Термоядерная энергия

Производство электроэнергии посредством ядерного синтеза

Эксперимент по магнитному термоядерному синтезу Joint European Torus (JET) в 1991 году

Термоядерная энергия — это предлагаемая форма генерации электроэнергии , которая будет вырабатывать электроэнергию , используя тепло от реакций ядерного синтеза . В процессе синтеза два более легких атомных ядра объединяются, образуя более тяжелое ядро, при этом выделяя энергию. Устройства, предназначенные для использования этой энергии, известны как термоядерные реакторы. Исследования термоядерных реакторов начались в 1940-х годах, но по состоянию на 2024 год ни одно устройство не достигло чистой мощности, хотя были достигнуты чистые положительные реакции. ^{[1] [2] [3] [4]}

Процессы термоядерного синтеза требуют топлива и ограниченной среды с достаточной температурой , давлением и временем удержания для создания плазмы , в которой может происходить термоядерный синтез. Сочетание этих показателей, которое приводит к созданию системы, вырабатывающей энергию, известно как критерий Лоусона . В звездах наиболее распространенным топливом является водород , а гравитация обеспечивает чрезвычайно длительное время удержания, которое достигает условий, необходимых для производства энергии термоядерного синтеза. Предлагаемые термоядерные реакторы обычно используют тяжелые изотопы водорода , такие как дейтерий и тритий (и особенно смесь этих двух ), которые реагируют легче, чем протий (наиболее распространенный изотоп водорода ), и производят ядро ​​гелия и заряженный нейтрон ^[5] , что позволяет им достичь требований критерия Лоусона в менее экстремальных условиях. Большинство проектов направлены на нагрев своего топлива примерно до 100 миллионов кельвинов, что представляет собой серьезную проблему для создания успешной конструкции. Тритий чрезвычайно редок на Земле, его период полураспада составляет всего ~12,3 года. Следовательно, во время работы предполагаемых термоядерных реакторов, известных как реакторы-размножители, охлаждаемые гелием шаровые засыпки (HCPB) подвергаются воздействию нейтронных потоков для генерации трития, необходимого для завершения топливного цикла. ^[6]

Как источник энергии, ядерный синтез имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с делением . К ним относятся пониженная радиоактивность в процессе работы, мало высокоактивных ядерных отходов , обильные запасы топлива (предполагая воспроизводство трития или некоторые формы безнейтронного топлива ) и повышенная безопасность. Однако необходимое сочетание температуры, давления и продолжительности оказалось трудновыполнимым на практике и экономичным способом. Второй проблемой, которая влияет на общие реакции, является управление нейтронами , которые высвобождаются во время реакции, что со временем приводит к деградации многих обычных материалов, используемых в реакционной камере.

Исследователи термоядерного синтеза исследовали различные концепции удержания. Первоначально акцент делался на трех основных системах: z-pinch , стеллараторе и магнитном зеркале . Текущие ведущие конструкции — это токамак и инерциальное удержание (ICF) лазером . Обе конструкции исследуются в очень больших масштабах, в частности токамак ITER во Франции и лазер National Ignition Facility (NIF) в Соединенных Штатах. Исследователи также изучают другие конструкции, которые могут предложить менее дорогостоящие подходы. Среди этих альтернатив растет интерес к термоядерному синтезу с намагниченной мишенью и инерциальному электростатическому удержанию , а также к новым вариациям стелларатора.

Фон

Солнце , как и другие звезды , представляет собой естественный термоядерный реактор, в котором в результате звездного нуклеосинтеза легкие элементы преобразуются в более тяжелые с выделением энергии.

Энергия связи для различных атомных ядер . У железа-56 она самая высокая, что делает его самым стабильным. Ядра слева, вероятно, выделяют энергию при слиянии ( синтезе ); те, что справа, вероятно, нестабильны и выделяют энергию при расщеплении ( делении ).

Механизм

Реакции синтеза происходят, когда два или более атомных ядра сближаются достаточно долго, так что ядерная сила, притягивающая их друг к другу, превышает электростатическую силу , отталкивающую их друг от друга, в результате чего они сливаются в более тяжелые ядра. Для ядер тяжелее железа-56 реакция эндотермическая , требующая ввода энергии. ^[7] Тяжелые ядра, большие, чем железо, имеют гораздо больше протонов, что приводит к большей силе отталкивания. Для ядер легче железа-56 реакция экзотермическая , высвобождающая энергию при слиянии. Поскольку в ядре водорода есть один протон , для достижения слияния требуются наименьшие усилия, и он дает наибольший чистый выход энергии. Кроме того, поскольку у него есть один электрон, водород является самым простым топливом для полной ионизации.

Отталкивающее электростатическое взаимодействие между ядрами действует на больших расстояниях, чем сильное взаимодействие, диапазон которого составляет примерно один фемтометр — диаметр протона или нейтрона. Атомам топлива необходимо предоставить достаточно кинетической энергии, чтобы приблизиться друг к другу достаточно близко, чтобы сильное взаимодействие преодолело электростатическое отталкивание и инициировало термоядерный синтез. « Кулоновский барьер » — это количество кинетической энергии, необходимое для перемещения атомов топлива достаточно близко. Атомы можно нагреть до чрезвычайно высоких температур или ускорить в ускорителе частиц для получения этой энергии.

Атом теряет свои электроны, как только он нагревается выше своей энергии ионизации . Ион — это название для полученного голого ядра. Результатом этой ионизации является плазма, которая представляет собой нагретое облако ионов и свободных электронов, которые ранее были связаны с ними. Плазма является электропроводящей и магнитно-управляемой, поскольку заряды разделены. Это используется несколькими термоядерными устройствами для удержания горячих частиц.

Поперечное сечение

Скорость реакции синтеза быстро увеличивается с температурой, пока не достигнет максимума, а затем постепенно упадет. Скорость синтеза дейтерия-трития (DT) достигает пика при более низкой температуре (около 70 кэВ или 800 миллионов кельвинов) и при более высоком значении, чем другие реакции, обычно рассматриваемые для получения энергии синтеза.

Сечение реакции , обозначаемое σ, измеряет вероятность того, что произойдет реакция синтеза. Это зависит от относительной скорости двух ядер. Более высокие относительные скорости обычно увеличивают вероятность, но вероятность снова начинает уменьшаться при очень высоких энергиях. ^[8]

В плазме скорость частиц можно охарактеризовать с помощью распределения вероятностей . Если плазма термализована , распределение выглядит как гауссова кривая или распределение Максвелла–Больцмана . В этом случае полезно использовать среднее сечение частиц по распределению скоростей. Это вводится в объемную скорость синтеза: ^[9]

${\displaystyle P_{\text{fusion}}=n_{A}n_{B}\langle \sigma v_{A,B}\rangle E_{\text{fusion}}}$

где:

• ${\displaystyle P_{\text{fusion}}}$это энергия, полученная в результате термоядерного синтеза, за единицу времени и объема
• n — плотность числа частиц вида A или B в объеме
• ${\displaystyle \langle \sigma v_{A,B}\rangle }$это поперечное сечение этой реакции, среднее по всем скоростям двух видов v
• ${\displaystyle E_{\text{fusion}}}$это энергия, выделяемая в результате этой реакции синтеза.

критерий Лоусона

Критерий Лоусона рассматривает энергетический баланс между энергией, произведенной в реакциях синтеза, и энергией, потерянной в окружающую среду. Чтобы генерировать полезную энергию, система должна производить больше энергии, чем теряет. Лоусон предположил энергетический баланс , показанный ниже. ^[9]

${\displaystyle P_{\text{out}}=\eta _{\text{capture}}\left(P_{\text{fusion}}-P_{\text{conduction}}-P_{\text{radiation}}\right)}$

где:

• ${\displaystyle P_{\text{out}}}$это чистая мощность от термоядерного синтеза
• ${\displaystyle \eta _{\text{capture}}}$эффективность захвата выходного продукта синтеза
• ${\displaystyle P_{\text{fusion}}}$это скорость энергии, генерируемой в результате реакций синтеза
• ${\displaystyle P_{\text{conduction}}}$это потери проводимости, когда энергетическая масса покидает плазму
• ${\displaystyle P_{\text{radiation}}}$это потери излучения, поскольку энергия уходит в виде света.

Скорость синтеза, и, таким образом, P _fusion , зависит от температуры и плотности плазмы. Плазма теряет энергию через проводимость и излучение . ^[9] Проводимость происходит, когда ионы , электроны или нейтралы ударяются о другие вещества, как правило, поверхность устройства, и передают часть своей кинетической энергии другим атомам. Скорость проводимости также основана на температуре и плотности. Излучение - это энергия, которая покидает облако в виде света. Излучение также увеличивается с температурой, а также с массой ионов. Системы термоядерной энергетики должны работать в области, где скорость синтеза выше потерь.

Тройное произведение: плотность, температура, время

Захват термоядерного синтеза (слева) в зависимости от температуры (внизу) для различных подходов к термоядерному синтезу по состоянию на 2021 год, предполагая использование DT-топлива ^[10] Сплошная линия соответствует Q = ∞ для IFC (инерционный термоядерный синтез). Пунктирная линия соответствует Q = 0,01 для IFC. Цветные контуры соответствуют факторам Q для MFC (магнитный термоядерный синтез): Q = ∞ (коричневый), Q = 10 (красный), Q = 2 (желтый), Q = 1 (зеленый), Q = 0,1 (ярко-синий), Q = 0,01 (светло-синий), Q = 0,001 (еще более светло-синий), Q = 0,0001 (слабо-синий).

Критерий Лоусона утверждает, что машина, удерживающая термализованную и квазинейтральную плазму , должна генерировать достаточно энергии, чтобы преодолеть ее потери энергии. Количество энергии, высвобождаемой в данном объеме, является функцией температуры и, следовательно, скорости реакции на основе одной частицы, плотности частиц в этом объеме и, наконец, времени удержания, продолжительности времени, в течение которого энергия остается в объеме. ^{[9] [11]} Это известно как «тройной продукт»: плотность плазмы, температура и время удержания. ^[12]

В магнитном удержании плотность низкая, порядка «хорошего вакуума». Например, в устройстве ИТЭР плотность топлива составляет около 1,0 × 10 ¹⁹ м ⁻³ , что составляет около одной миллионной атмосферной плотности. ^[13] Это означает, что температура и/или время удержания должны увеличиться. Температуры, имеющие отношение к термоядерному синтезу, были достигнуты с использованием различных методов нагрева, которые были разработаны в начале 1970-х годов. В современных машинах по состоянию на 2019 год ^{[обновлять]}основной оставшейся проблемой было время удержания. Плазма в сильных магнитных полях подвержена ряду присущих ей нестабильностей, которые необходимо подавлять для достижения полезной длительности. Один из способов сделать это — просто увеличить объем реактора, что снижает скорость утечки из-за классической диффузии . Вот почему ИТЭР такой большой.

Напротив, системы инерционного удержания приближаются к полезным значениям тройного продукта за счет более высокой плотности и имеют короткие интервалы удержания. В NIF начальная замороженная водородная топливная загрузка имеет плотность меньше плотности воды, которая увеличивается примерно до 100 раз плотности свинца. В этих условиях скорость синтеза настолько высока, что топливо сплавляется за микросекунды, необходимые для того, чтобы тепло, выделяемое реакциями, разорвало топливо на части. Хотя NIF также большой, это функция его конструкции «драйвера», а не присущая процессу синтеза.

Улавливание энергии

Было предложено несколько подходов для захвата энергии, которую производит синтез. Самый простой — нагреть жидкость. Обычно целевая реакция DT высвобождает большую часть своей энергии в виде быстро движущихся нейтронов. Электрически нейтральный нейтрон не подвержен влиянию схемы удержания. В большинстве конструкций он захватывается толстым «одеялом» из лития , окружающим активную зону реактора. При ударе нейтрона высокой энергии одеяло нагревается. Затем оно активно охлаждается рабочей жидкостью, которая приводит в действие турбину для выработки энергии.

Другая конструкция предлагает использовать нейтроны для воспроизводства топлива деления в слое ядерных отходов , концепция, известная как гибрид деления-синтеза . В этих системах выходная мощность увеличивается за счет событий деления, а энергия извлекается с использованием систем, подобных тем, что используются в обычных реакторах деления. ^[14]

Конструкции, использующие другие виды топлива, в частности, реакцию протон-борного анейтронного синтеза , высвобождают гораздо больше энергии в виде заряженных частиц. В этих случаях возможны системы извлечения энергии, основанные на движении этих зарядов. Прямое преобразование энергии было разработано в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) в 1980-х годах как метод поддержания напряжения непосредственно с использованием продуктов реакции синтеза. Это продемонстрировало эффективность захвата энергии в 48 процентов. ^[15]

Поведение плазмы

Плазма — это ионизированный газ, проводящий электричество. ^[16] В целом она моделируется с помощью магнитогидродинамики , которая представляет собой комбинацию уравнений Навье–Стокса, управляющих жидкостями, и уравнений Максвелла, управляющих поведением магнитных и электрических полей . ^[17] Термоядерный синтез использует несколько свойств плазмы, в том числе:

• Самоорганизующаяся плазма проводит электрические и магнитные поля. Ее движения генерируют поля, которые в свою очередь могут ее удерживать. ^[18]
• Диамагнитная плазма может генерировать свое собственное внутреннее магнитное поле. Это может отклонить внешнее магнитное поле, делая ее диамагнитной. ^[19]
• Магнитные зеркала могут отражать плазму, когда она перемещается из поля с низкой плотностью в поле с высокой плотностью. ^{[20] :24}

Методы

Подходы к термоядерному синтезу, в семействах с цветовой кодировкой: семейство Pinch (оранжевый), семейство Mirror (красный), системы Cusp (фиолетовый), токамаки и стеллараторы (зеленый), плазменные структуры (серый), инерциальное электростатическое удержание (темно-желтый), инерциальный термоядерный синтез (ICF, синий), плазменный струйный магнито-инерциальный термоядерный синтез (PJMIF, темно-розовый).

Магнитное удержание

• Токамак : наиболее хорошо разработанный и хорошо финансируемый подход. Этот метод управляет горячей плазмой в магнитно-удерживаемом торе с внутренним током. После завершения ITER станет крупнейшим в мире токамаком. По состоянию на сентябрь 2018 года по всему миру было запланировано, выведено из эксплуатации или эксплуатировалось 226 экспериментальных токамаков (50). ^[21]
• Сферический токамак : также известен как сферический тор. Разновидность токамака сферической формы.
• Стелларатор : скрученные кольца горячей плазмы. Стелларатор пытается создать естественный скрученный плазменный путь, используя внешние магниты. Стеллараторы были разработаны Лайманом Спитцером в 1950 году и эволюционировали в четыре конструкции: Torsatron, Heliotron, Heliac и Helias. Одним из примеров является Wendelstein 7-X , немецкое устройство. Это самый большой в мире стелларатор. ^[22]
• Внутренние кольца: Стеллараторы создают закрученную плазму с помощью внешних магнитов, в то время как токамаки делают это с помощью тока, индуцированного в плазме. Несколько классов конструкций обеспечивают это закручивание с помощью проводников внутри плазмы. Ранние расчеты показали, что столкновения между плазмой и опорами для проводников будут удалять энергию быстрее, чем реакции синтеза могли бы ее заменить. Современные вариации, включая эксперимент с левитирующим диполем (LDX) , используют твердый сверхпроводящий тор, который магнитно левитирует внутри камеры реактора. ^[23]
• Магнитное зеркало : разработано Ричардом Ф. Постом и группами в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса ( LLNL ) в 1960-х годах. ^[24] Магнитные зеркала отражают плазму вперед и назад по линии. Вариации включали тандемное зеркало , магнитную бутылку и биконический касп . ^[25] Серия зеркальных машин была построена правительством США в 1970-х и 1980-х годах, в основном в LLNL. ^[26] Однако расчеты, проведенные в 1970-х годах, показали, что вряд ли они когда-либо будут коммерчески полезны.
• Bumpy torus : ряд магнитных зеркал расположены встык в тороидальном кольце. Любые ионы топлива, которые вытекают из одного зеркала, удерживаются в соседнем зеркале, что позволяет поднять давление плазмы произвольно высоко без потерь. Экспериментальная установка ELMO Bumpy Torus или EBT была построена и испытана в Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) в 1970-х годах.
• Конфигурация с обращенным полем : это устройство захватывает плазму в самоорганизующуюся квазистабильную структуру; где движение частиц создает внутреннее магнитное поле, которое затем захватывает само себя. ^[27]
• Сферомак : Похожая на конфигурацию с обращенным полем, полустабильная плазменная структура, созданная с использованием самогенерируемого плазмой магнитного поля. Сферомак имеет как тороидальные, так и полоидальные поля, в то время как конфигурация с обращенным полем не имеет тороидального поля. ^[28]
• Dynomak — это сферомак, который формируется и поддерживается с помощью непрерывной инъекции магнитного потока . ^{[29] [30] [31]}
• Обратный пинч поля : Здесь плазма движется внутри кольца. Она имеет внутреннее магнитное поле. Двигаясь из центра этого кольца, магнитное поле меняет направление.

Инерционное удержание

График результатов NIF с 2012 по 2022 гг.

• Непрямой привод: Лазеры нагревают структуру, известную как Hohlraum , которая становится настолько горячей, что начинает излучать рентгеновский свет. Эти рентгеновские лучи нагревают топливную таблетку, заставляя ее сжиматься внутрь, чтобы сжать топливо. Самая большая система, использующая этот метод, — National Ignition Facility , за которой следует Laser Mégajoule . ^[32]
• Прямой привод: Лазеры напрямую нагревают топливную таблетку. Известные эксперименты с прямым приводом были проведены в Лаборатории лазерной энергетики (LLE) и на объектах GEKKO XII . Для хороших имплозий требуются топливные таблетки с формой, близкой к идеальной, чтобы генерировать симметричную внутреннюю ударную волну , которая производит плазму высокой плотности. ^{[ необходима цитата ]}
• Быстрое зажигание: этот метод использует два лазерных взрыва. Первый взрыв сжимает термоядерное топливо, а второй его зажигает. По состоянию на 2019 год ^{[обновлять]}эта технология утратила популярность для производства энергии. ^[33]
• Магнитно-инерционный синтез или намагниченный линейный инерционный синтез : это сочетание лазерного импульса с магнитным пинчем. Сообщество пинча называет это намагниченным линейным инерционным синтезом, в то время как сообщество ICF называет это магнитно-инерционным синтезом. ^[34]
• Ионные пучки: Ионные пучки заменяют лазерные лучи для нагрева топлива. ^[35] Главное отличие в том, что у луча есть импульс из-за массы, тогда как у лазеров его нет. По состоянию на 2019 год представляется маловероятным, что ионные пучки могут быть достаточно сфокусированы в пространстве и во времени.
• Z-машина : посылает электрический ток через тонкие вольфрамовые провода, нагревая их достаточно для генерации рентгеновских лучей. Как и в случае с косвенным приводом, эти рентгеновские лучи затем сжимают топливную капсулу.

