LINUS (sintez tajribasi) - LINUS (fusion experiment)

Texnik NRL Linus-0 reaktorining markazini ko'zdan kechiradi

The LINUS dastur eksperimental edi termoyadroviy quvvat tomonidan ishlab chiqilgan loyiha Amerika Qo'shma Shtatlarining dengiz tadqiqot laboratoriyasi (NRL) 1972 yilda.[1] Loyihaning maqsadi metall layner ichidagi plazmani siqish orqali boshqariladigan sintez reaktsiyasini ishlab chiqarish edi. Asosiy tushuncha bugungi kunda ma'lum magnitlangan maqsadli birlashma.

Reaktor dizayni mexanik siqilishga asoslangan edi magnit oqimi va shuning uchun plazma, eritilgan metall astar ichida. Xona eritilgan metall bilan to'ldirilgan va bitta eksa bo'ylab aylantirilgan. Ushbu aylanish harakati silindrsimon bo'shliqni hosil qildi plazma ukol qilingan. Plazma bo'shliq ichida bo'lganidan so'ng, suyuq metall devor tez siqilib, u tutilgan plazmaning harorati va zichligini ko'taradi. termoyadroviy sharoitlari.

Suyuq metall laynerdan foydalanish avvalgi tajribalarga qaraganda juda ko'p afzalliklarga ega bo'lib, ular yuqori energiya zichligi bilan birlashishga erishish uchun silindrsimon metall astarlarni joylashtirdilar. Suyuq metall layner reaktsiyaning issiqlik energiyasini tiklash, neytronlarni yutish, kinetik energiyani o'tkazish va plazma bilan qoplangan devor har bir tsikl davomida.[2] Suyuq laynerning qo'shimcha afzalliklari qatoriga reaktorga juda soddalashtirilgan xizmat ko'rsatish, radioaktivlikni kamaytirish, reaktorning doimiy uchastkalarini neytron shikastlanishidan himoya qilish kiradi.[3] va uchib ketadigan qoldiqlarning xavfini kamaytirish.

Ushbu kontseptsiya 2000-yillarda asos bo'lib qayta tiklandi Umumiy birlashma dizayn, hozirda qurilmoqda Kanada.

Kontseptual dizayn

LINUS kontseptsiyasida, plazma eritilgan qo'rg'oshin ichiga AOK qilinadilityum layner. Keyinchalik layner yuqori bosimli geliy pistonlari yordamida mexanik ravishda quyiladi. Imploding layneri magnit bilan chegaralangan plazmani siqib chiqaradi adiabatik ravishda termoyadroviy haroratiga va nisbatan yuqori zichlikka (1017 sm ga ionlar3).[4] Keyingi kengayishda plazma energiyasi va tuzoqqa tushgan alfa zarralari olib boradigan sintez energiyasi suyuq metall tomonidan to'g'ridan-to'g'ri tiklanadi va mexanik tsikl o'zini o'zi ta'minlaydi. Implosion tsikl bir necha soniyada takrorlanadi. Shunday qilib LINUS reaktori termoyadroviy dvigatel sifatida qaralishi mumkin, faqat mil chiqishi yo'q; chiqarilgan barcha energiya issiqlik kabi ko'rinadi.[4]

Suyuq metall siqilish va issiqlik uzatish uchun er-xotin mexanizm vazifasini bajaradi, bu esa termoyadroviy reaktsiyadan energiyani issiqlik sifatida olishiga imkon beradi.[4] LINUS tadqiqotchilari lityum laynerdan nasl berish uchun ham foydalanish mumkinligini taxmin qilishgan tritiy elektr stantsiyasi uchun yoqilg'i va regenerativ vazifasini bajarib, mashinani yuqori energiyali neytronlardan himoya qiladi birinchi devor.[4]

Tajribalar

LINUS loyihasi davomida ma'lumotlar yig'ish va tizim kontseptsiyasining turli jihatlarini namoyish qilish uchun bir nechta eksperimental mashinalar qurilgan.

