышающей температуру ядра Солнца». Интересная инженерия . Получено 30 марта 2024 г.

Внешние ссылки

• Корейский институт термоядерной энергии (KFE) Домашняя страница (англ.)
• Домашняя страница KSTAR (англ.)
  • Сравнение KSTAR и ITER
• Статус проекта KSTAR PDF (без даты – похоже, 2001 год. Включает график строительства слайда 13 до конца 2004 года и эксплуатацию слайда 16 с 2005 года с запланированной модернизацией на 2010–2011 годы.)
• Статус Ассамблеи KSTAR, октябрь 2006 г. PDF
• Статус и результат обновления KSTAR для кампании 2010-х годов
• Модернизация системы линии электропередачи KSTAR ICRF для обеспечения устойчивости к нагрузкам. Январь 2013 г.