Магнитные или электрические зажимы

• Z-пинч : ток проходит в направлении z через плазму. Ток создает магнитное поле, которое сжимает плазму. Пинчи были первым методом для искусственного управляемого термоядерного синтеза. ^{[36] [37]} Z-пинч имеет присущие ему нестабильности, которые ограничивают его сжатие и нагревание до значений, слишком низких для практического термоядерного синтеза. Самая большая такая машина, британская ZETA , была последним крупным экспериментом такого рода. Проблемы в z-пинче привели к конструкции токамака. Плотный плазменный фокус является, возможно, превосходным вариантом.
• Тета-пинч : ток циркулирует вокруг внешней стороны плазменного столба в направлении тета. Это индуцирует магнитное поле, идущее вниз по центру плазмы, а не вокруг него. Раннее устройство тета-пинча Scylla было первым, которое убедительно продемонстрировало термоядерный синтез, но более поздние работы показали, что у него есть внутренние ограничения, которые сделали его неинтересным для производства энергии.
• Стабилизированный сдвиговым потоком Z-Pinch: Исследования в Университете Вашингтона под руководством Ури Шумлака изучали использование стабилизации сдвиговым потоком для сглаживания нестабильностей реакторов Z-pinch. Это включает ускорение нейтрального газа вдоль оси пинча. Экспериментальные машины включали экспериментальные реакторы FuZE и Zap Flow Z-Pinch. ^[38] В 2017 году британский инвестор в технологии и предприниматель Бендж Конвей вместе с физиками Брайаном Нельсоном и Ури Шумлаком стали соучредителями Zap Energy, чтобы попытаться коммерциализировать технологию для производства электроэнергии. ^{[39] [40] [41]}
• Винтовой зажим: этот метод сочетает в себе тета- и z-зажим для улучшения стабилизации. ^[42]

Инерционное электростатическое удержание

• Fusor : Электрическое поле нагревает ионы до состояния синтеза. Машина обычно использует две сферические клетки, катод внутри анода, внутри вакуума. Эти машины не считаются жизнеспособным подходом к чистой мощности из-за их высокихпотерь на проводимость и излучение . ^[43] Они достаточно просты в изготовлении, чтобы любители могли синтезировать атомы, используя их. ^[44]
• Polywell : Попытки объединить магнитное удержание с электростатическими полями, чтобы избежать потерь проводимости, создаваемых клеткой. ^[45]

Другой

• Намагниченный целевой синтез : удерживает горячую плазму с помощью магнитного поля и сжимает ее с помощью инерции. Примерами являются машина LANL FRX-L, ^[46] General Fusion (поршневое сжатие с жидкометаллическим лайнером), HyperJet Fusion (плазменное струйное сжатие с плазменным лайнером). ^{[47] [48]}
• Неконтролируемый: синтез был инициирован человеком, использующим неконтролируемые взрывы деления для стимуляции синтеза. Ранние предложения по термоядерной энергии включали использование бомб для инициирования реакций. См. проект PACER .
• Лучевой синтез: луч частиц высокой энергии, направленный на другой луч или цель, может инициировать синтез. Это использовалось в 1970-х и 1980-х годах для изучения сечений реакций синтеза. ^[8] Однако лучевые системы не могут использоваться для получения энергии, поскольку поддержание когерентности луча требует больше энергии, чем дает синтез.
• Мюон-катализируемый синтез : этот подход заменяет электроны в двухатомных молекулах изотоповводородана мюоны — более массивные частицы с тем же электрическим зарядом . Их большая масса сжимает ядра достаточно сильно, чтобы сильное взаимодействие могло вызвать синтез. ^{[49] По состоянию на 2007 год} для производства мюонов требовалось больше энергии, чем можно получить из мюон-катализируемого синтеза. ^[50]
• Решеточно-ограниченный термоядерный синтез : Решеточно-ограниченный термоядерный синтез ( LCF ) — это тип ядерного синтеза , при котором металлы, насыщенные дейтронами, подвергаются воздействию гамма-излучения или ионных пучков, например, в термоядерном термоядерном синтезаторе , избегая при этом высокотемпературной плазмы, используемой в других методах термоядерного синтеза. ^{[51] [52]}

Общие инструменты

В различных проектах используются различные подходы, оборудование и механизмы для решения задач термоядерного нагрева, измерения и производства электроэнергии. ^[53]

Машинное обучение

Глубокая система обучения с подкреплением использовалась для управления реактором на основе токамака . ^{[ указать ]} Система могла манипулировать магнитными катушками для управления плазмой. Система могла непрерывно подстраиваться для поддержания соответствующего поведения (более сложного, чем пошаговые системы). ^{[ необходима цитата ]} В 2014 году Google начала работать с калифорнийской компанией по термоядерному синтезу TAE Technologies для управления Joint European Torus (JET) для прогнозирования поведения плазмы. ^[54] DeepMind также разработала схему управления с TCV . ^[55]

Обогрев

• Электростатический нагрев: электрическое поле может совершать работу над заряженными ионами или электронами, нагревая их. ^[56]
• Инжекция нейтрального пучка : водород ионизируется и ускоряется электрическим полем, образуя заряженный пучок, который просвечивается через источник нейтрального водородного газа в направлении плазмы, которая сама ионизирована и удерживается магнитным полем. Часть промежуточного водородного газа ускоряется в направлении плазмы путем столкновений с заряженным пучком, оставаясь при этом нейтральным: этот нейтральный пучок, таким образом, не подвергается воздействию магнитного поля и достигает плазмы. Оказавшись внутри плазмы, нейтральный пучок передает энергию плазме путем столкновений, которые ионизируют ее и позволяют ей удерживаться магнитным полем, тем самым нагревая и заправляя реактор за одну операцию. Оставшаяся часть заряженного пучка отклоняется магнитными полями на охлаждаемые сбросы пучка. ^[57]
• Радиочастотный нагрев: радиоволна заставляет плазму колебаться (т.е. микроволновая печь ). Это также известно как нагрев электронным циклотронным резонансом , например, с использованием гиротронов , или диэлектрический нагрев . ^[58]
• Магнитное пересоединение : когда плазма становится плотной, ее электромагнитные свойства могут измениться, что может привести к магнитному пересоединению . Пересоединение помогает синтезу, потому что оно мгновенно сбрасывает энергию в плазму, быстро нагревая ее. До 45% энергии магнитного поля может нагревать ионы. ^{[59] [60]}
• Магнитные колебания: переменные электрические токи могут подаваться на магнитные катушки, которые нагревают плазму, заключенную внутри магнитной стенки. ^[61]
• Аннигиляция антипротонов: антипротоны, введенные в массу термоядерного топлива, могут вызывать термоядерные реакции. Эта возможность как метод движения космического корабля, известный как ядерный импульсный двигатель, катализируемый антиматерией , был исследован в Университете штата Пенсильвания в связи с предлагаемым проектом AIMStar . ^{[ необходима цитата ]}

Измерение

Диагностика термоядерного научного реактора чрезвычайно сложна и разнообразна. ^[62] Диагностика, необходимая для термоядерного энергетического реактора, будет разнообразной, но менее сложной, чем диагностика научного реактора, поскольку к моменту коммерциализации многие диагностики обратной связи и управления в реальном времени будут усовершенствованы. Однако рабочая среда коммерческого термоядерного реактора будет более жесткой для диагностических систем, чем в научном реакторе, поскольку непрерывные операции могут включать более высокие температуры плазмы и более высокие уровни нейтронного облучения. Во многих предлагаемых подходах коммерциализация потребует дополнительной возможности измерения и разделения диверторных газов, например, гелия и примесей, и мониторинга воспроизводства топлива, например, состояния жидкого литиевого лайнера для воспроизводства трития. ^[63] Ниже приведены некоторые основные методы.

• Петля потока : петля провода вставлена ​​в магнитное поле. Когда поле проходит через петлю, создается ток. Ток измеряет полный магнитный поток через эту петлю. Это использовалось в эксперименте National Compact Stellarator , ^[64] на поливелле , ^[65] и машинах LDX . Можно использовать зонд Ленгмюра , металлический объект, помещенный в плазму. К нему прикладывается потенциал, давая ему напряжение относительно окружающей плазмы. Металл собирает заряженные частицы, вытягивая ток. При изменении напряжения ток изменяется. Это создает кривую IV . Кривую IV можно использовать для определения локальной плотности плазмы, потенциала и температуры. ^[66]
• Рассеяние Томсона : «Световые рассеиватели» плазмы могут быть использованы для реконструкции поведения плазмы, включая плотность и температуру. Это распространено в инерционном термоядерном синтезе , ^[67] токамаках , ^[68] и фузорах . В системах ICF, запуск второго луча в золотую фольгу, прилегающую к мишени, создает рентгеновские лучи, которые пересекают плазму. В токамаках это можно сделать с помощью зеркал и детекторов для отражения света.
• Детекторы нейтронов : Несколько типов детекторов нейтронов могут регистрировать скорость, с которой производятся нейтроны. ^{[69] [70]}
• Детекторы рентгеновского излучения Видимые, ИК, УФ и рентгеновские лучи испускаются всякий раз, когда частица меняет скорость. ^[71] Если причина в отклонении магнитным полем, излучение представляет собой циклотронное излучение на низких скоростях и синхротронное излучение на высоких скоростях. Если причина в отклонении другой частицей, плазма излучает рентгеновские лучи, известные как тормозное излучение. ^[72]

Производство электроэнергии

Нейтронные бланкеты поглощают нейтроны, которые нагревают бланкет. Энергия может быть извлечена из бланкета различными способами:

• Паровые турбины могут приводиться в действие теплом, передаваемым в рабочую жидкость , которая превращается в пар, приводящий в действие электрогенераторы. ^[73]
• Нейтронные бланкеты: Эти нейтроны могут регенерировать отработанное ядерное топливо. ^[74] Тритий может быть получен с использованием бланкета-размножителя из жидкого лития или охлаждаемого гелием шарового слоя, изготовленного из литийсодержащих керамических шариков. ^[75]
• Прямое преобразование : кинетическая энергия частицы может быть преобразована в напряжение . ^[24] Впервые это было предложено Ричардом Ф. Постом в сочетании с магнитными зеркалами в конце 1960-х годов. Это было предложено для конфигураций с обратным полем, а также для устройств с фокусировкой плотной плазмы . Процесс преобразует большую часть случайной энергии продуктов синтеза в направленное движение. Затем частицы собираются на электродах при различных больших электрических потенциалах. Этот метод продемонстрировал экспериментальную эффективность в 48 процентов. ^[76]
• Трубки бегущей волны пропускают заряженные атомы гелия при нескольких мегавольтах и ​​только что выходящие из реакции синтеза через трубку с катушкой провода вокруг внешней стороны. Этот проходящий заряд при высоком напряжении протягивает электричество через провод.

Заключение

Пространство параметров, занимаемое устройствами инерциальной термоядерной энергии и магнитной термоядерной энергии по состоянию на середину 1990-х годов. Режим, позволяющий термоядерное зажигание с высоким коэффициентом усиления, находится вблизи верхнего правого угла графика.

Удержание относится ко всем условиям, необходимым для поддержания плазмы плотной и горячей достаточно долго для осуществления термоядерного синтеза. Общие принципы:

• Равновесие : Силы, действующие на плазму, должны быть сбалансированы. Исключением является инерционное удержание , где слияние должно происходить быстрее времени рассеивания.
• Стабильность : плазма должна быть сконструирована таким образом, чтобы возмущения не приводили к ее рассеиванию.
• Транспортировка или проводимость : потеря материала должна быть достаточно медленной. ^[9] Плазма уносит с собой энергию, поэтому быстрая потеря материала нарушит синтез. Материал может быть потерян при транспортировке в другие регионы или проводимости через твердое тело или жидкость.

Для осуществления самоподдерживающегося синтеза часть энергии, выделяемой в ходе реакции, должна быть использована для нагрева новых реагентов и поддержания условий для синтеза.

Магнитное удержание

Магнитное Зеркало

Эффект магнитного зеркала . Если частица следует по линии поля и попадает в область с более высокой напряженностью поля, частицы могут отражаться. Несколько устройств используют этот эффект. Самыми известными были машины с магнитным зеркалом, серия устройств, построенных в LLNL с 1960-х по 1980-е годы. ^[77] Другие примеры включают магнитные бутылки и биконический касп . ^[78] Поскольку машины с зеркалом были прямыми, они имели некоторые преимущества по сравнению с кольцевыми конструкциями. Зеркала было легче конструировать и обслуживать, а прямой захват энергии преобразования было проще реализовать. ^[15] Плохое ограничение привело к отказу от этого подхода, за исключением конструкции с поликоленником. ^[79]

Магнитные петли

Магнитные петли изгибают линии поля обратно на себя, либо по окружностям, либо, что более распространено, по вложенным тороидальным поверхностям. Наиболее развитыми системами этого типа являются токамак , стелларатор и пинч с обращенным полем. Компактные тороиды , особенно конфигурация с обращенным полем и сферомак, пытаются объединить преимущества тороидальных магнитных поверхностей с преимуществами просто соединенной (нетороидальной) машины, что приводит к механически более простой и меньшей области ограничения.

Инерционное удержание

Лазер Electra в Военно-морской исследовательской лаборатории демонстрирует 90 000 выстрелов за 10 часов — необходимое количество повторений для силовой установки IFE.

Инерционное удержание — это использование быстрого имплозионного взрыва для нагрева и удержания плазмы. Оболочка, окружающая топливо, взрывается с помощью прямого лазерного взрыва (прямой привод), вторичного рентгеновского взрыва (косвенный привод) или тяжелых пучков. Топливо должно быть сжато примерно до 30-кратной плотности твердого тела с помощью энергичных пучков. Прямой привод в принципе может быть эффективным, но недостаточная однородность помешала успеху. ^{[80] :19–20} Косвенный привод использует пучки для нагрева оболочки, заставляя оболочку излучать рентгеновские лучи , которые затем взрывают таблетку. Лучи обычно являются лазерными, но были исследованы ионные и электронные пучки. ^{[80] :182–193}

Электростатическое удержание

Электростатические устройства термоядерного синтеза используют электростатические поля. Наиболее известным является фузор . Это устройство имеет катод внутри анодной проволочной клетки. Положительные ионы летят к отрицательной внутренней клетке и нагреваются электрическим полем в процессе. Если они не попадают во внутреннюю клетку, они могут столкнуться и слиться. Однако ионы обычно попадают в катод, создавая недопустимо высокие потери проводимости . Скорости термоядерного синтеза в фузорах низкие из-за конкурирующих физических эффектов, таких как потеря энергии в виде светового излучения. ^[81] Были предложены конструкции, позволяющие избежать проблем, связанных с клеткой, путем создания поля с использованием ненейтрального облака. К ним относятся плазменное колебательное устройство, ^[82] магнитно-экранированная сетка, ^[83] ловушка Пеннинга , поликолодец , ^[84] и концепция драйвера катода F1. ^[85]

Топливо

Топливом, рассматриваемым для термоядерной энергетики, были легкие элементы, такие как изотопы водорода — протий , дейтерий и тритий . ^[8] Реакция дейтерия и гелия-3 требует гелия-3, изотопа гелия, который настолько редок на Земле, что его пришлось бы добывать вне Земли или производить другими ядерными реакциями. В конечном счете, исследователи надеются принять реакцию протия-бора-11, поскольку она не производит нейтроны напрямую, хотя побочные реакции могут. ^[86]

Дейтерий, тритий

Схема реакции ДТ

Самая простая ядерная реакция с наименьшей энергией — это D+T:

2 1Д+3 1Т→⁴
₂Он
(3,5 МэВ) +1 0н(14,1 МэВ)

Эта реакция распространена в исследовательских, промышленных и военных приложениях, обычно в качестве источника нейтронов. Дейтерий является естественным изотопом водорода и широко доступен. Большое массовое отношение изотопов водорода делает их разделение простым по сравнению с процессом обогащения урана . Тритий является естественным изотопом водорода, но поскольку он имеет короткий период полураспада 12,32 года, его трудно найти, хранить, производить, и он дорог. Следовательно, дейтерий-тритиевый топливный цикл требует воспроизводства трития из лития с использованием одной из следующих реакций:

¹
₀н
+⁶
₃Ли
→³
₁Т
+⁴
₂Он

¹
₀н
+⁷
₃Ли
→³
₁Т
+⁴
₂Он
+¹
₀н

Реагентный нейтрон поставляется реакцией синтеза DT, показанной выше, и той, которая имеет наибольший выход энергии. Реакция с ⁶ Li является экзотермической , обеспечивая небольшой прирост энергии для реактора. Реакция с ⁷ Li является эндотермической , но не потребляет нейтрон. Реакции размножения нейтронов необходимы для замены нейтронов, потерянных из-за поглощения другими элементами. Ведущими кандидатами на материалы для размножения нейтронов являются бериллий и свинец , но реакция с ⁷ Li помогает поддерживать высокую популяцию нейтронов. Природный литий в основном состоит из ^{7 Li, который имеет низкое} сечение производства трития по сравнению с ⁶ Li, поэтому в большинстве конструкций реакторов используются воспроизводящие бланкеты с обогащенным ⁶ Li.

К недостаткам, обычно приписываемым термоядерной энергии, относятся:

• Подача нейтронов приводит к нейтронной активации материалов реактора. ^{[87] :242}
• 80% получаемой энергии уносится нейтронами, что ограничивает использование прямого преобразования энергии. ^[88]
• Для этого требуется радиоизотоп тритий. Тритий может вытекать из реакторов. Некоторые оценки предполагают, что это будет представлять собой существенный выброс радиоактивности в окружающую среду. ^[89]

Поток нейтронов, ожидаемый в коммерческом реакторе термоядерного синтеза DT, примерно в 100 раз больше, чем в энергетических реакторах деления, что создает проблемы для проектирования материалов . После серии испытаний DT в JET вакуумный сосуд оказался достаточно радиоактивным, что потребовало дистанционного управления в течение года после испытаний. ^[90]

В производственных условиях нейтроны будут реагировать с литием в воспроизводящем бланкете, состоящем из литиевых керамических шариков или жидкого лития, давая тритий. Энергия нейтронов попадает в литий, который затем передается для приведения в действие электрогенерации. Литиевый бланкет защищает внешние части реактора от потока нейтронов. Более новые конструкции, в частности усовершенствованный токамак, используют литий внутри активной зоны реактора в качестве элемента конструкции. Плазма напрямую взаимодействует с литием, предотвращая проблему, известную как «рециркуляция». Преимущество этой конструкции было продемонстрировано в эксперименте с литий-токамаком .

Дейтерий

Сечение реакции синтеза дейтерия (в квадратных метрах) при различных энергиях столкновения ионов

Слияние двух ядер дейтерия — вторая по простоте реакция слияния. Реакция имеет две ветви, которые происходят с почти равной вероятностью:

²
₁Д
+²
₁Д
→³
₁Т
+¹
₁ЧАС

²
₁Д
+²
₁Д
→³
₂Он
+¹
₀н

Эта реакция также распространена в исследованиях. Оптимальная энергия для инициирования этой реакции составляет 15 кэВ, что лишь немного выше, чем для реакции DT. Первая ветвь производит тритий, поэтому реактор DD не является реактором без трития, хотя он и не требует ввода трития или лития. Если тритоны не удаляются быстро, большая часть произведенного трития сжигается в реакторе, что снижает обработку трития, с недостатком производства большего количества нейтронов с более высокой энергией. Нейтрон из второй ветви реакции DD имеет энергию всего 2,45 МэВ (0,393 пДж), в то время как нейтрон из реакции DT имеет энергию 14,1 МэВ (2,26 пДж), что приводит к большему производству изотопов и материальному ущербу. Когда тритоны удаляются быстро, позволяя ³ He реагировать, топливный цикл называется «синтез с подавлением трития». ^[91] Удалённый тритий распадается до ³ He с периодом полураспада 12,5 лет. Благодаря повторному использованию распада ³ He в реакторе, термоядерный реактор не требует материалов, устойчивых к быстрым нейтронам.

Если предположить полное выгорание трития, то уменьшение доли энергии синтеза, переносимой нейтронами, составит всего около 18%, так что основным преимуществом топливного цикла DD является то, что не требуется воспроизводство трития. Другими преимуществами являются независимость от литиевых ресурсов и несколько более мягкий спектр нейтронов. Недостатком DD по сравнению с DT является то, что время удержания энергии (при заданном давлении) должно быть в 30 раз больше, а вырабатываемая мощность (при заданном давлении и объеме) в 68 раз меньше. ^{[ необходима цитата ]}

Предполагая полное удаление трития и рециркуляцию ³ He, только 6% энергии синтеза переносится нейтронами. Синтез DD с подавлением трития требует удержания энергии, которое в 10 раз больше по сравнению с DT и вдвое больше температуры плазмы. ^[92]

Дейтерий, гелий-3

Подход второго поколения к управляемой термоядерной энергии включает объединение гелия-3 ( ³ He) и дейтерия ( ² H):

²
₁Д
+³
₂Он
→⁴
₂Он
+¹
₁ЧАС

Эта реакция производит ⁴ He и высокоэнергетический протон. Как и в случае с топливным циклом безнейтронного синтеза p- ¹¹ B , большая часть энергии реакции выделяется в виде заряженных частиц, что снижает активацию корпуса реактора и потенциально позволяет более эффективно собирать энергию (через любой из нескольких путей). ^[93] На практике побочные реакции DD производят значительное количество нейтронов, оставляя p- ¹¹ B предпочтительным циклом для безнейтронного синтеза. ^[93]

Протон, бор-11

Как проблемы материаловедения, так и проблемы нераспространения значительно уменьшаются при использовании безнейтронного синтеза . Теоретически наиболее реактивным безнейтронным топливом является ³ He. Однако получение разумных количеств ³ He подразумевает крупномасштабную внеземную добычу на Луне или в атмосфере Урана или Сатурна. Поэтому наиболее перспективным кандидатом на топливо для такого синтеза является синтез легкодоступного протия (т. е. протона ) и бора . Их синтез не выделяет нейтронов, но производит энергичные заряженные альфа-частицы (гелий), энергия которых может быть напрямую преобразована в электрическую энергию:

¹
₁ЧАС
+¹¹
₅Б
→ 3⁴
₂Он

Побочные реакции, вероятно, дадут нейтроны, которые несут только около 0,1% мощности, ^{[94] :177–182,} что означает, что рассеяние нейтронов не используется для передачи энергии, а активация материала уменьшается в несколько тысяч раз. Оптимальная температура для этой реакции 123 кэВ ^[95] почти в десять раз выше, чем для чисто водородных реакций, а удержание энергии должно быть в 500 раз лучше, чем требуется для реакции DT. Кроме того, плотность мощности в 2500 раз ниже, чем для DT, хотя на единицу массы топлива это все еще значительно выше по сравнению с реакторами деления.