SUZY II

Portlashning so'nggi lahzalarida qattiq va suyuq metall qatlamlarning ichki yuzasi harakati to'g'risida batafsil ma'lumot olish uchun NRLda SUZY II nomli tajriba qurildi. Boshlang'ich diametridan turli metall laynerlarni siqish uchun foydalanilgan 20-30 sm oxirgi diametrga qadar 1 sm magnit maydonlardan foydalanish. Umumiy siqishni nisbati 28: 1 ga erishildi.[5]

SUZY II ning bir maqsadi layner implosiyalariga erishish uchun elektromagnit haydash usullaridan foydalanishni namoyish etish edi. SUZY II ning markaziy xususiyati zaryadlangan kondensatorlar banki edi 60 kV, tezda etkazib berishga qodir edi 540 kJ katta magnit maydonlarni hosil qilish uchun sarflanadigan energiya. Bosimlari katta 20 kpsi implosiyalar paytida erishildi. SUZY II o'zining oldingisi SUZY I, a nomi bilan atalgan 50 kJ kondansatör banki.[5]

LINUS-0

Maqsadli energiya zichligi rejimlarida gidrodinamik xatti-harakatlar va magnit oqimni siqishni o'rganish uchun 1978 yilda LINUS-0 nomli qurilma ishlab chiqarilgan. Tajriba 30 sm eritilgan metall yoki suv bilan to'ldirilgan aylanadigan silindrsimon kamera. Ko'p pistonlar (16 yoki 32)[5] aylanadigan suyuqlik bilan aloqa qilib, kameraga biriktirilgan. Tajriba davomida barcha pistonlar bir vaqtning o'zida suyuqlikni radial ravishda ichkariga haydash uchun harakatga keltirildi. LINUS-0 tajribasidagi pistonlar yuqori portlovchi vosita DATB tomonidan boshqarilgan (C6H5N5O6) deb nomlanuvchi polimer bilan bog'langan portlovchi moddalar PBXN,[6] yuqori erish nuqtasi, zarracha miqdori pastligi va mos keladigan arzonligi uchun tanlangan.

LINUS-0 uchun eksperimental parametrlar silindrsimon kameraning burilishini talab qildi 5000 devir / minbilan amalga oshirildi 454 kub dyuymli Chevrolet V8 dvigateli. Barcha pistonlar ichkaridan o'q otishlari kerak edi 50 mikron bir-birining. Ma'lumot yig'ish paytida LINUS-0 kuniga uch marta tez-tez uchib turardi.[4]

GELIUS

Magnit oqimni siqishni namoyish etish uchun HELIUS nomli shunga o'xshash mashina qurilgan. Bu LINUS-0 ning yarim o'lchovli versiyasi edi,[5] va layner kamerasida suyuq natriy va kaliydan foydalanishga mo'ljallangan. Amalda suvdan foydalanish gidrodinamik tadqiqotlar uchun etarli edi.[7] Eksperimentda suyuq natriy-kaliy qatlamlari yuqori bosimli geliy yordamida ishlangan (120 atm) mexanik pistonlarni boshqarish uchun.[5]

Loyiha taqdiri

LINUS-0 va GELIUS bo'yicha tajribalar qisman loyihalash, tayyorlash va yig'ish bosqichlarida kechikishlar tufayli muvaffaqiyatsiz tugadi. Kechikishlar yoki kutilmagan qiyinchiliklardan xalos bo'lish uchun vaqt ajratilmagan va oxir-oqibat mashinalar qismlarga ajratilib, omborga joylashtirilgan.[8]

LINUS loyihasi bir nechta muhandislik muammolariga duch keldi, bu uning ishlashini chekladi va shu bilan tijorat termoyadroviy quvvatiga bo'lgan jozibadorligini chekladi. Ushbu masalalarga plazma tayyorlash va quyish usulining ishlashi, qaytariladigan siqishni-kengayish davrlariga erishish qobiliyati, astarli materialga magnit oqimi diffuziyasi bilan bog'liq muammolar va bug'langan astar materialini tsikllar orasidagi bo'shliqdan chiqarish qobiliyati (bir muddat ichida) kiradi. haqida 1 s) bajarilmagan. Suyuq metall qatlamni pompalaydigan ichki mexanizm dizayni bilan ham kamchiliklar yuzaga keldi.[9][10]