Поскольку свойства удержания токамака и лазерного пеллетного синтеза незначительны, большинство предложений по анейтронному синтезу основаны на радикально различных концепциях удержания, таких как Polywell и Dense Plasma Focus . В 2013 году исследовательская группа под руководством Кристины Лабон из École Polytechnique сообщила о новом рекорде скорости синтеза для протон-борного синтеза, с предполагаемыми 80 миллионами реакций синтеза во время 1,5-наносекундного лазерного огня, что в 100 раз больше, чем сообщалось в предыдущих экспериментах. ^{[96] [97]}

Выбор материала

Стабильность структурного материала является критически важной проблемой. ^{[98] [99]} Материалы, которые могут выдерживать высокие температуры и нейтронную бомбардировку, испытываемые в термоядерном реакторе, считаются ключом к успеху. ^{[100] [98]} Основными проблемами являются условия, создаваемые плазмой, нейтронная деградация поверхностей стенок и связанная с этим проблема условий поверхности плазменной стенки. ^{[101] [102]} Снижение проницаемости водорода рассматривается как решающее значение для переработки водорода ^[103] и контроля запасов трития. ^[104] Материалы с самой низкой объемной растворимостью водорода и коэффициентом диффузии являются оптимальными кандидатами для стабильных барьеров. Были исследованы несколько чистых металлов, включая вольфрам и бериллий, ^[105] и такие соединения, как карбиды, плотные оксиды и нитриды. Исследования показали, что методы нанесения покрытий для получения хорошо прилипающих и идеальных барьеров имеют одинаковое значение. Наиболее привлекательными являются те методы, в которых ад-слой формируется только путем окисления. Альтернативные методы используют определенные газовые среды с сильными магнитными и электрическими полями. Оценка эффективности барьера представляет собой дополнительную проблему. Классическая мембрана с покрытием продолжает оставаться наиболее надежным методом определения эффективности барьера водородной проницаемости (HPB). ^[104] В 2021 году в ответ на увеличение числа проектов термоядерных энергетических реакторов на 2040 год Управление по атомной энергии Соединенного Королевства опубликовало Дорожную карту по термоядерным материалам Великобритании на 2021–2040 годы, сосредоточив внимание на пяти приоритетных областях, с упором на реакторы семейства токамаков:

• Новые материалы для минимизации количества активаций в конструкции термоядерной электростанции;
• Соединения, которые могут быть использованы на электростанции для оптимизации воспроизводства тритиевого топлива с целью поддержания процесса термоядерного синтеза;
• Магниты и изоляторы, устойчивые к облучению в результате реакций термоядерного синтеза, особенно в криогенных условиях;
• Конструкционные материалы, способные сохранять прочность при нейтронной бомбардировке при высоких рабочих температурах (более 550 градусов Цельсия);
• Инженерное обеспечение для термоядерных материалов — предоставление данных об облученных образцах и смоделированных прогнозов, позволяющих проектировщикам, операторам и регулирующим органам быть уверенными в том, что материалы пригодны для использования на будущих коммерческих электростанциях.

Сверхпроводящие материалы

За девять месяцев компания SuperOx смогла произвести более 186 миль проволоки YBCO для использования в магнитах термоядерных реакторов, что значительно превзошло предыдущие производственные цели компании.

В плазме, которая находится в магнитном поле (известной как намагниченная плазма), скорость термоядерного синтеза масштабируется как напряженность магнитного поля в четвертой степени. По этой причине многие компании, занимающиеся термоядерным синтезом, которые полагаются на магнитные поля для управления своей плазмой, пытаются разработать высокотемпературные сверхпроводящие устройства. В 2021 году российско-японская компания SuperOx разработала новый производственный процесс для изготовления сверхпроводящей проволоки YBCO для термоядерных реакторов. Было показано, что эта новая проволока проводит от 700 до 2000 ампер на квадратный миллиметр. Компания смогла произвести 186 миль проволоки за девять месяцев. ^[106]

Соображения по сдерживанию

Даже в меньших масштабах производства, устройство удержания взрывается материей и энергией. Проекты для удержания плазмы должны учитывать:

• Цикл нагрева и охлаждения, тепловая нагрузка до 10 МВт/ ^м2 .
• Нейтронное излучение , которое со временем приводит к нейтронной активации и охрупчиванию .
• Высокоэнергетические ионы, покидающие пространство на уровне десятков и сотен электронвольт .
• Альфа-частицы вылетают со скоростью в миллионы электронвольт .
• Электроны покидают его с высокой энергией.
• Световое излучение (ИК, видимое, УФ, рентгеновское).

В зависимости от подхода эти эффекты могут быть выше или ниже, чем у реакторов деления. ^[107] По одной из оценок, излучение в 100 раз превышает излучение типичного реактора с водой под давлением . ^{[ необходима ссылка ]} В зависимости от подхода, другие соображения, такие как электропроводность , магнитная проницаемость и механическая прочность, имеют значение. Материалы также не должны превращаться в долгоживущие радиоактивные отходы . ^[98]

Состояние поверхности плазменной стенки

При долгосрочном использовании каждый атом в стене, как ожидается, будет поражен нейтроном и смещен примерно 100 раз, прежде чем материал будет заменен. Высокоэнергетические нейтроны производят водород и гелий посредством ядерных реакций, которые имеют тенденцию образовывать пузырьки на границах зерен и приводят к опуханию, образованию пузырей или охрупчиванию. ^[107]

Подбор материалов

Вольфрам широко рассматривается как оптимальный материал для плазменных компонентов в термоядерных устройствах следующего поколения из-за его уникальных свойств и потенциала для усовершенствований. Его низкие скорости распыления и высокая температура плавления делают его особенно подходящим для высоконапряженных сред термоядерных реакторов, позволяя ему выдерживать интенсивные условия без быстрой деградации. Кроме того, низкое удержание трития вольфрамом посредством совместного осаждения и имплантации имеет важное значение в контексте термоядерного синтеза, поскольку это помогает минимизировать накопление этого радиоактивного изотопа. ^{[108] [109] [110] [111]}

Жидкие металлы (литий, галлий , олово ) были предложены, например, путем впрыскивания струй толщиной 1–5 мм, текущих со скоростью 10 м/с, на твердые подложки. ^{[ необходима цитата ]}

Графит характеризуется высокой скоростью эрозии из-за физического и химического распыления , составляющей много метров в год, что требует повторного осаждения распыленного материала. Место повторного осаждения обычно не совпадает точно с местом распыления, что позволяет достичь чистой эрозии, которая может быть недопустимой. Еще большей проблемой является то, что тритий повторно осаждается вместе с повторно осажденным графитом. Запасы трития в стенке и пыли могут накапливаться до многих килограммов, что представляет собой пустую трату ресурсов и радиологическую опасность в случае аварии. Графит нашел применение в качестве материала для краткосрочных экспериментов, но вряд ли станет основным материалом, обращенным к плазме (PFM), в коммерческом реакторе. ^{[98] [112]}

Керамические материалы, такие как карбид кремния (SiC), имеют схожие проблемы с графитом. Удержание трития в компонентах из карбида кремния, обращенных к плазме, примерно в 1,5-2 раза выше, чем в графите, что приводит к снижению эффективности использования топлива и повышению рисков безопасности в термоядерных реакторах. SiC имеет тенденцию захватывать больше трития, ограничивая его доступность для термоядерного синтеза и увеличивая риск опасного накопления, что усложняет управление тритием. ^{[113] [114]} Кроме того, химическое и физическое распыление SiC остается значительным, способствуя накоплению трития посредством совместного осаждения с течением времени и с увеличением потока частиц. В результате материалы на основе углерода были исключены из ITER , DEMO и аналогичных устройств. ^[115]

Скорость распыления вольфрама на несколько порядков меньше, чем у углерода, а тритий гораздо меньше включается в переосажденный вольфрам. Однако примеси вольфрамовой плазмы гораздо более разрушительны, чем примеси углерода, и самораспыление может быть высоким, требуя, чтобы плазма, контактирующая с вольфрамом, не была слишком горячей (несколько десятков эВ, а не сотен эВ). У вольфрама также есть проблемы, связанные с вихревыми токами и плавлением в нештатных ситуациях, а также некоторые радиологические проблемы. ^[98]

Безопасность и окружающая среда

Потенциал аварии

Потенциал аварии и воздействие на окружающую среду имеют решающее значение для общественного принятия ядерного синтеза, также известного как социальная лицензия . ^[116] Термоядерные реакторы не подвержены катастрофическому расплавлению . ^[117] Для производства чистой энергии требуются точные и контролируемые параметры температуры, давления и магнитного поля, а любое повреждение или потеря необходимого контроля быстро погасят реакцию. ^[118] Термоядерные реакторы работают с запасом топлива в секунды или даже микросекунды в любой момент. Без активной дозаправки реакции немедленно гаснут. ^[117]

Те же ограничения предотвращают неконтролируемые реакции. Хотя ожидается, что объем плазмы составит 1000 м ³ (35 000 куб. футов) или больше, плазма обычно содержит всего несколько граммов топлива. ^[117] Для сравнения, реактор деления обычно загружается достаточным количеством топлива на месяцы или годы, и для продолжения реакции не требуется никакого дополнительного топлива. Этот большой запас топлива и создает возможность расплавления. ^[119]

В магнитном сдерживании сильные поля развиваются в катушках, которые механически удерживаются на месте структурой реактора. Отказ этой структуры может ослабить это напряжение и позволить магниту «взорваться» наружу. Тяжесть этого события будет аналогична другим промышленным авариям или гашению/взрыву аппарата МРТ , и его можно эффективно удерживать в здании сдерживания, подобном тем, которые используются в реакторах деления.

В лазерно-управляемом инерционном сдерживании больший размер реакционной камеры снижает нагрузку на материалы. Хотя отказ реакционной камеры возможен, остановка подачи топлива предотвращает катастрофический отказ. ^[120]

Большинство конструкций реакторов полагаются на жидкий водород в качестве охладителя и для преобразования блуждающих нейтронов в тритий , который подается обратно в реактор в качестве топлива. Водород горюч, и возможно, что водород, хранящийся на месте, может воспламениться. В этом случае тритиевая фракция водорода попадет в атмосферу, создавая риск радиации. Расчеты показывают, что на типичной электростанции будет присутствовать около 1 килограмма (2,2 фунта) трития и других радиоактивных газов. Количество достаточно мало, чтобы оно разбавилось до юридически приемлемых пределов к тому времени, когда они достигнут ограждения периметра станции . ^[121]

Вероятность небольших промышленных аварий, включая локальный выброс радиоактивности и травмы персонала, оценивается как незначительная по сравнению с делением. Они включают случайные выбросы лития или трития или неправильное обращение с радиоактивными компонентами реактора. ^[120]

Магнитное гашение

Срыв магнита — это ненормальное прекращение работы магнита, которое происходит, когда часть сверхпроводящей катушки выходит из сверхпроводящего состояния (становится нормальной). Это может произойти из-за слишком большого поля внутри магнита, слишком большой скорости изменения поля (вызывающей вихревые токи и, как следствие, нагревание в медной опорной матрице) или комбинации этих двух факторов.

Реже причиной закалки может быть дефект магнита. Когда это происходит, это конкретное место подвергается быстрому джоулевому нагреву от тока, что повышает температуру окружающих областей. Это также переводит эти области в нормальное состояние, что приводит к большему нагреву в цепной реакции. Весь магнит быстро становится нормальным в течение нескольких секунд, в зависимости от размера сверхпроводящей катушки. Это сопровождается громким хлопком, поскольку энергия в магнитном поле преобразуется в тепло, и криогенная жидкость выкипает. Резкое уменьшение тока может привести к киловольтным индуктивным скачкам напряжения и искрению. Постоянное повреждение магнита случается редко, но компоненты могут быть повреждены локальным нагревом, высоким напряжением или большими механическими силами.

На практике магниты обычно имеют предохранительные устройства для остановки или ограничения тока при обнаружении гашения. Если большой магнит подвергается гашению, инертный пар, образующийся при испарении криогенной жидкости, может представлять значительную опасность удушья для операторов, вытесняя пригодный для дыхания воздух.

Большая часть сверхпроводящих магнитов в Большом адронном коллайдере ЦЕРНа неожиданно погасла во время запуска в 2008 году, что привело к разрушению нескольких магнитов. ^[122] Чтобы предотвратить повторение, сверхпроводящие магниты БАК оснащены быстродействующими нагревателями, которые активируются при обнаружении события гашения. Дипольные изгибные магниты соединены последовательно. Каждая силовая цепь включает в себя 154 отдельных магнита, и в случае возникновения события гашения вся накопленная энергия этих магнитов должна быть сброшена сразу. Эта энергия передается в массивные блоки металла, которые нагреваются до нескольких сотен градусов Цельсия — из-за резистивного нагрева — за секунды. Гашение магнита — «довольно обычное событие» во время работы ускорителя частиц. ^[123]

Сточные воды

Естественным продуктом реакции синтеза является небольшое количество гелия , который безвреден для жизни. Опасный тритий трудно удержать полностью.

Хотя тритий является летучим и биологически активным веществом, риск для здоровья, связанный с его выбросом, намного ниже, чем у большинства радиоактивных загрязнителей, из-за короткого периода полураспада трития (12,32 года) и очень низкой энергии распада (~14,95 кэВ), а также из-за того, что он не биоаккумулируется (он выводится из организма в виде воды с биологическим периодом полураспада от 7 до 14 дней). ^[124] ИТЭР включает в себя объекты полной локализации для трития. ^[125]

Радиоактивные отходы

Реакторы синтеза создают гораздо меньше радиоактивных материалов, чем реакторы деления. Кроме того, материал, который он создает, менее повреждающий биологически, а радиоактивность рассеивается в течение периода времени, который вполне соответствует существующим инженерным возможностям для безопасного долгосрочного хранения отходов. ^[126] В конкретных терминах, за исключением случая безнейтронного синтеза , ^{[127] [128]} поток нейтронов делает структурные материалы радиоактивными. Количество радиоактивного материала при остановке может быть сопоставимо с количеством в реакторе деления, с важными различиями. Периоды полураспада радиоизотопов синтеза и активации нейтронов , как правило, меньше, чем у реакторов деления, поэтому опасность уменьшается быстрее. В то время как реакторы деления производят отходы, которые остаются радиоактивными в течение тысяч лет, радиоактивным материалом в реакторе синтеза (кроме трития) будет сама активная зона реактора, и большая ее часть будет радиоактивной в течение примерно 50 лет, а другие низкоактивные отходы будут радиоактивными еще около 100 лет после этого. ^[129] Короткий период полураспада отходов термоядерного синтеза устраняет проблему долгосрочного хранения. Через 500 лет материал будет иметь такую ​​же радиотоксичность , как угольная зола . ^[121] Тем не менее, классификация как отходов среднего уровня активности, а не как отходов низкого уровня активности может усложнить обсуждение вопросов безопасности. ^{[130] [126]}

Выбор материалов менее ограничен, чем в обычном делении, где требуется много материалов для их специфических нейтронных сечений . Термоядерные реакторы могут быть спроектированы с использованием «низкоактивационных» материалов, которые нелегко становятся радиоактивными. Ванадий , например, становится намного менее радиоактивным, чем нержавеющая сталь . ^[131] Углеродные волокнистые материалы также являются низкоактивационными, прочными и легкими и перспективными для лазерно-инерционных реакторов, где магнитное поле не требуется. ^[132]

Распространение ядерного оружия

В некоторых сценариях технология термоядерной энергетики может быть адаптирована для производства материалов военного назначения. Огромное количество трития может быть произведено термоядерной электростанцией; тритий используется в детонаторе водородных бомб и в современном усиленном оружии деления , но его можно производить и другими способами. Энергичные нейтроны из термоядерного реактора могут быть использованы для получения оружейного плутония или урана для атомной бомбы (например, путем трансмутации²³⁸
У к²³⁹
Пу , или²³²
Чт к²³³
У ).

Исследование, проведенное в 2011 году, оценило три сценария: ^[133]

• Малогабаритная термоядерная станция: в результате гораздо более высокого энергопотребления, рассеивания тепла и более узнаваемого дизайна по сравнению с центрифугами для обогащения газа , этот выбор было бы гораздо легче обнаружить и, следовательно, неправдоподобным. ^[133]
• Коммерческий объект: Производственный потенциал значителен. Но в гражданской системе термоядерного синтеза вообще не должно быть воспроизводящих или расщепляющихся веществ, необходимых для производства материалов, пригодных для оружия. Если они не экранированы, обнаружение этих материалов может быть выполнено по их характерному гамма-излучению . Основная переделка может быть обнаружена путем регулярной проверки информации о конструкции. В случае (технически более осуществимом) твердых модулей-размножителей необходимо будет проверять входящие компоненты на наличие воспроизводящего материала, ^[133] в противном случае плутоний для нескольких видов оружия мог бы производиться каждый год. ^[134]
• Приоритет оружейного материала независимо от секретности: Самый быстрый способ производства оружейного материала был замечен в модификации гражданской термоядерной электростанции. Во время гражданского использования не требуется оружейный материал. Даже без необходимости тайных действий такая модификация заняла бы около двух месяцев, чтобы начать производство, и по крайней мере еще неделю, чтобы произвести значительное количество. Этого времени считалось достаточным для обнаружения военного использования и реагирования дипломатическими или военными средствами. Чтобы остановить производство, было бы достаточно военного уничтожения частей объекта, оставив реактор. ^[133]

Другое исследование пришло к выводу, что «...большие термоядерные реакторы — даже если они не предназначены для воспроизводства делящихся материалов — могут легко производить несколько сотен кг Pu в год с высоким качеством оружия и очень низкими требованиями к исходному материалу». Было подчеркнуто, что реализация характеристик для внутренней устойчивости к распространению может быть возможна только на ранней стадии исследований и разработок. ^[134] Теоретические и вычислительные инструменты, необходимые для проектирования водородной бомбы, тесно связаны с теми, которые необходимы для термоядерного синтеза с инерционным удержанием , но имеют очень мало общего с термоядерным синтезом с магнитным удержанием.

Запасы топлива

Термоядерная энергетика обычно предполагает использование дейтерия в качестве топлива, и многие современные разработки также используют литий . Если предположить, что выходная энергия термоядерного синтеза равна глобальной выходной мощности 1995 года около 100 Э Дж/год (= 1 × 10 ²⁰ Дж/год) и что она не увеличится в будущем, что маловероятно, то известных текущих запасов лития хватит на 3000 лет. Однако лития из морской воды хватит на 60 миллионов лет, а более сложный процесс термоядерного синтеза с использованием только дейтерия будет иметь топливо на 150 миллиардов лет. ^[135] Чтобы представить это в контексте, 150 миллиардов лет почти в 30 раз больше оставшейся продолжительности жизни Солнца, ^[136] и более чем в 10 раз больше предполагаемого возраста Вселенной.

Экономика

ЕС потратил почти 10 миллиардов евро в течение 1990-х годов. ^[137] ИТЭР представляет собой инвестиции в размере более двадцати миллиардов долларов, а возможно, и десятков миллиардов, включая взносы в натуральной форме . ^{[138] [139] В рамках} Шестой рамочной программы Европейского союза исследования в области ядерного синтеза получили 750 миллионов евро (в дополнение к финансированию ИТЭР), по сравнению с 810 миллионами евро на исследования в области устойчивой энергетики, ^[140] что значительно опередило исследования в области термоядерной энергетики по сравнению с любой другой конкурирующей технологией. Министерство энергетики США выделяло от 367 до 671 миллиона долларов США ежегодно с 2010 года, достигнув пика в 2020 году, ^[141] с планами сократить инвестиции до 425 миллионов долларов США в своем бюджетном запросе на 2021 финансовый год. ^[142] Около четверти этого бюджета направляется на поддержку ИТЭР.

Размер инвестиций и сроки означали, что исследования в области термоядерного синтеза традиционно финансировались почти исключительно государством. Однако, начиная с 2010-х годов, обещание коммерциализации низкоуглеродного источника энергии, меняющего парадигму, начало привлекать множество компаний и инвесторов. ^[143] Более двух десятков стартапов привлекли более одного миллиарда долларов примерно с 2000 по 2020 год, в основном с 2015 года, и еще три миллиарда в виде финансирования и обязательств, связанных с этапами, в 2021 году ^{[144] [145]} с инвесторами, включая Джеффа Безоса , Питера Тиля и Билла Гейтса , а также институциональными инвесторами, включая Legal & General , и энергетическими компаниями, включая Equinor , Eni , Chevron , ^[146] и китайскую ENN Group . ^{[147] [148] [149]} В 2021 году компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) получила 1,8 млрд долларов США в виде финансирования на расширение проекта, а Helion Energy получила полмиллиарда долларов США с дополнительными 1,7 млрд долларов США в зависимости от достижения определенных этапов. ^[150]

Сценарии, разработанные в 2000-х и начале 2010-х годов, обсуждали влияние коммерциализации термоядерной энергетики на будущее человеческой цивилизации. ^[151] Используя ядерное деление в качестве ориентира, они рассматривали ITER и позже DEMO как ввод в эксплуатацию первых коммерческих реакторов около 2050 года и быстрое расширение после середины века. ^[151] Некоторые сценарии подчеркивали «объекты термоядерной науки» как шаг за пределы ITER. ^{[152] [153]} Однако экономические препятствия для термоядерной энергетики на основе токамаков остаются огромными, требуя инвестиций для финансирования прототипов токамак-реакторов ^[154] и разработки новых цепочек поставок, ^[155] проблема, которая затронет любой тип термоядерного реактора. ^[156] Конструкции токамаков кажутся трудоемкими, ^[157] в то время как риск коммерциализации альтернатив, таких как инерционная термоядерная энергия, высок из-за нехватки государственных ресурсов. ^[158]

Сценарии с 2010 года отмечают достижения в области вычислительной техники и материаловедения, позволяющие создавать многофазные национальные или разделяющие затраты «пилотные термоядерные установки» (FPP) по различным технологическим путям, ^{[159] [153] [160] [161] [162] [163],} такие как сферический токамак для производства энергии в Великобритании , в течение периода времени 2030–2040 годов. ^{[164] [165] [166]} Примечательно, что в июне 2021 года компания General Fusion объявила, что примет предложение правительства Великобритании о размещении первой в мире крупной государственно-частной демонстрационной термоядерной установки в Центре термоядерной энергетики Калхэма . ^[167] Установка будет построена в период с 2022 по 2025 год и должна проложить путь для коммерческих пилотных установок в конце 2025-х годов. Установка будет работать на 70% от полной мощности и, как ожидается, достигнет стабильной плазмы в 150 миллионов градусов. ^[168] В Соединенных Штатах, вероятно, будут реализованы проекты государственно-частного партнерства FPP с разделением затрат, ^[169] и в 2022 году Министерство энергетики объявило о новой Программе разработки термоядерного синтеза на основе этапов в качестве центрального элемента своего смелого десятилетнего видения коммерческой термоядерной энергетики, ^[170] которая предусматривает, что команды под руководством частного сектора будут предоставлять предварительные концептуальные проекты FPP, определять технологические дорожные карты и проводить НИОКР, необходимые для решения критических научных и технических проблем в направлении проектирования FPP. ^[171] Технология компактных реакторов, основанная на таких демонстрационных установках, может обеспечить коммерциализацию с помощью подхода флота с 2030-х годов ^[172] , если будут найдены ранние рынки. ^[166]

Широкое распространение неядерной возобновляемой энергии изменило энергетический ландшафт. Прогнозируется, что такие возобновляемые источники будут поставлять 74% мировой энергии к 2050 году. ^[173] Постоянное падение цен на возобновляемую энергию ставит под сомнение экономическую конкурентоспособность термоядерной энергии. ^[174]

Нормированная стоимость энергии (LCOE) для различных источников энергии, включая энергию ветра, солнца и атомную энергию ^[175]

Некоторые экономисты предполагают, что термоядерная энергия вряд ли будет соответствовать другим затратам на возобновляемые источники энергии . ^[174] Ожидается, что термоядерные электростанции столкнутся с большими начальными и капитальными затратами . Более того, эксплуатация и обслуживание, вероятно, будут дорогостоящими. ^[174] Хотя затраты на китайский испытательный реактор термоядерной инженерии не очень известны, концепция термоядерной энергии ЕС DEMO, как предполагалось, будет иметь нормированную стоимость энергии (LCOE) в размере 121 долл. США/МВт-ч. ^[176]

Расходы на топливо низкие, но экономисты предполагают, что стоимость энергии для одногигаваттной электростанции увеличится на $16,5 за МВт-ч на каждый $1 млрд увеличения капиталовложений в строительство. Существует также риск того, что легко получаемый литий будет использован для производства батарей. Получение его из морской воды будет очень дорогим и может потребовать больше энергии, чем та, которая будет произведена. ^[174]

Напротив, оценки выровненной стоимости возобновляемой энергии существенно ниже. Например, выровненная стоимость энергии солнечной энергии в 2019 году оценивалась в $40-$46/МВт·ч, береговой ветровой энергии оценивалась в $29-$56/МВт·ч, а морской ветровой энергии составляла приблизительно $92/МВт·ч. ^[177]

Тем не менее, термоядерная энергетика все еще может играть роль в заполнении энергетических пробелов, оставленных возобновляемыми источниками энергии, ^{[166] [174]} в зависимости от того, как приоритеты администрации в области энергетики и экологической справедливости влияют на рынок. ^[150] В 2020-х годах появились социально-экономические исследования термоядерного синтеза, которые начали учитывать эти факторы, ^[178] а в 2022 году EUROFusion запустила свои направления социально-экономических исследований и перспективных исследований и разработок, чтобы изучить, как такие факторы могут повлиять на пути и графики коммерциализации. ^[179] Аналогичным образом, в апреле 2023 года Япония объявила о национальной стратегии индустриализации термоядерного синтеза. ^[180] Таким образом, термоядерная энергетика может работать в тандеме с другими возобновляемыми источниками энергии, а не становиться основным источником энергии. ^[174] В некоторых приложениях термоядерная энергетика может обеспечить базовую нагрузку, особенно если включить интегрированное тепловое хранение и когенерацию и рассмотреть потенциал модернизации угольных электростанций. ^{[166] [174]}

Регулирование

По мере приближения пилотных термоядерных установок необходимо решать правовые и нормативные вопросы. ^{[181] В сентябре 2020 года} Национальная академия наук США провела консультации с частными термоядерными компаниями, чтобы рассмотреть возможность создания национальной пилотной установки. В следующем месяце Министерство энергетики США, Комиссия по ядерному регулированию (NRC) и Ассоциация термоядерной промышленности совместно организовали публичный форум, чтобы начать этот процесс. ^[146] В ноябре 2020 года Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) начало работать с различными странами над созданием стандартов безопасности ^[182], таких как нормы доз и обращение с радиоактивными отходами . ^[182] В январе и марте 2021 года NRC провела два публичных заседания по нормативно-правовой базе. ^{[183] ​​[184]} Подход к разделению затрат между государственным и частным секторами был одобрен в Законе о консолидированных ассигнованиях HR133 от 27 декабря 2021 года, который выделил 325 миллионов долларов в течение пяти лет на партнерскую программу по строительству демонстрационных объектов термоядерного синтеза со 100%-ным участием частного сектора. ^[185]

Впоследствии Совет по горизонтам регулирования Великобритании опубликовал отчет, призывающий к созданию нормативно-правовой базы для термоядерного синтеза к началу 2022 года ^[186] , чтобы позиционировать Великобританию как мирового лидера в коммерциализации термоядерной энергетики. ^[187] Этот призыв был принят правительством Великобритании, опубликовавшим в октябре 2021 года как свою Зеленую книгу по термоядерному синтезу , так и Стратегию термоядерного синтеза , с целью регулирования и коммерциализации термоядерного синтеза соответственно. ^{[188] [189] [190]} Затем, в апреле 2023 года, в решении, которое, вероятно, повлияет на другие ядерные регуляторы, NRC единогласно объявила, что термоядерная энергия будет регулироваться не как деление, а в рамках того же режима регулирования, что и ускорители частиц. ^[191]

Затем, в октябре 2023 года, правительство Великобритании, приняв Закон об энергетике 2023 года, сделало Великобританию первой страной, которая приняла законы для термоядерного синтеза отдельно от деления, чтобы поддержать планирование и инвестиции, включая запланированный в Великобритании прототип термоядерной электростанции к 2040 году; STEP ^[192] Великобритания сотрудничает с Канадой и Японией в этом отношении. ^[193] Тем временем, в феврале 2024 года Палата представителей США приняла Закон о развитии атомной энергетики, который включает Закон о термоядерной энергии, который устанавливает нормативную базу для систем термоядерной энергетики. ^[194]

Геополитика

Учитывая потенциал термоядерного синтеза для преобразования мировой энергетической отрасли и смягчения последствий изменения климата , ^{[195] [196]} термоядерная наука традиционно рассматривалась как неотъемлемая часть миротворческой научной дипломатии . ^{[197] [125]} Однако технологические разработки ^[198] и участие частного сектора вызвали обеспокоенность по поводу интеллектуальной собственности, нормативного администрирования, мирового лидерства; ^[195] справедливости и потенциального вооружения. ^{[149] [199]} Они бросают вызов миротворческой роли ИТЭР и привели к призывам к созданию глобальной комиссии. ^{[199] [200]} Значительный вклад термоядерной энергии в изменение климата к 2050 году представляется маловероятным без существенных прорывов и возникновения менталитета космической гонки, ^{[160] [201]} но вклад к 2100 году представляется возможным, причем степень его зависит от типа и, в частности, стоимости технологических путей. ^{[202] [203]}

События с конца 2020 года и далее привели к разговорам о «новой космической гонке» с несколькими участниками, в которой США будут соревноваться с Китаем ^[48] и британской программой STEP FPP ^{[204] [205],} при этом Китай теперь тратит больше, чем США, и угрожает обойти американские технологии. ^[206] 24 сентября 2020 года Палата представителей США одобрила программу исследований и коммерциализации. Раздел исследований в области термоядерной энергии включал в себя основанную на этапах программу государственно-частного партнерства с разделением затрат, смоделированную по образцу программы COTS NASA , которая запустила коммерческую космическую отрасль . ^[146] В феврале 2021 года Национальные академии опубликовали работу «Привнесение термоядерного синтеза в энергосистему США» , в которой рекомендовали создать рыночно-ориентированную установку с разделением затрат на 2035–2040 годы ^{[207] [208] [209]} , после чего последовало создание Конгрессом двухпартийной фракции по термоядерному синтезу. ^[210]

В декабре 2020 года независимая экспертная группа рассмотрела проектирование и научно-исследовательские работы EUROfusion по DEMO, и EUROfusion подтвердила, что продолжает реализацию своей Дорожной карты по термоядерной энергии, начав концептуальное проектирование DEMO в партнерстве с европейским сообществом термоядерной энергетики, что свидетельствует о том, что поддерживаемая ЕС машина включилась в гонку. ^[211]

В октябре 2023 года ориентированная на Великобританию группа Agile Nations объявила о создании рабочей группы по термоядерному синтезу. ^[212] Месяц спустя Великобритания и США объявили о двустороннем партнерстве для ускорения термоядерной энергетики. Затем, в декабре 2023 года на COP28 США объявили о глобальной стратегии США по коммерциализации термоядерной энергетики. ^[213] Затем, в апреле 2024 года, Япония и США объявили о аналогичном партнерстве, ^[214] а в мае того же года G7 объявила о создании рабочей группы G7 по термоядерной энергетике для содействия международному сотрудничеству с целью ускорения развития коммерческой энергетики и содействия НИОКР между странами, а также рационализации регулирования термоядерного синтеза. ^[215] Позднее в том же году США объединились с МАГАТЭ для запуска Целевой группы по решениям в области термоядерной энергетики для совместного сбора идей для ускорения коммерческой термоядерной энергетики в соответствии с заявлением США на COP28.

Специально для решения проблемы поставок трития в феврале 2024 года Великобритания ( UKAEA ) и Канада ( Канадские ядерные лаборатории ) объявили о соглашении, по которому Канада могла бы модернизировать свои дейтерий-урановые ядерные электростанции Candu , производящие тяжеловодный тритий, и даже построить новые, гарантируя поставки трития до 2070-х годов, в то время как UKAEA будет испытывать материалы-размножители и моделировать, как тритий может быть захвачен, очищен и введен обратно в реакцию синтеза. ^[216]

В 2024 году Южная Корея и Япония объявили о крупных инициативах по ускорению своих национальных стратегий термоядерного синтеза путем строительства электрогенерирующих государственно-частных термоядерных установок в 2030-х годах с целью начала эксплуатации в 2040-х и 2030-х годах соответственно. ^{[217] [218]}

Преимущества

Термоядерная энергия обещает обеспечить больше энергии для данного веса топлива, чем любой потребляющий топливо источник энергии, который используется в настоящее время. ^[219] Топливо (в основном дейтерий ) в изобилии присутствует в океане: около 1 из 6500 атомов водорода в морской воде является дейтерием. ^[220] Хотя это всего лишь около 0,015%, морская вода обильна и легкодоступна, что подразумевает, что термоядерный синтез может обеспечить мировые потребности в энергии на миллионы лет. ^{[221] [222]}

Ожидается, что термоядерные заводы первого поколения будут использовать дейтерий-тритиевый топливный цикл. Это потребует использования лития для воспроизводства трития. Неизвестно, как долго мировых запасов лития будет достаточно для удовлетворения этой потребности, а также потребностей аккумуляторной и металлургической промышленности. Ожидается, что заводы второго поколения перейдут к более сложной реакции дейтерий-дейтерий. Реакция дейтерий-гелий-3 также представляет интерес, но легкий изотоп гелия практически отсутствует на Земле. Считается, что он существует в полезных количествах в лунном реголите и в изобилии присутствует в атмосферах газовых гигантов.

Термоядерная энергия может быть использована для так называемого «дальнего космоса» в пределах Солнечной системы ^{[223] [224]} и для исследования межзвездного пространства , где солнечная энергия недоступна, в том числе с помощью гибридных двигателей на основе термоядерного синтеза антиматерии . ^{[225] [226]}

Недостатки

Термоядерная энергетика имеет ряд недостатков. Поскольку 80 процентов энергии в любом реакторе, работающем на дейтерии и тритии, появляется в виде потоков нейтронов, такие реакторы разделяют многие недостатки реакторов деления. Это включает в себя производство большого количества радиоактивных отходов и серьезное радиационное повреждение компонентов реактора. Кроме того, природный тритий встречается крайне редко. Хотя есть надежда, что термоядерные реакторы смогут производить свой собственный тритий, самообеспечение тритием является чрезвычайно сложной задачей, не в последнюю очередь потому, что тритий трудно удержать (тритий просочился с 48 из 65 ядерных объектов в США ^[227] ). В любом случае требования к резервному и пусковому запасу трития, вероятно, будут неприемлемо большими. ^[228]

Если реакторы могут работать только на дейтериевом топливе, то проблема пополнения трития устраняется, а ущерб от нейтронного излучения может быть уменьшен. Однако вероятность реакций дейтерий-дейтерий примерно в 20 раз ниже, чем для дейтерий-трития. Кроме того, необходимая температура примерно в 3 раза выше, чем для дейтерий-трития (см. поперечное сечение). Более высокие температуры и более низкие скорости реакции, таким образом, значительно усложняют инженерные задачи. В любом случае, остаются и другие недостатки, например, реакторы, требующие только дейтериевого топлива, будут иметь значительно повышенный потенциал распространения ядерного оружия.

История

Ранние эксперименты

Ранняя фотография плазмы внутри пинч-машины (Имперский колледж, 1950–1951 гг.)

Великобритания утверждала, что первой осуществила термоядерный синтез в 1957 году на установке ZETA, однако позднее это заявление пришлось отозвать.

Первой машиной, которая добилась управляемого термоядерного синтеза, была пинч-машина в Лос-Аламосской национальной лаборатории под названием Scylla I в начале 1958 года. Команду, которая этого добилась, возглавлял британский ученый Джеймс Так , в ее состав входил молодой Маршалл Розенблут . Так принимал участие в Манхэттенском проекте, но переключился на работу над термоядерным синтезом в начале 1950-х годов. Он подал заявку на финансирование проекта в рамках спонсируемого Белым домом конкурса на разработку термоядерного реактора вместе с Лайманом Спитцером . В предыдущем, 1957 году, британцы заявили, что им удалось добиться термоядерных реакций синтеза на пинч-машине Zeta . Однако оказалось, что нейтроны, которые они обнаружили, были получены в результате взаимодействия пучка с мишенью, а не в результате синтеза, и они отозвали свое заявление.

Scylla I была в то время засекреченной машиной, поэтому достижение было скрыто от общественности. Традиционный Z-пинч пропускает ток по центру плазмы, что создает магнитную силу вокруг внешней стороны, которая сжимает плазму до условий синтеза. Scylla I была θ-пинчем , который использовал дейтерий для пропускания тока вокруг внешней стороны своего цилиндра, чтобы создать магнитную силу в центре. ^{[36] [37]} После успеха Scylla I Лос-Аламос продолжил строить несколько пинч-машин в течение следующих нескольких лет.

Спитцер продолжил свои исследования стелларатора в Принстоне. Хотя синтез не был немедленно обнаружен, усилия привели к созданию Принстонской лаборатории физики плазмы . ^{[229] [230]}

Первый токамак

В начале 1950-х годов советские физики И.Е. Тамм и А.Д. Сахаров разработали концепцию токамака, объединив маломощное пинч-устройство с маломощным стелларатором. ^{[197] Группа} А.Д. Сахарова построила первые токамаки, осуществив первую квазистационарную реакцию термоядерного синтеза. ^{[231] :90}

Со временем появилась концепция «продвинутого токамака», которая включала некруглую плазму, внутренние диверторы и ограничители, сверхпроводящие магниты, работу в «Н-режиме» острова повышенной стабильности ^[232] и компактный токамак с магнитами внутри вакуумной камеры. ^{[233] [234]}

Магнитные зеркала страдали от потерь на концах, что требовало мощных и сложных магнитных конструкций, таких как бейсбольная катушка, изображенная здесь.

Первые эксперименты по инерционному удержанию

Лазерный термоядерный синтез был предложен в 1962 году учеными из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL), вскоре после изобретения лазера в 1960 году. Эксперименты по инерционному термоядерному синтезу с использованием лазеров начались еще в 1965 году. ^{[ необходима ссылка ]} В LLNL было построено несколько лазерных систем, включая Argus , Cyclops , Janus , Long Path , Shiva Laser и Nova . ^[235]

Достижения в области лазеров включали в себя кристаллы, утрояющие частоту, которые преобразовывали инфракрасные лазерные лучи в ультрафиолетовые лучи, и «чирпирование», которое изменяло одну длину волны в полный спектр, который можно было усилить, а затем преобразовать в одну частоту. ^[236] Исследования в области лазеров стоили более одного миллиарда долларов в 1980-х годах. ^[237]

1980-е

Токамаки Tore Supra , JET , T-15 и JT-60 были построены в 1980-х годах. ^{[238] [239]} В 1984 году Мартин Пэн из ORNL предложил сферический токамак с гораздо меньшим радиусом. ^[240] Он использовал один большой проводник в центре с магнитами в качестве полуколец от этого проводника. Соотношение сторон снизилось до 1,2. ^{[241] :B247 [242] :225} Пропаганда Пэна привлекла внимание Дерека Робинсона , который построил токамак с малым узким соотношением сторон (START). ^[241]

1990-е

В 1991 году в ходе предварительного эксперимента по тритию на Объединенном европейском торусе был достигнут первый в мире контролируемый выброс термоядерной энергии. ^[243]

В 1996 году Торе Супра создал плазму в течение двух минут с током почти в 1 миллион ампер, что в общей сложности составило 280 МДж введенной и извлеченной энергии. ^[244]

В 1997 году JET выработал пиковую мощность термоядерного синтеза в 16,1 МВт (65% тепла было передано плазме ^[245] ), при этом термоядерная мощность более 10 МВт поддерживалась в течение более 0,5 сек. ^[246]

2000-е

Мегаамперный сферический токамак был введен в эксплуатацию в Великобритании в 1999 году.

«Быстрое зажигание» ^{[247] [248]} сэкономило электроэнергию и вывело ICF на лидирующие позиции в гонке за производство энергии.

В 2006 году был завершен испытательный реактор китайского экспериментального усовершенствованного сверхпроводящего токамака (EAST). ^[249] Это был первый токамак, использовавший сверхпроводящие магниты для создания как тороидальных, так и полоидальных полей.

В марте 2009 года лазерный ICF NIF был введен в эксплуатацию. ^[250]

В 2000-х годах в гонку вступили частные компании, занимающиеся термоядерной энергетикой, в том числе TAE Technologies , ^[251] General Fusion , ^{[252] [253]} и Tokamak Energy . ^[254]

2010-е

Предусилители Национального центра зажигания. В 2012 году NIF добился 500-тераваттного выстрела.

Wendelstein7X в процессе строительства

Пример конструкции стелларатора: Система катушек (синяя) окружает плазму (желтая). Линия магнитного поля выделена зеленым цветом на желтой поверхности плазмы.

Частные и государственные исследования ускорились в 2010-х годах. General Fusion разработала технологию плазменного инжектора, а Tri Alpha Energy испытала свое устройство C-2U. ^[255] Французский лазер Mégajoule начал работу. NIF достиг чистого прироста энергии ^[256] в 2013 году, что было определено в очень ограниченном смысле как горячая точка в ядре разрушенной мишени, а не вся мишень. ^[257]

В 2014 году Phoenix Nuclear Labs продала мощный нейтронный генератор , способный поддерживать 5× ^{1011 реакций синтеза} дейтерия в секунду в течение 24 часов. ^[258]

В 2015 году Массачусетский технологический институт объявил о создании токамака, названного им реактором термоядерного синтеза ARC , в котором сверхпроводящие ленты из редкоземельного оксида бария и меди (REBCO) используются для создания катушек с высоким магнитным полем, которые, как утверждалось, могут создавать сопоставимую напряженность магнитного поля в меньшей конфигурации, чем другие конструкции. ^[259]

В октябре исследователи из Института физики плазмы Макса Планка в Грайфсвальде, Германия, завершили строительство крупнейшего на сегодняшний день стелларатора , Wendelstein 7-X (W7-X). Стелларатор W7-X начал эксплуатационную фазу 1 (OP1.1) 10 декабря 2015 года, успешно производя гелиевую плазму. ^[260] Целью было проверить жизненно важные системы и понять физику машины. К февралю 2016 года была получена водородная плазма с температурой до 100 миллионов Кельвинов. В первоначальных испытаниях использовались пять графитовых ограничителей. После более чем 2000 импульсов и достижения значительных результатов OP1.1 завершился 10 марта 2016 года. Последовала модернизация, и в 2017 году OP1.2 был направлен на испытание неохлаждаемого дивертора. К июню 2018 года были достигнуты рекордные температуры. W7-X завершил свои первые кампании испытаниями ограничителя и островного дивертора, достигнув заметных успехов к концу 2018 года. ^{[261] [262] [263]} Вскоре он произвел гелиевую и водородную плазму, сохраняющуюся до 30 минут. ^[264]

В 2017 году плазменная машина пятого поколения Helion Energy была введена в эксплуатацию. ^[265] ST40 британской Tokamak Energy сгенерировала «первую плазму». ^[266] В следующем году Eni объявила об инвестициях в размере 50 миллионов долларов в Commonwealth Fusion Systems , чтобы попытаться коммерциализировать технологию ARC Массачусетского технологического института. ^{[267] [268] [269] [270]}

2020-е годы

В январе 2021 года компания SuperOx объявила о коммерциализации нового сверхпроводящего провода с токопроводящей способностью более 700 А/мм ^{2 [271]} .