Yana bir muhim muammo suyuqlik layneridagi gidrodinamik beqarorlik bilan bog'liq edi. Agar suyuqlik aniq siqilmagan bo'lsa, plazma chegaralari o'tishi mumkin Reyli-Teylorning beqarorligi (RT). Ushbu holat sintez reaktsiyasini siqishni samaradorligini pasaytirish va astar moddasini (bug'langan qo'rg'oshin va lityum) ifloslantiruvchi moddalarni plazma ichiga quyish orqali susaytirishi mumkin. Ikkala ta'sir ham termoyadroviy reaktsiyalar samaradorligini pasaytiradi. Kuchli beqarorlik hatto reaktorga zarar etkazishi mumkin.[3] Siqish tizimining vaqtini sinxronlashtirish vaqt texnologiyasi bilan mumkin emas edi va taklif qilingan dizayn bekor qilindi.[11]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Robson, AE (1978 yil 1-noyabr). "Portlovchi linerli termoyadroviy reaktor (LINUS) uchun kontseptual dizayn" (PDF). NRL Memorandum hisoboti. NRL-MR-3861: 1. Olingan 15 dekabr 2017.
  2. ^ Robson, AE (1973 yil iyun). "LINUS - Megagauss magnit maydonlaridan foydalanish orqali boshqariladigan sintezga yondashuv". 1973 yil NRL taraqqiyoti to'g'risida hisobot: 7. Olingan 15 dekabr 2017.
  3. ^ a b Turchi, P J; Kitob, D L; Burton, R L (1979 yil 25-iyun). "Stabillashgan imploding layner termoyadroviy reaktorlarini optimallashtirish". NRL Memorandum hisoboti. NRL-MR-4029.
  4. ^ a b v d e Robson, A. E. (1980). "Imploding-liner termoyadroviy reaktorining kontseptual dizayni". Megagauss fizikasi va texnologiyasi. Springer AQSh. 425-436 betlar. doi:10.1007/978-1-4684-1048-8_38. ISBN  978-1-4684-1050-1.
  5. ^ a b v d e Turchi, P J; Berton, R L; Kuper, R D (1979 yil 15 oktyabr). "NRL LINUS dasturi uchun chiziqli tizimlarni ishlab chiqish" (PDF). NRL Memorandum hisoboti. NRL-MR-4092.
  6. ^ Ford, RD; Turchi, PJ (1977 yil 21-iyul). "LINUS-0 tizimi uchun impulsli yuqori bosimli gaz generatori". NRL Memorandum hisoboti. NRL-MR-3537. Olingan 15 dekabr 2017.
  7. ^ Turchi, PJ .; Kuper, A.L .; Jenkins, DJ; Scannell, E.P. (1981 yil 2 aprel). "Tanjensial AOK qilingan suyuq metalning eksenimetrik implosatsiyasiga asoslangan liniyali termoyadroviy reaktor dizayni" (PDF). NRL Memorandum hisoboti. 4388. Olingan 14 dekabr 2017.
  8. ^ Scannell, E P (1982 yil 27-avgust). "LINUS-0 va LTX Imploding Liquid Liner Fusion tizimlarida tajribalar o'tkazing. Yakuniy hisobot". J206-82-012 / 6203. Olingan 19 dekabr 2017. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  9. ^ Miller, R.L .; Krakovski, R.A. (1980 yil 14 oktyabr). "Sekin-asta chiziqli (LINUS) termoyadroviy reaktor kontseptsiyasini baholash" (PDF). Boshqariladigan yadro sintezi texnologiyasi bo'yicha 4-ANS dolzarb yig'ilishi. Olingan 19 dekabr 2017.
  10. ^ Simon; Peterson; va boshq. (1999). Magnitlangan maqsadli sintezning (MTF) amaliy energiya ishlab chiqarish bilan bog'liqligi (PDF).
  11. ^ Kartritayt, Jon. "Mustaqil harakat". Fizika olami. Olingan 2017-03-24.