Компания TAE Technologies объявила о результатах работы своего устройства Norman, удерживающего температуру около 60 МК в течение 30 миллисекунд, что в 8 и 10 раз выше, чем у предыдущих устройств компании соответственно. ^[272]

В октябре компания First Light Fusion из Оксфорда представила свой проект по созданию снаряда-термоядерного синтеза, в рамках которого алюминиевый диск выстреливает в термоядерную мишень, разгоняясь электрическим импульсом в 9 мегаампер и достигая скорости 20 километров в секунду (12 миль/с). В результате термоядерного синтеза генерируются нейтроны, энергия которых улавливается в виде тепла. ^[273]

8 ноября в приглашенном докладе на 63-м ежегодном собрании Отделения физики плазмы Американского физико-технического института ^[274] Национальный центр зажигания заявил ^[275], что 8 августа 2021 года впервые за более чем 60-летнюю историю программы ICF инициировал зажигание термоядерного синтеза в лаборатории. ^{[276] [277]} В результате выстрела было получено 1,3 МДж энергии термоядерного синтеза, что в 8 раз больше, чем в испытаниях, проведенных весной 2021 года. ^[275] По оценкам NIF, в топливную капсулу попало 230 кДж энергии, что привело к почти 6-кратному увеличению выхода энергии из капсулы. ^[275] Исследователь из Имперского колледжа Лондона заявил, что большинство специалистов согласились с тем, что зажигание было продемонстрировано. ^[275]

В ноябре 2021 года компания Helion Energy сообщила о получении $500 млн в рамках финансирования серии E для своего устройства Polaris седьмого поколения, предназначенного для демонстрации чистой выработки электроэнергии, а также дополнительных $1,7 млрд в виде обязательств, привязанных к определенным этапам, ^[278] в то время как компания Commonwealth Fusion Systems привлекла дополнительные $1,8 млрд в рамках финансирования серии B для строительства и эксплуатации своего токамака SPARC , что стало крупнейшей инвестицией в частную термоядерную компанию. ^[279]

В апреле 2022 года First Light объявила, что их прототип гиперзвукового снаряда для термоядерного синтеза произвел нейтроны, совместимые с термоядерным синтезом. Их технология электромагнитно запускает снаряды на скорости 19 Махов в заключённую в клетку топливную таблетку. Дейтериевое топливо сжимается на скорости 204 Махов, достигая давления 100 ТПа. ^[280]

13 декабря 2022 года Министерство энергетики США сообщило, что исследователи из Национального центра зажигания достигли чистого прироста энергии от реакции синтеза. Реакция водородного топлива на объекте произвела около 3,15 МДж энергии, потребляя 2,05 МДж входной мощности. Однако, хотя реакции синтеза могли произвести более 3 мегаджоулей энергии — больше, чем было доставлено к цели, — 192 лазера NIF потребили 322 МДж энергии сетки в процессе преобразования. ^{[1] [2] [281] [282]}

В мае 2023 года Министерство энергетики США (DOE) предоставило грант в размере 46 миллионов долларов восьми компаниям из семи штатов для поддержки проектирования и исследований термоядерных электростанций. Это финансирование в рамках Программы развития термоядерного синтеза на основе Milestone соответствует целям демонстрации пилотного термоядерного синтеза в течение десятилетия и разработки термоядерного синтеза как источника энергии с нулевым уровнем выбросов углерода к 2050 году. Компаниям, получившим грант, поручено решить научные и технические проблемы для создания жизнеспособных проектов пилотных термоядерных установок в течение следующих 5–10 лет. В число фирм-получателей входят Commonwealth Fusion Systems, Focused Energy Inc., Princeton Stellarators Inc., Realta Fusion Inc., Tokamak Energy Inc., Type One Energy Group, Xcimer Energy Inc. и Zap Energy Inc. ^[283]

В декабре 2023 года в Наке , Япония, был открыт крупнейший и самый передовой токамак JT-60SA . Реактор является совместным проектом Японии и Европейского союза. Реактор достиг своей первой плазмы в октябре 2023 года. ^[284] Впоследствии южнокорейский проект термоядерного реактора, Korean Superconducting Tokamak Advanced Research , успешно проработал 102 секунды в режиме высокой локализации (H-режим), содержащем высокие ионные температуры более 100 миллионов градусов в плазменных испытаниях, проведенных с декабря 2023 года по февраль 2024 года. ^[285]

Записи

Рекорды Fusion продолжают расти:

Смотрите также

• Энергетический портал
• Портал ядерных технологий

• Процесс COLEX для производства Li-6
• зажигание термоядерного синтеза
• Высокочастотный бета-реактор термоядерного синтеза
• Инерционное электростатическое удержание
• Левитирующий диполь
• Список экспериментов по термоядерному синтезу
• Магнитное зеркало
• Звездолет

Ссылки

1. Chang, Kenneth (13 декабря 2022 г.). «Ученые совершили прорыв в области ядерного синтеза с помощью 192 лазеров — достижение исследователей из Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе будет использовано для дальнейшего развития исследований в области термоядерной энергии». The New York Times . Получено 13 декабря 2022 г.
2. "Национальная лаборатория DOE творит историю, достигнув зажигания термоядерного синтеза". Министерство энергетики США . 13 декабря 2022 г. Получено 13 декабря 2022 г.
3. Фогт, Адриенна; Хейс, Майк; Нильсен, Элла; Хаммонд, Элиз (13 декабря 2022 г.). «13 декабря 2022 г. официальные лица США объявляют о прорыве в области ядерного синтеза». CNN . Получено 14 декабря 2022 г.
4. Гарднер, Тимоти. «Американские ученые во второй раз повторяют прорыв в области термоядерного зажигания». Reuters . № 13 декабря 2022 г. Получено 13 февраля 2024 г.
5. "Подпитка реакции синтеза". Iter . Получено 2024-06-23 .
6. Ган, И.; Эрнандес, Ф.; и др. (2017). «Анализ теплового дискретного элемента твердотельного бланкета размножителя ЕС, подвергнутого нейтронному облучению» (PDF) . Fusion Science and Technology . 66 (1): 83–90. arXiv : 1406.4199 . doi :10.13182/FST13-727.
7. "Деление и синтез могут давать энергию". Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Получено 2014-10-30 .
8. Miley, GH; Towner, H.; Ivich, N. (17 июня 1974 г.). Сечения синтеза и реактивности (Технический отчет). doi : 10.2172/4014032 . OSTI  4014032 – через Osti.gov.
9. Lawson, JD (1 декабря 1956 г.). «Некоторые критерии для термоядерного реактора, производящего энергию». Труды Физического общества. Раздел B. 70 ( 1). Издательство IOP: 6–10. Bibcode : 1957PPSB...70....6L. doi : 10.1088/0370-1301/70/1/303. ISSN  0370-1301.
10. Вюрцель, Сэмюэл Э. и Скотт К. Хсу. «Прогресс в направлении безубыточности и прироста энергии термоядерного синтеза, измеренный по критерию Лоусона». Препринт arXiv arXiv:2105.10954 (2021).
11. "Три критерия Лоусона". EFDA. 25 февраля 2013 г. Архивировано из оригинала 2014-09-11 . Получено 2014-08-24 .
12. "Тройной продукт". EFDA. 20 июня 2014 г. Архивировано из оригинала 2014-09-11 . Получено 2014-08-24 .
13. Кьоккио, Стефано. «ИТЭР и международное научное сотрудничество» (PDF) .
14. "Laser Inertial Fusion Energy". Life.llnl.gov. Архивировано из оригинала 2014-09-15 . Получено 2014-08-24 .
15. Barr, WL; Moir, RW; Hamilton, GW (1982). «Экспериментальные результаты прямого преобразователя пучка при 100 кВ». Journal of Fusion Energy . 2 (2). Springer Science and Business Media LLC: 131–143. Bibcode : 1982JFuE....2..131B. doi : 10.1007/bf01054580. ISSN  0164-0313. S2CID  120604056.
16. Фицпатрик, Ричард (2014). Физика плазмы: введение . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-1466594265. OCLC  900866248.
17. Альфвен, Х. (1942). «Существование электромагнитно-гидродинамических волн». Nature . 150 (3805): 405–406. Bibcode : 1942Natur.150..405A. doi : 10.1038/150405d0. S2CID  4072220.
18. Тушевский, М. (1988). «Конфигурации обратного поля». Ядерный синтез (Представленная рукопись). 28 (11): 2033–2092. doi : 10.1088/0029-5515/28/11/008 . S2CID  122791237.
19. Sijoy, CD; Chaturvedi, Shashank (2012). "Эйлерова МГД-модель для анализа сжатия магнитного потока путем расширения диамагнитной термоядерной плазменной сферы". Fusion Engineering and Design . 87 (2): 104–117. Bibcode : 2012FusED..87..104S. doi : 10.1016/j.fusengdes.2011.10.012. ISSN  0920-3796.
20. Пост, РФ (1958). Международная конференция ООН по мирному использованию атомной энергии (ред.). Труды второй Международной конференции ООН по мирному использованию атомной энергии, состоявшейся в Женеве 1 сентября – 13 сентября 1958 года . Том 32. Женева, Швейцария: Организация Объединенных Наций. OCLC  643589395.
21. "All-the-Worlds-Tokamaks". www.tokamak.info . Получено 2020-10-11 .
22. "Первая плазма: термоядерное устройство Wendelstein 7-X уже в эксплуатации". www.ipp.mpg.de . Получено 11 октября 2020 г.
23. Чандлер, Дэвид (19 марта 2008 г.). «MIT тестирует уникальный подход к термоядерной энергетике». Новости MIT | Массачусетский технологический институт . Получено 11 октября 2020 г.
24. Post, RF (1 января 1970 г.), «Зеркальные системы: топливные циклы, снижение потерь и рекуперация энергии», Ядерные термоядерные реакторы , Труды конференции, Thomas Telford Publishing, стр. 99–111, doi :10.1680/nfr.44661, ISBN 978-0727744661, получено 2020-10-11
25. Беровиц, Дж. Л.; Град, Х.; Рубин, Х. (1958). Труды второй Международной конференции ООН по мирному использованию атомной энергии . Том 31. Женева: Организация Объединенных Наций. OCLC  840480538.
26. Багрянский, ПА; Шалашов, АГ; Господчиков, Е.Д.; Лизунов, А.А.; Максимов, В.В.; Приходько, В.В.; Солдаткина, Е.И.; Соломахин, АЛ; Яковлев, Д.В. (18 мая 2015 г.). "Трехкратное увеличение объемной электронной температуры плазменных разрядов в устройстве с магнитным зеркалом". Physical Review Letters . 114 (20): 205001. arXiv : 1411.6288 . Bibcode :2015PhRvL.114t5001B. doi :10.1103/physrevlett.114.205001. ISSN  0031-9007. PMID  26047233. S2CID  118484958.
27. Фрейдберг, Джеффри П. (2007). Физика плазмы и термоядерная энергия. Cambridge University Press. ISBN 978-0521851077.
28. Долан, Томас Дж., ред. (2013). Технология магнитного синтеза . Конспект лекций по энергетике. Том 19. Лондон, Англия: Springer London. стр. 30–40. doi :10.1007/978-1-4471-5556-0. ISBN 978-1447155553. ISSN  2195-1284.
29. DA Sutherland, TR Jarboe et al., «Диномак: усовершенствованная концепция сферомак-реактора с приводом от наложенного динамо-тока и ядерными энергетическими технологиями следующего поколения», Fusion Engineering and Design, том 89, выпуск 4, апрель 2014 г., стр. 412–425.
30. Jarboe, TR, et al. «Формирование сферомака путем стабильной инжекции индуктивной спиральности». Physical Review Letters 97.11 (2006): 115003
31. Jarboe, TR, et al. «Недавние результаты эксперимента HIT-SI». Nuclear Fusion 51.6 (2011): 063029
32. Наколлс, Джон; Вуд, Лоуэлл; Тиссен, Альберт; Циммерман, Джордж (1972). «Лазерное сжатие вещества до сверхвысоких плотностей: термоядерные (CTR) применения». Nature . 239 (5368): 139–142. Bibcode :1972Natur.239..139N. doi :10.1038/239139a0. S2CID  45684425.
33. Turrell, Arthur (2021). Как построить звезду: наука ядерного синтеза и поиски способа обуздать его силу . Место публикации не указано: Weidenfeld & Nicolson. ISBN 978-1474611596. OCLC  1048447399.
34. Thio, YCF (1 апреля 2008 г.). «Состояние программы США по магнито-инерциальному термоядерному синтезу». Journal of Physics: Conference Series . 112 (4). IOP Publishing: 042084. Bibcode : 2008JPhCS.112d2084T. doi : 10.1088/1742-6596/112/4/042084 . ISSN  1742-6596.
35. Sharp, WM; et al. (2011). Инерциальный синтез, управляемый интенсивными пучками тяжелых ионов (PDF) . Труды конференции по ускорителям частиц 2011 года. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США. стр. 1386. Архивировано из оригинала (PDF) 26.11.2017 . Получено 03.08.2019 .
36. Seife, Charles (2008). Солнце в бутылке: странная история синтеза и наука желаемого за действительное . Нью-Йорк: Viking. ISBN 978-0670020331. OCLC  213765956.
37. Phillips, James (1983). «Магнитный синтез». Los Alamos Science : 64–67. Архивировано из оригинала 2016-12-23 . Получено 2013-04-04 .
38. "Эксперименты с потоком Z-Pinch". Аэронавтика и астронавтика . 7 ноября 2014 г. Получено 11 октября 2020 г.
39. "Zap Energy". Zap Energy. Архивировано из оригинала 2020-02-13 . Получено 2020-02-13 .
40. "Совет директоров". ZAP ENERGY . Получено 2020-09-08 .
41. "Chevron объявляет об инвестициях в стартап по ядерному синтезу Zap Energy". Энергетические технологии | Энергетические новости и анализ рынка . 13 августа 2020 г. Получено 08.09.2020 г.
42. Шривастава, Кришна М.; Вьяс, Д. Н. (1982). «Нелинейный анализ устойчивости винтового зажима». Астрофизика и космическая наука . 86 (1). Springer Nature: 71–89. Bibcode : 1982Ap&SS..86...71S. doi : 10.1007/bf00651831. ISSN  0004-640X. S2CID  121575638.
43. Райдер, Тодд Х. (1995). «Общая критика систем термоядерного синтеза с инерционно-электростатическим удержанием». Physics of Plasmas . 2 (6). AIP Publishing: 1853–1872. Bibcode : 1995PhPl....2.1853R. doi : 10.1063/1.871273. hdl : 1721.1/29869 . ISSN  1070-664X. S2CID  12336904.
44. Клайнс, Том (14 февраля 2012 г.). «Мальчик, который играл с Fusion». Popular Science . Получено 03.08.2019 .
45. Патент США 5,160,695, Роберт В. Буссард, «Метод и устройство для создания и управления реакциями ядерного синтеза», выдан 1992-11-03
46. Taccetti, JM; Intrator, TP; Wurden, GA; Zhang, SY; Aragonez, R.; Assmus, PN; Bass, CM; Carey, C.; deVries, SA; Fienup, WJ; Furno, I. (25 сентября 2003 г.). "FRX-L: плазменный инжектор с обращенной конфигурацией поля для термоядерного синтеза с намагниченной мишенью". Review of Scientific Instruments . 74 (10): 4314–4323. Bibcode :2003RScI...74.4314T. doi :10.1063/1.1606534. ISSN  0034-6748.
47. Hsu, SC; Awe, TJ; Brockington, S.; Case, A.; Cassibry, JT; Kagan, G.; Messer, SJ; Stanic, M.; Tang, X.; Welch, DR; Witherspoon, FD (2012). «Сферически имплозивные плазменные лайнеры как драйвер противодействия магнитоинерциальному синтезу». Труды IEEE по плазме . 40 (5): 1287–1298. Bibcode : 2012ITPS...40.1287H. doi : 10.1109/TPS.2012.2186829. ISSN  1939-9375. S2CID  32998378.
48. Clynes, Tom (2020). «5 больших идей для термоядерной энергетики: стартапы, университеты и крупные компании соперничают за коммерциализацию ядерного термоядерного реактора». IEEE Spectrum . 57 (2): 30–37. doi :10.1109/MSPEC.2020.8976899. ISSN  0018-9235. S2CID  211059641.
49. Нагамине 2003.
50. Нагамин, К. (2007). Введение в мюонную науку . Кембридж, Англия: Cambridge University Press. ISBN 978-0521038201. OCLC  124025585.
51. Барамсай, Баярдадрах; Беньо, Тереза; Форсли, Лоуренс; Стейнец, Брюс (27 февраля 2022 г.). «NASA’s New Shortcut to Fusion Power» (Новый короткий путь к термоядерной энергии от NASA). IEEE Spectrum .
52. Steinetz, Bruce M.; Benyo, Theresa L.; Chait, Arnon; Hendricks, Robert C.; Forsley, Lawrence P.; Baramsai, Bayarbadrakh; Ugorowski, Philip B.; Becks, Michael D.; Pines, Vladimir; Pines, Marianna; Martin, Richard E.; Penney, Nicholas; Fralick, Gustave C.; Sandifer, Carl E. (20 апреля 2020 г.). «Новые ядерные реакции, наблюдаемые в дейтерированных металлах, облученных тормозным излучением». Physical Review C. 101 ( 4): 044610. Bibcode : 2020PhRvC.101d4610S. doi : 10.1103/physrevc.101.044610. S2CID  219083603 – через APS.
53. "Физика плазмы". Объявления правительственных отчетов . 72 : 194. 1972.
54. Катвала, Амит (16 февраля 2022 г.). «DeepMind обучил ИИ управлять ядерным синтезом». Wired . ISSN  1059-1028 . Получено 17.02.2022 .
55. Катвала, Амит. «DeepMind обучил ИИ управлять ядерным синтезом». Wired .
56. Майли, Джордж Х. (2013). Инерционный электростатический термоядерный синтез: основы и приложения . Мурали, С. Крупакар. Дордрехт: Springer. ISBN 978-1461493389. OCLC  878605320.
57. Kunkel, WB (1981). "Инжекция нейтрального пучка". В Teller, E. (ред.). Термоядерный синтез . Национальная лаборатория им. Лоуренса в Ливерморе. ISBN 978-0126852417.
58. Эркманн, В.; Гаспарино, У. (1 декабря 1994 г.). «Электронный циклотронный резонансный нагрев и токовое возбуждение в тороидальной термоядерной плазме». Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 36 (12): 1869–1962. Bibcode : 1994PPCF...36.1869E. doi : 10.1088/0741-3335/36/12/001. ISSN  0741-3335. S2CID  250897078.
59. Оно, Y.; Танабэ, H.; Ямада, T.; Ги, K.; Ватанабэ, T.; Ии, T.; Грязневич, M.; Сканнелл, R.; Конвей, N.; Кроули, B.; Майкл, C. (1 мая 2015 г.). "Высокомощный нагрев магнитного пересоединения в экспериментах на токамаке слияния". Физика плазмы . 22 (5): 055708. Bibcode : 2015PhPl...22e5708O. doi : 10.1063/1.4920944. hdl : 1885/28549 . ISSN  1070-664X.
60. Ямада, М.; Чен, Л.-Дж.; Ю, Дж.; Ван, С.; Фокс, В.; Хара-Альмонте, Дж.; Цзи, Х.; Доутон, В.; Ле, А.; Берч, Дж.; Джайлс, Б. (6 декабря 2018 г.). «Двухжидкостная динамика и энергетика асимметричного магнитного пересоединения в лабораторной и космической плазме». Nature Communications . 9 (1): 5223. Bibcode :2018NatCo...9.5223Y. doi :10.1038/s41467-018-07680-2. ISSN  2041-1723. PMC 6283883 . PMID  30523290. 
61. МакГвайр, Томас. Нагрев плазмы для термоядерной энергии с использованием колебаний магнитного поля. Baker Botts LLP, правопреемник. Выдан: 4/2/14, патент 14/243,447. Nd Print.
62. "На пути к термоядерному реактору", Ядерный синтез , IOP Publishing Ltd, 2002, doi : 10.1887/0750307056/b888c9 , ISBN 0750307056
63. Пирсон, Ричард Дж.; Такеда, Шутаро (2020), «Обзор подходов к термоядерной энергетике», Коммерциализация термоядерной энергетики , IOP Publishing, doi : 10.1088/978-0-7503-2719-0ch2, ISBN 978-0750327190, S2CID  234561187 , получено 2021-12-12
64. Labik, George; Brown, Tom; Johnson, Dave; Pomphrey, Neil; Stratton, Brentley; Viola, Michael; Zarnstorff, Michael; Duco, Mike; Edwards, John; Cole, Mike; Lazarus, Ed (2007). "National Compact Stellarator Experiment Vacuum Vessel External Flux Loops Design and Installation". 22-й симпозиум IEEE по термоядерной инженерии , 2007 г., стр. 1–3. doi :10.1109/FUSION.2007.4337935. ISBN 978-1424411931. S2CID  9298179.
65. Park, Jaeyoung; Krall, Nicholas A.; Sieck, Paul E.; Offermann, Dustin T.; Skillicorn, Michael; Sanchez, Andrew; Davis, Kevin; Alderson, Eric; Lapenta, Giovanni (1 июня 2014 г.). "Удержание электронов высокой энергии в конфигурации магнитного каспа". Physical Review X. 5 ( 2): 021024. arXiv : 1406.0133 . Bibcode : 2015PhRvX...5b1024P. doi : 10.1103/PhysRevX.5.021024. S2CID  118478508.
66. Мотт-Смит, Х. М.; Ленгмюр, Ирвинг (1 сентября 1926 г.). «Теория коллекторов в газовых разрядах». Physical Review . 28 (4). Американское физическое общество (APS): 727–763. Bibcode : 1926PhRv...28..727M. doi : 10.1103/physrev.28.727. ISSN  0031-899X.
67. Эсарей, Эрик; Райд, Салли К.; Спрэнгл, Филлип (1 сентября 1993 г.). «Нелинейное томсоновское рассеяние интенсивных лазерных импульсов от пучков и плазмы». Physical Review E. 48 ( 4). Американское физическое общество (APS): 3003–3021. Bibcode : 1993PhRvE..48.3003E. doi : 10.1103/physreve.48.3003. ISSN  1063-651X. PMID  9960936.
68. Kantor, M. Yu; Donné, AJH; Jaspers, R.; van der Meiden, HJ (26 февраля 2009 г.). "Система рассеяния Томсона на токамаке TEXTOR с использованием конфигурации многопроходного лазерного луча". Plasma Physics and Controlled Fusion . 51 (5): 055002. Bibcode : 2009PPCF...51e5002K. doi : 10.1088/0741-3335/51/5/055002. ISSN  0741-3335. S2CID  123495440.
69. Цульфанидис, Николас (1995). Измерение и обнаружение радиации. Библиотека Genesis. Вашингтон, округ Колумбия: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1560323174.
70. Knoll, Glenn F. (2010). Обнаружение и измерение радиации (4-е изд.). Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 978-0470131480. OCLC  612350364.
71. Лармор, Джозеф (1 января 1897 г.). «IX. Динамическая теория электрической и светоносной среды. Часть III. отношения с материальными средами». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия A, содержащая статьи математического или физического характера . 190 : 205–300. Bibcode :1897RSPTA.190..205L. doi : 10.1098/rsta.1897.0020 .
72. Стотт П.Е., Горини Дж., Прандони П., Синдони Э., ред. (1998). Диагностика экспериментальных термоядерных реакторов 2 . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-1461553533. OCLC  828735433.
73. Ишияма, Синтаро; Муто, Ясуси; Като, Ясуёси; Нисио, Сатоси; Хаяси, Такуми; Номото, Ясунобу (1 марта 2008 г.). «Исследование генерации энергии турбинами на паре, гелии и сверхкритическом CO2 в прототипе термоядерного энергетического реактора». Прогресс в ядерной энергетике . Инновационные ядерно-энергетические системы для устойчивого развития мира. Труды второго международного симпозиума COE-INES, INES-2, 26–30 ноября 2006 г., Иокогама, Япония. 50 (2): 325–332. doi :10.1016/j.pnucene.2007.11.078. ISSN  0149-1970.
74. Anklam, T.; Simon, AJ; Powers, S.; Meier, WR (2 декабря 2010 г.). "LIFE: The Case for Early Commercialization of Fusion Energy" (PDF) . Национальная лаборатория Лоуренса в Ливерморе, LLNL-JRNL-463536. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-09-04 . Получено 2014-10-30 .
75. Hanaor, DAH; Kolb, MHH; Gan, Y.; Kamlah, M.; Knitter, R. (2014). «Синтез смешанных фаз материалов в системе Li ₂ TiO ₃ -Li ₄ SiO ₄ на основе растворов ». Journal of Nuclear Materials . 456 : 151–161. arXiv : 1410.7128 . Bibcode :2015JNuM..456..151H. doi :10.1016/j.jnucmat.2014.09.028. S2CID  94426898.
76. Barr, William L.; Moir, Ralph W. (1 января 1983 г.). «Результаты испытаний плазменных прямых преобразователей». Ядерные технологии – Термоядерный синтез . 3 (1): 98–111. Bibcode : 1983NucTF...3...98B. doi : 10.13182/FST83-A20820. ISSN  0272-3921.
77. Бут, Уильям (9 октября 1987 г.). «Нафталиновый шар термоядерного синтеза стоимостью 372 миллиона долларов». Science . 238 (4824): 152–155. Bibcode :1987Sci...238..152B. doi :10.1126/science.238.4824.152. PMID  17800453.
78. Град, Гарольд (2016). Удержание в остроконечных плазменных системах (классическое переиздание) . Забытые книги. ISBN 978-1333477035. OCLC  980257709.
79. Ли, Крис (22 июня 2015 г.). «Магнитное зеркало обещает термоядерный синтез». Ars Technica . Получено 11 октября 2020 г.
80. Pfalzner, Susanne (2006). Введение в инерционный термоядерный синтез . Нью-Йорк: Taylor & Francis/CRC Press. ISBN 1420011847. OCLC  72564680.
81. Торсон, Тимоти А. (1996). Характеристика ионного потока и реактивности синтеза сферически сходящегося ионного фокуса. Университет Висконсина, Мэдисон.
82. Barnes, DC; Nebel, RA (июль 1998). «Стабильные, тепловые, равновесные, сферические плазменные колебания большой амплитуды в электростатических удерживающих устройствах». Physics of Plasmas . 5 (7): 2498–2503. Bibcode : 1998PhPl....5.2498B. doi : 10.1063/1.872933. ISSN  1070-664X.
83. Хеддич, Джон; Боуден-Рид, Ричард; Хачан, Джо (октябрь 2015 г.). «Синтез в инерционном электростатическом устройстве с магнитным экранированием и сеткой». Physics of Plasmas . 22 (10): 102705. arXiv : 1510.01788 . Bibcode : 2015PhPl...22j2705H. doi : 10.1063/1.4933213. ISSN  1070-664X.
84. Карр, М.; Хачан, Дж. (2013). «Анализ смещенного зонда формирования потенциальной ямы только в электронном, низком бета-магнитном поле Polywell». Физика плазмы . 20 (5): 052504. Bibcode : 2013PhPl...20e2504C. doi : 10.1063/1.4804279.
85. Сикэнд, Пол; Вольберг, Рэндалл (2017). Fusion One Corporation (PDF) . Fusion One Corporation.
86. Atzeni, Stefano; Meyer-ter-Vehn, Jürgen (3 июня 2004 г.). Физика инерциального синтеза: взаимодействие пучка и плазмы, гидродинамика, горячая плотная материя. OUP Oxford. стр. 12–13. ISBN 978-0191524059.
87. Веларде, Гильермо; Мартинес-Валь, Хосе Мария; Ронен, Игаль (1993). Ядерный синтез путем инерционного удержания: всеобъемлющий трактат . Бока-Ратон; Анн-Арбор; Лондон: CRC Press. ISBN 978-0849369261. OCLC  468393053.
88. Ииёси, А.; Момота, Х.; Мотодзима, О.; и др. (октябрь 1993 г.). «Инновационное производство энергии в термоядерных реакторах». Национальный институт термоядерных наук NIFS : 2–3. Bibcode :1993iepf.rept.....I. Архивировано из оригинала 2015-09-04 . Получено 2012-02-14 .
89. "Ядерный синтез: WNA – Всемирная ядерная ассоциация". www.world-nuclear.org . Получено 11 октября 2020 г.
90. Рольфе, AC (1999). "Опыт дистанционного управления JET" (PDF) . Ядерная энергия . 38 (5): 6. ISSN  0140-4067 . Получено 10 апреля 2012 г.
91. Sawan, ME; Zinkle, SJ; Sheffield, J. (2002). «Влияние удаления трития и рециркуляции He-3 на параметры повреждения структуры в системе термоядерного синтеза D–D». Fusion Engineering and Design . 61–62: 561–567. Bibcode : 2002FusED..61..561S. doi : 10.1016/s0920-3796(02)00104-7. ISSN  0920-3796.
92. Дж. Кеснер, Д. Гарнье, А. Хансен, М. Мауэль и Л. Бромберг, Nucl Fusion 2004; 44, 193
93. Nevins, WM (1 марта 1998 г.). «Обзор требований к ограничению распространения усовершенствованного топлива». Journal of Fusion Energy . 17 (1): 25–32. Bibcode : 1998JFuE...17...25N. doi : 10.1023/A:1022513215080. ISSN  1572-9591. S2CID  118229833.
94. von Möllendorff, Ulrich; Goel, Balbir, ред. (1989). Emerging nuclear energy systems 1989: материалы Пятой международной конференции по Emerging Nuclear Energy Systems, Карлсруэ, FR Германия, 3–6 июля 1989 г. Сингапур: World Scientific. ISBN 981-0200102. OCLC  20693180.
95. Feldbacher, Rainer; Heindler, Manfred (1988). "Basic cross section data for aneutronic react". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 271 (1): 55–64. Bibcode :1988NIMPA.271...55F. doi :10.1016/0168-9002(88)91125-4. ISSN  0168-9002.
96. "Ядерный синтез: эксперимент с лазерным лучом дал захватывающие результаты". LiveScience.com . 8 октября 2013 г.
97. "Достигнута рекордная скорость синтеза протонов и бора – FuseNet". www.fusenet.eu . Архивировано из оригинала 2014-12-02 . Получено 2014-11-26 .
98. Робертс, Дж. Т. Адриан (1981). Конструкционные материалы в ядерных энергетических системах . Бостон, Массачусетс: Springer US. ISBN 978-1468471960. OCLC  853261260.
99. «Дорожная карта освещает путь материалов к синтезу». The Engineer . 9 сентября 2021 г. Получено 17 сентября 2021 г.
100. Клю, Р. Л. «Металлы в среде ядерного синтеза». Материаловедение . 99 : 39–42.
101. Заложник, Анже (2016). Взаимодействие атомарного водорода с материалами, используемыми для обращенной к плазме стенки термоядерных устройств (докторская степень). Любляна: [А. Заложник]. ОСЛК  958140759.
102. МакКракен, GM (1997). «Взаимодействие плазменной поверхности в устройствах управляемого термоядерного синтеза». Ядерный синтез . 37 (3): 427–429. doi :10.1088/0029-5515/37/3/413. ISSN  0029-5515. S2CID  250776874.
103. Миодушевский, Питер (2000), «Переработка водорода и уравновешивание стенок в термоядерных устройствах», Переработка водорода в плазменных облицовочных материалах , Дордрехт: Springer Netherlands, стр. 195–201, doi :10.1007/978-94-011-4331-8_23, ISBN 978-0792366300, получено 2020-10-13
104. Nemanič, Vincenc (2019). «Барьеры для проникновения водорода: основные требования, выбор материалов, методы осаждения и оценка качества». Ядерные материалы и энергия . 19 : 451–457. Bibcode : 2019NMEne..19..451N. doi : 10.1016/j.nme.2019.04.001 . ISSN  2352-1791.
105. "American Elements Creates Detection Window for EPFL Fusion Reactor". American Elements . Получено 2023-02-16 .
106. Молодык, А. и др. «Разработка и крупносерийное производство сверхпроводящих проводов YBa2Cu3O7 с чрезвычайно высокой плотностью тока для термоядерного синтеза». Научные отчеты 11.1 (2021): 1–11.
107. «Тепловая реакция наноструктурированного вольфрама». Шин Кадзита и др., январь 2014 г., Nuclear Fusion 54 (2014) 033005 (10 стр.)
108. Neu, R.; et al. (2005). «Вольфрам: вариант для дивертора и основных камер, обращенных к плазме компонентов в будущих термоядерных устройствах». Nuclear Fusion . 45 (3): 209–218. Bibcode : 2005NucFu..45..209N. doi : 10.1088/0029-5515/45/3/007. S2CID  56572005.
109. Philipps, V.; et al. (2011). "Вольфрам как материал для компонентов, обращенных к плазме, в термоядерных устройствах". Журнал ядерных материалов . 415 (1): S2–S9. Bibcode :2011JNuM..415S...2P. doi :10.1016/j.jnucmat.2011.01.110.
110. Neu, R.; et al. (2016). «Усовершенствованные вольфрамовые материалы для плазменных компонентов DEMO и термоядерных электростанций». Fusion Engineering and Design . 109–111: 1046–1052. Bibcode : 2016FusED.109.1046N. doi : 10.1016/j.fusengdes.2016.01.027. hdl : 11858/00-001M-0000-002B-3142-7 .
111. Коэнен, JW (2020). «Разработка термоплавких материалов в Forschungszentrum Jülich». Передовые инженерные материалы . 22 (6): 1901376. doi : 10.1002/adem.201901376 .
112. Brezɩnsek, S.; et al. (2 декабря 2021 г.). «Взаимодействие плазмы и поверхности в стеллараторе W7-X: выводы, сделанные на основе работы с графитовыми компонентами, обращенными к плазме». Nuclear Fusion . 62 (1): 016006. doi : 10.1088/1741-4326/ac3508 . S2CID  240484560.
113. Майер, М.; Балден, М.; Бериш, Р. (1998). «Удержание дейтерия в карбидах и легированных графитах». Журнал ядерных материалов . 252 (1): 55–62. Bibcode : 1998JNuM..252...55M. doi : 10.1016/S0022-3115(97)00299-7.
114. Коллер, Маркус Т.; Дэвис, Джеймс У.; Гудленд, Меган Э.; Абрамс, Тайлер; Гондерман, Шон; Хердрих, Георг; Фрисс, Мартин; Зубер, Кристиан (2019). «Удержание дейтерия в карбиде кремния, композитах с керамической матрицей SiC и графите с покрытием SiC». Ядерные материалы и энергетика . 20 : 100704. Bibcode : 2019NMEne..2000704K. doi : 10.1016/j.nme.2019.100704.
115. Рот, Иоахим; Цитрон, Э.; Лоарте, А.; Лоарер, Т.; Коунселл, Г.; Ной, Р.; Филиппс, В.; Брезинсек, С.; Ленен, М.; Коад, П.; Гризолия, Ч.; Шмид, К.; Кригер, К.; Калленбах, А.; Липшульц, Б.; Дорнер, Р.; Кози, Р.; Алимов В.; Шу, В.; Огородникова О.; Киршнер, А.; Федеричи, Г.; Кукушкин, А. (2009). «Недавний анализ ключевых проблем взаимодействия плазменных стенок для ИТЭР». Журнал ядерных материалов . 390–391: 1–9. Бибкод : 2009JNuM..390....1R. doi : 10.1016/j.jnucmat.2009.01.037. hdl : 11858/00-001M-0000-0026-F442-2. ISSN  0022-3115.
116. Hoedl, Seth A. (2022). «Достижение социальной лицензии на термоядерную энергию». Physics of Plasmas . 29 (9): 092506. Bibcode : 2022PhPl...29i2506H. doi : 10.1063/5.0091054. ISSN  1070-664X. S2CID  252454077.
117. МакКракен, Гарри; Стотт, Питер (2012). Термоядерный синтез: энергия Вселенной. Academic Press. стр. 198–199. ISBN 978-0123846563. Получено 18.08.2012 .
118. Дюлон, Криста (2012). «Кто боится ИТЭР?». iter.org . Архивировано из оригинала 2012-11-30 . Получено 2012-08-18 .
119. Анджело, Джозеф А. (2004). Ядерные технологии. Greenwood Publishing Group. стр. 474. ISBN 978-1573563369. Получено 18.08.2012 .
120. Brunelli, B.; Knoepfel, Heinz, ред. (1990). Безопасность, воздействие на окружающую среду и экономические перспективы ядерного синтеза . Нью-Йорк: Plenum Press. ISBN 978-1461306191. OCLC  555791436.
121. Hamacher, T.; Bradshaw, AM (октябрь 2001 г.). "Синтез как будущий источник энергии: последние достижения и перспективы" (PDF) . Всемирный энергетический совет. Архивировано из оригинала (PDF) 2004-05-06.
122. Промежуточный сводный отчет по анализу инцидента 19 сентября 2008 года на LHC (PDF) . ЦЕРН. 2008.
123. Петерсон, Том (ноябрь 2008 г.). «Объясните это за 60 секунд: Magnet Quench». Журнал Symmetry . Fermilab / SLAC . Получено 15.02.2013 .
124. Петранжели, Джанни (2006). Ядерная безопасность. Butterworth-Heinemann. стр. 430. ISBN 978-0750667234.
125. Claessens, Michel (2019). ITER: гигантский термоядерный реактор: привнесение солнца на Землю . Cham: Springer. ISBN 978-3030275815. OCLC  1124925935.
126. Гонсалес де Висенте, Сехила М.; Смит, Николас А.; Эль-Гебали, Лейла; Чиатталья, Серджио; Ди Пейс, Луиджи; Гилберт, Марк; Мандоки, Роберт; Розанваллон, Сандрин; Сомея, Ёдзи; Тобита, Кенджи; Торси, Дэвид (1 августа 2022 г.). «Обзор обращения с радиоактивными отходами термоядерных установок: ИТЭР, демонстрационные машины и электростанции». Ядерный синтез . 62 (8): 085001. Бибкод : 2022NucFu..62h5001G. дои : 10.1088/1741-4326/ac62f7 . ISSN  0029-5515. S2CID  247920590.
127. Хармс, А.А.; Шёпф, Клаус Ф.; Кингдон, Дэвид Росс (2000). Принципы термоядерной энергии: Введение в термоядерную энергию для студентов естественных и технических специальностей. World Scientific. ISBN 978-9812380333.
128. Carayannis, Elias G.; Draper, John; Iftimie, Ion A. (2020). «Диффузия ядерного синтеза: теория, политика, практика и политические перспективы». IEEE Transactions on Engineering Management . 69 (4): 1237–1251. doi : 10.1109/TEM.2020.2982101. ISSN  1558-0040. S2CID  219001461.
129. Маркандья, Анил; Уилкинсон, Пол (2007). «Производство электроэнергии и здоровье». The Lancet . 370 (9591): 979–990. doi :10.1016/S0140-6736(07)61253-7. PMID  17876910. S2CID  25504602. Получено 21.02.2018 .
130. Николас, TEG; Дэвис, TP; Федеричи, F.; Леланд, J.; Патель, BS; Винсент, C.; Уорд, SH (1 февраля 2021 г.). «Переосмысление роли ядерного синтеза в энергетическом балансе на основе возобновляемых источников энергии». Энергетическая политика . 149 : 112043. arXiv : 2101.05727 . Bibcode : 2021EnPol.14912043N. doi : 10.1016/j.enpol.2020.112043. ISSN  0301-4215. S2CID  230570595.
131. Ченг, ET; Мурога, Такео (2001). «Повторное использование ванадиевых сплавов в энергетических реакторах». Fusion Technology . 39 (2P2): 981–985. Bibcode : 2001FuTec..39..981C. doi : 10.13182/fst01-a11963369. ISSN  0748-1896. S2CID  124455585.
132. Штрекерт, ХХ; Шульц, К.Р.; Сагер, Г.Т.; Кантнер, Р.Д. (1 декабря 1996 г.). «Концептуальный дизайн камеры и компонентов мишени с низкой активацией для национального комплекса зажигания». Fusion Technology . 30 (3P2A): 448–451. Bibcode :1996FuTec..30..448S. CiteSeerX 10.1.1.582.8236 . doi :10.13182/FST96-A11962981. ISSN  0748-1896. 
133. RJ Goldston, A. Glaser, AF Ross: "Риски распространения энергии термоядерного синтеза: тайное производство, скрытое производство и прорыв" Архивировано 27.02.2014 в Wayback Machine ; 9-е техническое совещание МАГАТЭ по безопасности термоядерных электростанций (доступно бесплатно, 2013) и Glaser, A.; Goldston, RJ (2012). "Риски распространения энергии магнитного термоядерного синтеза: тайное производство, скрытое производство и прорыв". Ядерный синтез . 52 (4). 043004. Bibcode : 2012NucFu..52d3004G. doi : 10.1088/0029-5515/52/4/043004. S2CID  73700489.
134. Englert, Matthias; Franceschini, Giorgio; Liebert, Wolfgang (2011). Источники мощных нейтронов — как справиться с возможностями производства оружейных материалов с использованием источников нейтронов термоядерного синтеза и расщепления? (PDF) . 7-й семинар INMM/Esarda, Экс-ан-Прованс. Архивировано из оригинала (PDF) 24.02.2014.
135. "Энергия для будущих столетий" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-27 . Получено 2013-06-22 .
136. Кристиан, Эрик и др. «Cosmicopia». NASA. Архивировано из оригинала 2011-11-06 . Получено 2009-03-20 .
137. Fusion For Energy. "Fusion For Energy – Bringing the power of the sun to Earth". f4e.europa.eu . Архивировано из оригинала 29-11-2019 . Получено 17-07-2020 .
138. «Совет управляющих ИТЭР отодвигает график на пять лет и урезает бюджет». Physics Today (6): 8171. 2016. Bibcode :2016PhT..2016f8171.. doi :10.1063/pt.5.029905. ISSN  1945-0699.
139. Крамер, Дэвид (2018). «ИТЭР оспаривает оценку стоимости проекта термоядерного синтеза, составленную Министерством энергетики». Physics Today (4): 4990. Bibcode : 2018PhT..2018d4990K. doi : 10.1063/PT.6.2.20180416a.
140. "The Sixth Framework Programme in short" (PDF) . ec.europa.eu . Получено 2014-10-30 .
141. Марграф, Рэйчел. «Краткая история финансирования термоядерной энергетики в США» . Получено 21 июля 2021 г.
142. DOE/CF-0167 – Запрос бюджета Конгресса на 2021 финансовый год Министерства энергетики, краткий обзор бюджета, февраль 2020 г. https://www.energy.gov/sites/default/files/2020/02/f72/doe-fy2021-budget-in-brief_0.pdf Архивировано 18 июля 2021 г. на Wayback Machine
143. Наттолл, Уильям Дж., ред. (2020). Коммерциализация термоядерной энергии: как малый бизнес преобразует большую науку . Институт физики. ISBN 978-0750327176. OCLC  1230513895.
144. Консультативный комитет по термоядерным наукам (2021). Энергия будущего: термоядерный синтез и плазма (PDF) . Вашингтон: Департамент энергетики, термоядерные науки. стр. ii.
145. Хелман, Кристофер. «Подпитываемый миллиардными долларами, ядерный синтез вступает в новую эру». Forbes . Получено 14.01.2022 .
146. Windridge, Melanie. «Новая космическая гонка — это термоядерная энергия». Forbes . Получено 10 октября 2020 г.
147. Пирсон, Ричард Дж.; Такеда, Шутаро (2020), «Обзор подходов к термоядерной энергетике», Коммерциализация термоядерной энергетики , IOP Publishing, doi : 10.1088/978-0-7503-2719-0ch2, ISBN 978-0750327190, S2CID  234561187 , получено 2021-12-13
148. Пирсон, Ричард Дж.; Наттолл, Уильям Дж. (2020), «Пионеры коммерческого термоядерного синтеза», Commercialising Fusion Energy , IOP Publishing, doi : 10.1088/978-0-7503-2719-0ch7, ISBN 978-0750327190, S2CID  234528929 , получено 2021-12-13
149. Carayannis, Elias G.; Draper, John; Iftimie, Ion A. (2020). «Диффузия ядерного синтеза: теория, политика, практика и политические перспективы». IEEE Transactions on Engineering Management . 69 (4): 1237–1251. doi : 10.1109/TEM.2020.2982101. ISSN  0018-9391. S2CID  219001461.
150. "Белый дом нацелился на коммерческую термоядерную энергетику". www.aip.org . 25 апреля 2022 г. Получено 03.05.2022 г.
151. Lee, Sing; Saw, Sor Heoh. «Энергия ядерного синтеза – гигантский шаг человечества вперед» (PDF) . HPlasmafocus.net . Получено 2014-10-30 .
152. Kessel, CE; Blanchard, JP; Davis, A.; El-Guebaly, L.; Ghoniem, N.; Humrickhouse, PW; Malang, S.; Merrill, BJ; Morley, NB; Neilson, GH; Rensink, ME (1 сентября 2015 г.). «The Fusion Nuclear Science Facility, the Critical Step in the Pathway to Fusion Energy». Fusion Science and Technology . 68 (2): 225–236. Bibcode : 2015FuST...68..225K. doi : 10.13182/FST14-953. ISSN  1536-1055. OSTI  1811772. S2CID  117842168.
153. Menard, JE; Brown, T.; El-Guebaly, L.; Boyer, M.; Canik, J.; Colling, B.; Raman, R.; Wang, Z.; Zhai, Y.; Buxton, P.; Covele, B. (1 октября 2016 г.). "Установки и пилотные установки для термоядерной науки на основе сферического токамака". Nuclear Fusion . 56 (10): 106023. Bibcode :2016NucFu..56j6023M. doi :10.1088/0029-5515/56/10/106023. ISSN  0029-5515. OSTI  1335165. S2CID  125184562.
154. Cardozo, NJ Lopes (4 февраля 2019 г.). «Экономические аспекты развертывания термоядерной энергии: долина смерти и инновационный цикл». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 377 (2141): 20170444. Bibcode : 2019RSPTA.37770444C. doi : 10.1098/rsta.2017.0444 . ISSN  1364-503X. PMID  30967058. S2CID  106411210.
155. Суррей, Э. (4 февраля 2019 г.). «Инженерные проблемы для демонстраторов ускоренного синтеза». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 377 (2141): 20170442. Bibcode : 2019RSPTA.37770442S. doi : 10.1098/rsta.2017.0442 . ISSN  1364-503X. PMC 6365852. PMID 30967054  . 
156. Цепочка поставок в термоядерной промышленности: возможности и проблемы. Вашингтон, округ Колумбия: Ассоциация термоядерной промышленности. 2023.
157. Банаклоче, Сантакрус; Гамарра, Ана Р.; Лечон, Иоланда; Бустрео, Кьяра (15 октября 2020 г.). «Социально-экономические и экологические последствия переноса солнца на землю: анализ устойчивости развертывания термоядерной электростанции». Энергия . 209 : 118460. Bibcode : 2020Ene...20918460B. doi : 10.1016/j.energy.2020.118460. ISSN  0360-5442. S2CID  224952718.
158. Koepke, ME (25 января 2021 г.). «Факторы, влияющие на коммерциализацию энергии инерциального термоядерного синтеза». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 379 (2189): 20200020. Bibcode : 2021RSPTA.37900020K. doi : 10.1098/rsta.2020.0020. ISSN  1364-503X. PMC 7741007. PMID 33280558  . 
159. Menard, JE; Bromberg, L.; Brown, T.; Burgess, T.; Dix, D.; El-Guebaly, L.; Gerrity, T.; Goldston, RJ; Hawryluk, RJ; Kastner, R.; Kessel, C. (1 октября 2011 г.). «Перспективы пилотных установок на основе токамака, сферического токамака и стелларатора». Nuclear Fusion . 51 (10): 103014. Bibcode : 2011NucFu..51j3014M. doi : 10.1088/0029-5515/51/10/103014. ISSN  0029-5515. S2CID  55781189.
160. Hiwatari, Ryoji; Goto, Takuya (19 марта 2019 г.). «Оценка термоядерной электростанции Токамак для содействия глобальной стабилизации климата в рамках Парижского соглашения». Plasma and Fusion Research . 14 : 1305047. Bibcode : 2019PFR....1405047H. doi : 10.1585/pfr.14.1305047 . ISSN  1880-6821.
161. Национальные академии наук, инженерии и медицины (США). Комитет по стратегическому плану исследований в области сжигания плазмы в США. Заключительный отчет Комитета по стратегическому плану исследований в области сжигания плазмы в США . Вашингтон, округ Колумбия. ISBN 978-0309487443. OCLC  1104084761.
162. План сообщества по термоядерной энергии и исследованиям плазмы. Вашингтон, округ Колумбия: Американское физическое общество, Отделение физики плазмы, Процесс планирования сообщества. 2020.
163. «Стратегическое планирование плазменной науки в США достигает решающей фазы». www.aip.org . 7 апреля 2020 г. . Получено 08.10.2020 г.
164. Асмундссом, Джон; Уэйд, Уилл. «Ядерный синтез может спасти планету от климатической катастрофы». Bloomberg . Получено 21 сентября 2020 г.
165. Майклс, Дэниел (6 февраля 2020 г.). «Стартапы Fusion вступают в игру, чтобы реализовать давнюю мечту о чистой энергии». The Wall Street Journal . ISSN  0099-9660 . Получено 08.10.2020 .
166. Handley, Malcolm C.; Slesinski, Daniel; Hsu, Scott C. (10 июля 2021 г.). «Потенциальные ранние рынки для термоядерной энергии». Journal of Fusion Energy . 40 (2): 18. arXiv : 2101.09150 . Bibcode : 2021JFuE...40...18H. doi : 10.1007/s10894-021-00306-4. ISSN  0164-0313. S2CID  231693147.
167. Болл, Филип (17 ноября 2021 г.). «Погоня за термоядерной энергией». Nature . 599 (7885): 352–366. doi : 10.1038/d41586-021-03401-w . PMID  34789909. S2CID  244346561.
168. «Историческое решение: продемонстрировать практический синтез в Калхэме». General Fusion . 16 июня 2021 г. Получено 18 июня 2021 г.
169. Холланд, Эндрю (15 июля 2021 г.). «Конгресс будет финансировать программу распределения затрат на термоядерную энергию в законопроекте об ассигнованиях, принятом комитетом». Ассоциация термоядерной промышленности . Архивировано из оригинала 20 апреля 2023 г. Получено 16 июля 2021 г.
170. Sailer, Sandy (31 мая 2023 г.). «Департамент энергетики объявляет о вручении наград Milestone Public-Private Partnership Awards». Ассоциация термоядерной промышленности . Получено 01.06.2023 .
171. Hsu, Scott C. (5 мая 2023 г.). «Развитие термоядерной энергетики в США через государственно-частное партнерство». Журнал термоядерной энергетики . 42 (1): 12. Bibcode : 2023JFuE...42...12H. doi : 10.1007/s10894-023-00357-9 . ISSN  0164-0313. S2CID  258489130.
172. Spangher, Lucas; Vitter, J. Scott; Umstattd, Ryan (2019). «Характеристика выхода на рынок термоядерной энергетики с помощью агентской модели парка электростанций». Обзоры энергетической стратегии . 26 : 100404. Bibcode : 2019EneSR..2600404S. doi : 10.1016/j.esr.2019.100404 . ISSN  2211-467X.
173. «Глобальные энергетические перспективы 2019». Energy Insights- Mckinsey .
174. Николас, TEG; Дэвис, TP; Федеричи, F.; Леланд, JE; Патель, BS; Винсент, C.; Уорд, SH (февраль 2021 г.). «Переосмысление роли ядерного синтеза в энергетическом балансе на основе возобновляемых источников энергии». Энергетическая политика . 149 : 112043. arXiv : 2101.05727 . Bibcode : 2021EnPol.14912043N. doi : 10.1016/j.enpol.2020.112043. S2CID  230570595.
175. "Lazard LCOE Levelized Cost Of Energy+" (PDF) . Lazard. Июнь 2024 г. стр. 16. Архивировано (PDF) из оригинала 28.08.2024.
176. Энтлер, Славомир; Горачек, Ян; Длоуги, Томаш; Достал, Вацлав (1 июня 2018 г.). «Аппроксимация экономики термоядерной энергии». Энергия . 152 : 489–497. Bibcode : 2018Ene...152..489E. doi : 10.1016/j.energy.2018.03.130 . ISSN  0360-5442.
177. "Нормированная стоимость энергии и нормированная стоимость хранения 2019". Lazard.com . Архивировано из оригинала 2023-02-19 . Получено 2021-06-01 .
178. Гриффитс, Томас; Пирсон, Ричард; Блак, Майкл; Такеда, Шутаро (1 октября 2022 г.). «Коммерциализация термоядерного синтеза для энергетического рынка: обзор социально-экономических исследований». Progress in Energy . 4 (4): 042008. Bibcode : 2022PrEne...4d2008G. doi : 10.1088/2516-1083/ac84bf . ISSN  2516-1083. S2CID  251145811.
179. Kembleton, R.; Bustreo, C. (2022). «Перспективные исследования и разработки для коммерциализации термоядерного синтеза». Fusion Engineering and Design . 178 : 113069. Bibcode : 2022FusED.17813069K. doi : 10.1016/j.fusengdes.2022.113069 . ISSN  0920-3796. S2CID  247338079.
180. Отаке, Томоко (14 апреля 2023 г.). «Япония принимает национальную стратегию ядерного синтеза, поскольку конкуренция усиливается». The Japan Times . Получено 19 апреля 2023 г.
181. Холланд, Эндрю (13 ноября 2020 г.). «Политические и коммерческие перспективы инерциальной термоядерной энергии». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 378 (2184): 20200008. Bibcode : 2020RSPTA.37800008H. doi : 10.1098/rsta.2020.0008 . PMID  33040662. S2CID  222277887.
182. "Безопасность в термоядерном синтезе". www.iaea.org . 28 мая 2021 г. Получено 01.06.2021 г.
183. Слесински, Дэниел (28 января 2021 г.). «NRC проводит виртуальную публичную встречу по разработке вариантов нормативно-правовой базы для термоядерной энергетики». Ассоциация термоядерной промышленности . Получено 14 февраля 2021 г.
184. Слесински, Дэниел (30 марта 2021 г.). «NRC проводит вторую виртуальную публичную встречу по разработке нормативной базы для термоядерной энергетики». Ассоциация термоядерной промышленности . Получено 10 апреля 2021 г.
185. Холланд, Эндрю (5 января 2021 г.). «Законодательство о термоядерной промышленности подписано в закон». Ассоциация термоядерной промышленности . Получено 14 февраля 2021 г.
186. Виндридж, Мелани. «Великобритания серьезно относится к термоядерному синтезу: новый отчет о регулировании рекомендует пропорциональный, гибкий подход». Forbes . Получено 03.06.2021 .
187. Холланд, Эндрю (1 июня 2021 г.). «Совет по регулированию горизонтов Великобритании выпускает отчет о регулировании термоядерной энергетики». Ассоциация термоядерной промышленности . Архивировано из оригинала 20 апреля 2023 г. Получено 21 июня 2021 г.
188. На пути к термоядерной энергетике: Стратегия правительства Великобритании в области термоядерной энергетики (PDF) . Лондон, Великобритания: Правительство Великобритании, Министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии. 2021.
189. "Правительство излагает видение развертывания в Великобритании коммерческой термоядерной энергетики". GOV.UK . Получено 15 октября 2021 г.
190. "Правительство Великобритании публикует стратегию термоядерного синтеза – Nuclear Engineering International". www.neimagazine.com . 5 октября 2021 г. . Получено 15 октября 2021 г. .
191. Холланд, Эндрю (14 апреля 2023 г.). «Решение NRC отделяет регулирование термоядерной энергии от ядерного деления». Ассоциация термоядерной промышленности . Получено 19 апреля 2023 г.
192. "Приняты новые законы для укрепления энергетической безопасности и достижения нулевого уровня выбросов". GOV.UK. Получено 10.11.2023 .
193. "Agile Nations: совместные рекомендации Великобритании, Японии и Канады по термоядерной энергетике". GOV.UK . Получено 20.03.2024 .
194. "Fusion Caucus празднует принятие Палатой представителей двухпартийного закона о термоядерной энергии". Представитель США Дон Бейер . 29 февраля 2024 г. Получено 01.03.2024 .
195. Holland, Andrew. «Энергия термоядерного синтеза нуждается в разумном федеральном государственном регулировании». The Washington Times . Получено 10 октября 2020 г.
196. Таррелл, Артур (28 августа 2021 г.). «Гонка за то, чтобы ядерный синтез сыграл свою роль в чрезвычайной климатической ситуации». The Guardian . Получено 15 февраля 2022 г.
197. Клери, Дэниел (2014). Кусочек солнца: поиски термоядерной энергии . Нью-Йорк: Overlook Duckworth. ISBN 978-1468310412. OCLC  1128270426.
198. «Опередит ли Китай мир в ядерном синтезе и чистой энергии?». Блог Китая . BBC News. 18 апреля 2018 г. Получено 12 октября 2020 г.
199. Carayannis, Elias G.; Draper, John; Bhaneja, Balwant (2 октября 2020 г.). «На пути к термоядерной энергетике в контексте Industry 5.0 и Society 5.0: призыв к созданию Глобальной комиссии по срочным действиям в области термоядерной энергетики». Журнал экономики знаний . 12 (4): 1891–1904. doi : 10.1007/s13132-020-00695-5 . ISSN  1868-7873. S2CID  222109349.
200. Караянис, Элиас Г.; Дрейпер, Джон (22 апреля 2021 г.). «Место мира в запуске сборки машины ИТЭР: тематический анализ политических речей в крупнейшем в мире эксперименте по научной дипломатии». Мир и конфликт: Журнал психологии мира . 27 (4): 665–668. doi : 10.1037/pac0000559. ISSN  1532-7949. S2CID  235552703.
201. Ги, Кейи; Сано, Фуминори; Акимото, Кейго; Хиватари, Рёдзи; Тобита, Кенджи (2020). «Потенциальный вклад термоядерной энергетики в низкоуглеродное развитие в соответствии с Парижским соглашением и связанные с этим неопределенности». Обзоры энергетической стратегии . 27 : 100432. Бибкод : 2020EneSR..2700432G. дои : 10.1016/j.esr.2019.100432 .
202. Николас, TEG; Дэвис, TP; Федеричи, F.; Леланд, J.; Патель, BS; Винсент, C.; Уорд, SH (2021). «Переосмысление роли ядерного синтеза в энергетическом балансе на основе возобновляемых источников энергии». Энергетическая политика . 149 : 112043. arXiv : 2101.05727 . Bibcode : 2021EnPol.14912043N. doi : 10.1016/j.enpol.2020.112043. ISSN  0301-4215. S2CID  230570595.
203. Караянис, Элиас; Дрейпер, Джон; Крамптон, Чарльз (2022). «Обзор термоядерной энергетики для решения проблемы изменения климата к 2050 году». Журнал энергетики и развития . 47 (1).
204. «Национальные академии призывают к созданию опытной установки по термоядерному синтезу». Бюллетень ученых-атомщиков . 14 апреля 2021 г. Получено 15 апреля 2021 г.
205. «США должны сделать инфраструктурные инвестиции в термоядерную энергетику». Washington Examiner . 13 июля 2021 г. Получено 16 июля 2021 г.
206. Нильсен, Анджела Деван, Элла (19 сентября 2024 г.). «США лидировали в области ядерного синтеза на протяжении десятилетий. Теперь Китай в состоянии выиграть гонку». CNN . Получено 30 сентября 2024 г.{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
207. «Агрессивная рыночная модель развития термоядерной энергетики в США». Новости MIT | Массачусетский технологический институт . 24 февраля 2021 г. Получено 26 февраля 2021 г.
208. Чо, Адриан (19 февраля 2021 г.). «Дорожная карта к термоядерной электростанции в США становится более четкой – вроде того». Наука . Получено 06.03.2021 .
209. Крамер, Дэвид (10 марта 2021 г.). «Академии призывают государственно-частные усилия построить пилотную термоядерную электростанцию». Physics Today . 2021 (2): 0310a. Bibcode : 2021PhT..2021b.310.. doi : 10.1063/PT.6.2.20210310a . S2CID  243296520.
210. "FIA поздравляет Конгресс США с двухпартийным собранием по вопросам термоядерной энергетики". Ассоциация термоядерной промышленности . 19 февраля 2021 г. Получено 26 февраля 2021 г.
211. Фрис, Гилян де (15 декабря 2020 г.). «Экспертная комиссия утверждает следующий этап проектирования ДЕМО». www.euro-fusion.org . Проверено 16 февраля 2021 г.
212. "США и Япония объединяются для коммерциализации термоядерной энергии | Rigzone". www.rigzone.com . Получено 03.07.2024 .
213. "На COP28 Джон Керри представил стратегию ядерного синтеза как источника чистой энергии". AP News . 5 декабря 2023 г. Получено 08.12.2023 .
214. Реншоу, Джарретт; Гарднер, Тимоти (10 апреля 2024 г.). «США и Япония объявляют о партнерстве для ускорения ядерного синтеза». Reuters .
215. Кэролайн (30 апреля 2024 г.). «G7 выдвигает идею термоядерной энергетики на встречу министров по вопросам климата, энергетики и окружающей среды». Ассоциация термоядерной промышленности . Получено 11 мая 2024 г.
216. "Великобритания и Канада объединяются для решения проблемы нехватки термоядерного топлива". Наука|Бизнес . Получено 2024-05-11 .
217. «Правительство намерено заняться «искусственным солнцем» с инвестициями в размере 866 миллионов долларов в разработку термоядерного реактора». koreajoongangdaily.joins.com . 24 июля 2024 г. Получено 27 июля 2024 г.
218. "核融合発電、30年代実証へ国家戦略改定 高市早苗経済安全保障相が表明".日本経済新聞(на японском языке). 19 июля 2024 г. Проверено 27 июля 2024 г.
219. Хитер, Роберт Ф. и др. «Часто задаваемые вопросы по традиционному термоядерному синтезу. Раздел 2/11 (Энергия), Часть 2/5 (Окружающая среда)». Fused.web.llnl.gov. Архивировано из оригинала 2001-03-03 . Получено 2014-10-30 .
220. Stadermann, Frank J. "Relative Abundances of Stable Isotopes". Лаборатория космических наук, Вашингтонский университет в Сент-Луисе. Архивировано из оригинала 20 июля 2011 г.
221. Онгена, Дж.; Ван Ост, Г. «Энергия будущих столетий» (PDF) . Laboratorium voor Plasmafysica – Laboratoire de Physique des Plasmas Школа Koninklijke Militaire – École Royale Militaire; Лаборатория естествознания, Университет Гента. стр. Раздел III.B. и таблица VI. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2011 г.
222. Исполнительный комитет EPS. "Важность европейских исследований в области термоядерной энергии". Европейское физическое общество. Архивировано из оригинала 2008-10-08.
223. "Космическое движение | Есть термоядерный синтез, будем путешествовать". ITER . Получено 21.06.2021 .
224. Холланд, Эндрю (15 июня 2021 г.). «Финансирование термоядерного синтеза для космических двигателей». Ассоциация термоядерной промышленности . Архивировано из оригинала 2023-04-20 . Получено 21-06-2021 .
225. Шульце, Норман Р.; США; Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства; Программа научной и технической информации (1991). Термоядерная энергия для космических миссий в 21 веке . Вашингтон, округ Колумбия; Спрингфилд, Вирджиния: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Офис управления, Программа научной и технической информации; [Продается Национальной службой технической информации [дистрибьютор. OCLC  27134218.
226. "Принципы использования термоядерной энергии в космическом движении". Термоядерная энергия в космическом движении. Прогресс в астронавтике и аэронавтике. Американский институт аэронавтики и астронавтики. 1 января 1995 г. стр. 1–46. doi :10.2514/5.9781600866357.0001.0046. ISBN 978-1563471841. Получено 11 октября 2020 г. .
227. Донн, Джефф (21 июня 2011 г.). «Утечки радиоактивного трития обнаружены на 48 ядерных объектах США». NBC News . Архивировано из оригинала 2020-11-11 . Получено 2023-07-04 .
228. Абду, М.; и др. (2020). «Физические и технологические аспекты дейтерий-тритиевого топливного цикла и условия самодостаточности тритиевого топлива». Ядерный синтез . 61 (1): 013001. doi :10.1088/1741-4326/abbf35. S2CID  229444533.
229. Stix, TH (1998). "Основные моменты ранних исследований стеллараторов в Принстоне". Исследование спиральных систем .
230. Джонсон, Джон Л. (16 ноября 2001 г.). Эволюция теории стелларатора в Принстоне (технический отчет). doi :10.2172/792587. OSTI  792587.
231. Ирвин, Максвелл (2014). Ядерная энергетика: очень краткое введение . Оксфорд: Oxford University Press. ISBN 978-0199584970. OCLC  920881367.
232. Кусама, Y. (2002), Стотт, Питер Э.; Вуттон, Алан; Горини, Джузеппе; Синдони, Элио (ред.), «Требования к диагностике при управлении усовершенствованными режимами токамака», Advanced Diagnostics for Magnetic and Inertial Fusion , Бостон, Массачусетс: Springer US, стр. 31–38, doi :10.1007/978-1-4419-8696-2_5, ISBN 978-1441986962
233. Менар, Дж. Э. (4 февраля 2019 г.). «Зависимость производительности компактного стационарного токамака от пределов физики магнита и сердечника». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 377 (2141): 20170440. Bibcode :2019RSPTA.37770440M. doi :10.1098/rsta.2017.0440. ISSN  1364-503X. PMC 6365855 . PMID  30967044. 
234. Кау, ПК (1999). «Стационарная работа токамаков». Ядерный синтез . 39 (11): 1605–1607. doi :10.1088/0029-5515/39/11/411. ISSN  0029-5515. S2CID  250826481.
235. Key, MH (1985). «Основные моменты исследований в области лазерного термоядерного синтеза, проведенных университетами Соединенного Королевства с использованием Центрального лазерного комплекса SERC в Лаборатории Резерфорда-Эпплтона». Nuclear Fusion . 25 (9): 1351–1353. doi :10.1088/0029-5515/25/9/063. S2CID  119922168.
236. Верларде, Г.; Карпинтеро-Сантамария, Нативидад, ред. (2007). Ядерный синтез с инерционным удержанием: исторический подход его пионеров . Лондон: Foxwell & Davies (Великобритания). ISBN 978-1905868100. OCLC  153575814.
237. МакКинзи, Мэтью; Пейн, Кристофер Э. (2000). «Когда экспертная оценка терпит неудачу: корни краха Национального центра зажигания (NIF)». Национальный совет по защите ресурсов . Получено 30 октября 2014 г.
238. "Tore Supra". Архивировано из оригинала 2012-11-15 . Получено 2016-02-03 .
239. Смирнов, вице-президент (30 декабря 2009 г.). «Основание токамака в СССР/России 1950–1990» (PDF) . Ядерный синтез . 50 (1): 014003. doi : 10.1088/0029-5515/50/1/014003. ISSN  0029-5515. S2CID  17487157.
240. YK Martin Peng, "Сферический тор, компактный синтез при низком выходе". Национальная лаборатория Оук-Ридж/FEDC-87/7 (декабрь 1984 г.)
241. Sykes, Alan (1997). "Высокий β, полученный путем инжекции нейтрального пучка в сферическом токамаке START (Small Tight Aspect Ratio Tokamak)". Physics of Plasmas . 4 (5): 1665–1671. Bibcode : 1997PhPl....4.1665S. doi : 10.1063/1.872271 . ISSN  1070-664X.
242. Braams, CM; Stott, PE (2002). Ядерный синтез: полвека исследований термоядерного синтеза с магнитным удержанием . Institute of Physics Pub. ISBN 978-0367801519. OCLC  1107880260.
243. Джарвис, ON (16 июня 2006 г.). «Нейтронные измерения в ходе предварительного эксперимента с тритием на JET (приглашен)». Обзор научных приборов . 63 (10): 4511–4516. doi :10.1063/1.1143707.
244. Гарин, Паскаль (октябрь 2001 г.). «Активно охлаждаемые плазменные компоненты, обращенные к Tore Supra». Fusion Engineering and Design . 56–57: 117–123. Bibcode : 2001FusED..56..117G. doi : 10.1016/s0920-3796(01)00242-3. ISSN  0920-3796.
245. Генеральный директорат Европейской комиссии по исследованиям и инновациям (2004). Исследования термоядерного синтеза: Энергетический вариант для будущего Европы . Люксембург: Офис официальных публикаций Европейских сообществ. ISBN 92-894-7714-8. OCLC  450075815.
246. Классенс, Мишель (2020). ИТЭР: Гигантский термоядерный реактор. дои : 10.1007/978-3-030-27581-5. ISBN 978-3030275808. S2CID  243590344.
247. Atzeni, Stefano (2004). Физика инерциального синтеза: взаимодействие пучка плазмы, гидродинамика, горячая плотная материя . Meyer-ter-Vehn, Jürgen. Oxford: Clarendon Press. ISBN 978-0198562641. OCLC  56645784.
248. Пфальцнер, Сюзанна (2 марта 2006 г.). Введение в инерциальный термоядерный синтез. CRC Press. doi :10.1201/9781420011845. ISBN 978-0429148156.
249. "People's Daily Online – Китай построит первое в мире экспериментальное устройство "искусственного солнца"". en.people.cn . Архивировано из оригинала 2011-06-05 . Получено 2020-10-10 .
250. "Что такое National Ignition Facility?". lasers.llnl.gov . Национальная лаборатория Лоуренса в Ливерморе. Архивировано из оригинала 2017-07-31 . Получено 2022-08-07 .
251. Канеллос, Майкл. «Голливуд, Кремниевая долина и Россия объединяют усилия в ядерном синтезе». Forbes . Получено 21 августа 2017 г.
252. Фрохтцвайг, Джонатан. «Секретные, поддерживаемые миллиардерами планы по использованию термоядерного синтеза». BBC . Получено 21 августа 2017 г.
253. Клери, Дэниел (25 июля 2014 г.). «Неутомимые пионеры термоядерной физики». Science . 345 (6195): 370–375. Bibcode :2014Sci...345..370C. doi :10.1126/science.345.6195.370. ISSN  0036-8075. PMID  25061186.
254. Грей, Ричард (19 апреля 2017 г.). «Британская звезда реалити-шоу строит термоядерный реактор». BBC . Получено 21 августа 2017 г.
255. Клери, Дэниел (28 апреля 2017 г.). «Частные термоядерные машины стремятся превзойти огромные мировые усилия». Science . 356 (6336): 360–361. Bibcode :2017Sci...356..360C. doi :10.1126/science.356.6336.360. ISSN  0036-8075. PMID  28450588. S2CID  206621512.
256. SPIE Europe Ltd. "PW 2012: термоядерный лазер на пути к запуску в 2012 году". Optics.org . Получено 22.06.2013 .
257. "В лаборатории США пройдена важная веха в ядерном синтезе". BBC News . Получено 2014-10-30 .
258. "Высокопроизводительный нейтронный генератор Alectryon". Phoenix Nuclear Labs. 2013.
259. Чандлер, Дэвид Л. (10 августа 2015 г.). «Небольшая, модульная, эффективная термоядерная установка». Новости MIT . Офис новостей MIT.
260. Сунн Педерсен, Т.; Андреева Т.; Бош, Х.-С; Боженков С.; Эффенберг, Ф.; Эндлер, М.; Фэн, Ю.; Гейтс, Д.А.; Гейгер, Дж.; Хартманн, Д.; Хёльбе, Х.; Якубовский, М.; Кениг, Р.; Лаква, HP; Лазерсон, С.; Отте, М.; Прейнас, М.; Шмитц, О.; Штанге, Т.; Туркин, Ю. (ноябрь 2015 г.). «Планы первой плазменной операции Wendelstein 7-X». Ядерный синтез . 55 (12): 126001. Бибкод : 2015NucFu..55l6001P. doi : 10.1088/0029-5515/55/12/126001. hdl : 11858/00-001M-0000-0029-04EB-D . S2CID  67798335.
261. Педерсен, Т. Сунн; Отте, М.; Лазерсон, С.; Хеландер, П.; Боженков С.; Бидерманн, К.; Клингер, Т.; Вольф, RC; Бош, Х.-С.; Абрамович, Ивана; Акасломполо, Симппа; Алейников, Павел; Алейникова, Ксения; Али, Аднан; Алонсо, Артуро; Анда, Габор; Андреева Тамара; Аскасибар, Энрике; Бальдцун, Юрген; Бандух, Мартин; Барбуи, Туллио; Бейдлер, Крейг; Бенндорф, Андре; Берскенс, Марк; Биль, Вольфганг; Бирус, Дитрих; Блэквелл, Бойд; Бланко, Эмилио; Блатцхайм, Марко; и др. (2016). «Подтверждение топологии магнитного поля Wendelstein 7-X с точностью лучше 1:100 000». Nature Communications . 7 : 13493. Bibcode :2016NatCo...713493P. doi :10.1038/ncomms13493. PMC 5141350 . PMID  27901043. 
262. Вольф, RC; Алонсо, А.; Экасломполо, С.; Бальдзун, Дж.; Берскенс, М.; Бейдлер, компакт-диск; Бидерманн, К.; Бош, Х.-С.; Боженков С.; Бракел, Р.; Браун, Х.; Брезинсек, С.; Бруннер, К.-Дж.; Дамм, Х.; Динклэйдж, А.; Древелоу, П.; Эффенберг, Ф.; Фэн, Ю.; Форд, О.; Фухерт, Г.; Гао, Ю.; Гейгер, Дж.; Грульке, О.; Хардер, Н.; Хартманн, Д.; Хеландер, П.; Хайнеманн, Б.; Хирш, М.; Хёфель, У.; Хопф, К.; Ида, К.; Исобе, М.; Якубовский, МВт; Казаков Ю.О.; Киллер, К.; Клингер, Т.; Кнауэр, Дж.; Кениг, Р.; Крыховяк, М.; Лангенберг, А.; Лаква, HP; Лазерсон, С.; Макнили, П.; Марсен, С.; Марущенко Н.; Ночентини, Р.; Огава, К.; Ороско, Г.; Осакабе, М.; Отте, М.; Паблант, Н.; Паш, Э.; Павоне, А.; Порколаб, М.; Пуиг Ситжес, А.; Рахбарния, К.; Ридль, Р.; Руст, Н.; Скотт, Э.; Шиллинг, Дж.; Шредер, Р.; Штанге, Т.; фон Стехов, А.; Страмбергер, Э.; Сунн Педерсен, Т.; Свенссон, Дж.; Томсон, Х.; Туркин, Ю.; Вано, Л.; Ваутерс, Т.; Вурден, Г.; Ёсинума, М.; Занини, М.; Чжан, Д. (1 августа 2019 г.) . "Характеристики плазмы стелларатора Wendelstein 7-X во время первой фазы работы дивертора". Физика плазмы . 26 (8): 082504. Bibcode :2019PhPl...26h2504W. doi : 10.1063/1.5098761 . hdl : 1721.1/130063 . S2CID  202127809.
263. Санн Педерсен, Томас и др. (апрель 2022 г.). «Экспериментальное подтверждение эффективной работы островного дивертора и успешной неоклассической оптимизации транспорта в Вендельштейне 7-X». Ядерный синтез . 62 (4): 042022. Bibcode : 2022NucFu..62d2022S. doi : 10.1088/1741-4326/ac2cf5 . hdl : 1721.1/147631 . S2CID  234338848.
264. Институт экспериментальной физики Макса Планка (3 февраля 2016 г.). «Устройство синтеза Wendelstein 7-X производит свою первую водородную плазму». www.ipp.mpg.de . Получено 15 июня 2021 г.
265. Ван, Брайан (1 августа 2018 г.). «Обновленные обзоры проектов ядерного синтеза». www.nextbigfuture.com . Получено 03.08.2018 .
266. Макдональд, Фиона (май 2017 г.). «Великобритания только что запустила амбициозный термоядерный реактор – и он работает». ScienceAlert . Получено 03.07.2019 .
267. «Итальянская Eni бросает вызов скептикам, возможно, вложится в проект ядерного синтеза». Reuters . 13 апреля 2018 г.
268. «MIT стремится освоить термоядерную энергию в течение 15 лет». 3 апреля 2018 г.
269. «MIT стремится вывести на рынок ядерный синтез через 10 лет». 9 марта 2018 г.
270. Чандлер, Дэвид (9 марта 2018 г.). «MIT и недавно созданная компания запускают новый подход к термоядерной энергетике». Новости MIT . Массачусетский технологический институт.
271. Молодик, А.; Самойленков С.; Маркелов А.; Дегтяренко П.; Ли, С.; Петрыкин В.; Гайфуллин М.; Манкевич А.; Вавилов А.; Сорбом, Б.; Ченг, Дж.; Гарберг, С.; Кеслер, Л.; Хартвиг, З.; Гаврилкин С.; Цветков А.; Окада, Т.; Авадзи, С.; Абраимов Д.; Фрэнсис, А.; Брэдфорд, Г.; Ларбалестьер, Д.; Сенатор, К.; Бонура, М.; Пантоха, AE; Уимбуш, Южная Каролина; Стрикленд, Нью-Мексико; Васильев А. (22 января 2021 г.). «Разработка и крупносерийное производство сверхпроводящих проводов YBa 2 Cu 3 O 7 с чрезвычайно высокой плотностью тока для плавления». Научные отчеты . 11 (1): 2084. doi :10.1038/s41598-021-81559-z. PMC 7822827. PMID 33483553  . 
272. Клери, Дэниел (8 апреля 2021 г.). «С технологией «дымового кольца» стартап в области термоядерного синтеза знаменует устойчивый прогресс». Наука | AAAS . Получено 11 апреля 2021 г.
273. Моррис, Бен (30 сентября 2021 г.). «Чистая энергия от самых быстро движущихся объектов на Земле». BBC News . Получено 09.12.2021 .
274. Сессия AR01: Обзор: Создание горящей плазмы на Национальном заводе по производству плазмы. 63-е ежегодное заседание Отделения физики плазмы Американского физического общества, 8–12 ноября 2021 г.; Питтсбург, Пенсильвания. Бюллетень Американского физического общества . Том 66, № 13.
275. Райт, Кэтрин (30 ноября 2021 г.). «Первое воспламенение в реакции синтеза». Physics . 14 : 168. Bibcode :2021PhyOJ..14..168W. doi : 10.1103/Physics.14.168 . S2CID  244829710.
276. Даннинг, Хейли (17 августа 2021 г.). «Важная веха в ядерном синтезе достигнута благодаря «зажиганию», произошедшему в лаборатории». Science X Network .
277. Бишоп, Бреанна (18 августа 2021 г.). «Эксперимент Национального центра зажигания ставит исследователей на порог зажигания термоядерного синтеза». Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса .
278. Конка, Джеймс. «Helion Energy привлекает $500 млн. на термоядерную энергию звезд». Forbes . Получено 19 декабря 2021 г.
279. Journal, Дженнифер Хиллер | Фотографии Тони Луонга для The Wall Street (1 декабря 2021 г.). "WSJ News Exclusive | Стартап в области ядерного синтеза привлек $1,8 млрд., поскольку инвесторы гонятся за звездной мощью". Wall Street Journal . ISSN  0099-9660 . Получено 17 декабря 2021 г. .
280. Блейн, Лоз (6 апреля 2022 г.). «Oxford spinoff демонстрирует первый в мире гиперзвуковой «сплав снарядов»». New Atlas . Получено 06.04.2022 .
281. Osaka, Shannon (12 декабря 2022 г.). «Что вам нужно знать о прорыве в области термоядерной энергетики в США». The Washington Post . Получено 13 декабря 2022 г.
282. Хартсфилд, Том (13 декабря 2022 г.). «Никакого «прорыва» нет: термоядерная энергетика NIF по-прежнему потребляет в 130 раз больше энергии, чем производит». Big Think .
283. Гарднер, Тимоти (1 июня 2023 г.). «США объявляют о выделении 46 миллионов долларов восьми компаниям, занимающимся ядерным синтезом». Reuters.
284. Добберштейн, Лора (4 декабря 2023 г.). «В Японии запущен крупнейший в мире термоядерный реактор». The Register . Situation Publishing.
285. "Проект искусственного солнца KSTAR в Южной Корее достиг самого длительного времени работы — 102 секунды". Aju Business Daily . 21 марта 2024 г.
286. Лернер, Эрик Дж.; Мурали, С. Крупакар; Шеннон, Дерек; Блейк, Аарон М.; Ван Россель, Фред (23 марта 2012 г.). "Реакции синтеза от ионов >150 кэВ в плазмоиде плотного плазменного фокуса". Физика плазмы . 19 (3): 032704. Bibcode : 2012PhPl...19c2704L. doi : 10.1063/1.3694746. S2CID  120207711.
287. Halper, Mark (28 марта 2012 г.). "Прорыв в термоядерной энергии". Smart PLanet . Получено 01.04.2012 .
288. "JET". Culham Centre Fusion Energy. Архивировано из оригинала 2016-07-07 . Получено 2016-06-26 .
289. Тишлер, Карл (8 февраля 2024 г.). «Прорыв на новый уровень: последний рекорд энергии термоядерного синтеза токамака JET демонстрирует мастерство в процессах термоядерного синтеза». EUROfusion . Получено 11 февраля 2024 г.
290. Obenschain, Stephen; et al. (2015). «Высокоэнергетические лазеры на фториде криптона для инерциального синтеза». Applied Optics . 54 (31): F103–F122. Bibcode :2015ApOpt..54F.103O. doi :10.1364/AO.54.00F103. PMID  26560597.
291. "Драйвер лазера на фториде криптона (KrF) для инерциальной термоядерной энергии"
292. "Новый рекорд для термоядерного синтеза". Новости MIT | Массачусетский технологический институт . 14 октября 2016 г. Получено 11 октября 2020 г.
293. "Самый высокий в мире продукт тройного синтеза отмечен в плазме с высоким βp H-режима". Архивировано из оригинала 2013-01-06.
294. "Измерение прогресса в термоядерной энергетике: тройной продукт". www.fusionenergybase.com . Архивировано из оригинала 2020-10-01 . Получено 2020-10-10 .
295. Коэн, Сэм и Б. Берлингер. «Длинноимпульсная работа устройства PFRC-2». Совместный американо-японский компактный тор. Висконсин, Мэдисон. 22 августа 2016 г. Лекция.
296. "Успешный второй раунд экспериментов с Wendelstein 7-X". www.ipp.mpg.de . Получено 22.03.2019 .
297. Лаварс, Ник (26 ноября 2018 г.). «Реактор синтеза Wendelstein 7-X сохраняет прохладу на пути к рекордным результатам». newatlas.com . Получено 01.12.2018 .
298. Журнал, Смитсоновский институт; Гамильо, Элизабет. «Искусственное солнце Китая только что побило рекорд по самому длительному устойчивому ядерному синтезу». Журнал Смитсоновского института .
299. «Китайский термоядерный реактор «Искусственное Солнце» только что установил мировой рекорд». Futurism . 2 июня 2021 г.
300. Алан Сайкс, «Разработка сферического токамака». Архивировано 22 июля 2011 г. в Wayback Machine , ICPP, Фукуока. Сентябрь 2008 г.
301. Зонди, Дэвид (13 марта 2022 г.). «Tokamak Energy достигает температурного порога для коммерческого термоядерного синтеза». New Atlas . Получено 15.03.2022 .
302. Лаварс, Ник (24 ноября 2021 г.). «Реактор термоядерного синтеза KSTAR устанавливает рекорд с 30-секундным удержанием плазмы». Новый Атлас . Получено 15.03.2022 .

Библиография

• Клери, Дэниел (2014). Часть Солнца: Поиски термоядерной энергии. The Overlook Press. ISBN 978-1468310412.
• Кокберн, Стюарт; Эллиард, Дэвид (1981). Олифант, жизнь и времена сэра Марка Олифанта . Axiom Books. ISBN 978-0959416404.
• Дин, Стивен О. (2013). Поиск конечного источника энергии: история программы США по термоядерной энергии. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1461460374.
• Хагельштейн, Питер Л .; МакКубре, Майкл ; Нагель, Дэвид; Чабб, Талбот; Хекман, Рэндалл (2004). «Новые физические эффекты в дейтеридах металлов» (PDF) . 11-й выпуск Condensed Matter Nuclear Science . Том 11. Вашингтон: Министерство энергетики США. С. 23–59. Bibcode : 2006cmns...11...23H. CiteSeerX  10.1.1.233.5518 . doi : 10.1142/9789812774354_0003. ISBN 978-9812566409. Архивировано из оригинала (PDF) 2007-01-06.(рукопись)
• Хатчинсон, Алекс (8 января 2006 г.). «Год в науке: физика». Discover Magazine (онлайн) . ISSN  0274-7529 . Получено 20 июня 2008 г.
• Наттолл, Уильям Дж., Кониси, Сатоси, Такеда, Шутаро и Вебби-Вуд, Дэвид (2020). Коммерциализация термоядерной энергии: как малый бизнес преобразует большую науку . Издательство IOP. ISBN 978-0750327176 . 
• Молина, Андрес де Бустос (2013). Кинетическое моделирование переноса ионов в термоядерных устройствах. Springer International Publishing. ISBN 978-3319004211.
• Нагаминэ, Канетада (2003). «Мюонный катализируемый синтез». Введение в мюонную науку . Cambridge University Press. ISBN 978-0521038201.
• Пфальцнер, Сюзанна (2006). Введение в инерциальный термоядерный синтез . США: Taylor & Francis. ISBN 978-0750307017.

Дальнейшее чтение

• Болл, Филип. "Погоня за термоядерной энергией". Nature . Получено 22.11.2021 .
• Орескес, Наоми , «Ложное обещание термоядерного синтеза: несмотря на недавние достижения, ядерный синтез не является решением климатического кризиса », Scientific American , т. 328, № 6 (июнь 2023 г.), стр. 86.

Внешние ссылки

• Информационная система устройств Fusion
• База термоядерной энергии
• Ассоциация термоядерной промышленности
• Новости Принстонских спутниковых систем
• Научная программа США по термоядерной энергии