Центр термоядерной энергии Калхэма
UK's national laboratory for controlled fusion research
Центр термоядерной энергии Калхэма
Вид с воздуха на Центр термоядерной энергии Калхэма
Учредил1965 (1965)
Лабораторный тип
Национальная научно-исследовательская лаборатория
Область исследования
Персонал2,200
РасположениеКалхэм , Оксфордшир, Англия
51°39′32″с.ш. 1°13′42″з.д. / 51.65889°с.ш. 1.22833°з.д. / 51.65889; -1.22833
Оперирующее агентство
Управление по атомной энергии Соединенного Королевства
Веб-сайтccfe.ukaea.uk
Карта

Центр термоядерной энергии Калхэма ( CCFE ) — национальная лаборатория Великобритании по исследованию термоядерного синтеза . Он расположен в Научном центре Калхэма , недалеко от Калхэма , Оксфордшир, и является местом расположения Мегаамперного сферического токамака (MAST) и ныне закрытого Совместного европейского тора (JET) и Малого токамака с плотным аспектным отношением (START).

Ранее известная как UKAEA Culham , лаборатория была переименована в октябре 2009 года в рамках организационных изменений в ее головной организации, Управлении по атомной энергии Соединенного Королевства (UKAEA). [1]

С 2016 года директором центра является профессор Ян Чепмен , а сам центр занимается разработкой окончательного детального проекта ИТЭР , а также подготовительными работами в поддержку DEMO .

В 2014 году было объявлено, что в центре разместится новый RACE (удалённые приложения в сложных условиях) .

Калхэмский кампус

Центр занимает территорию бывшего аэродрома Королевских ВМС RNAS Culham (HMS Hornbill ) , который был передан UKAEA в 1960 году. UKAEA продолжает эксплуатировать объект и является основным арендатором.

Помимо CCFE, в центре располагается штаб-квартира UKAEA, а также множество коммерческих и других организаций.

Здесь также базируется футбольный клуб воскресной лиги Upper Thames Valley JET FC.

История

UKAEA официально открыла лабораторию Culham в 1965 году, переместив свои исследовательские работы по термоядерному синтезу из близлежащего исследовательского центра Harwell . Culham также объединил деятельность по термоядерному синтезу в Aldermaston и других местах в Великобритании, чтобы сформировать национальный центр исследований по термоядерному синтезу. Джон Адамс , который впоследствии стал генеральным директором CERN , был назначен первым директором лаборатории.

В первые два десятилетия Culham провел почти 30 различных экспериментов, поскольку были опробованы различные концепции термоядерного синтеза; среди них ударные волны, машины с магнитными зеркалами , стеллараторы и левитроны. В 1970-х годах исследования были сосредоточены на термоядерном синтезе с магнитным удержанием с использованием устройства токамак , которое оказалось наиболее перспективной конструкцией для будущего термоядерного реактора. В конце 1960-х годов ученые Culham уже помогали в разработке токамака, используя методы измерения лазерного рассеяния для проверки весьма многообещающих результатов, достигнутых российским устройством T3. [2] Это привело к принятию токамака большинством исследовательских учреждений по термоядерному синтезу по всему миру.

В 1977 году после длительных переговоров Калхэм был выбран в качестве площадки для токамака Joint European Torus (JET). [3] Строительство началось в 1978 году и было завершено в срок и в рамках бюджета, первая плазма была получена в июне 1983 года. С тех пор машина установила ряд важных вех в области термоядерного синтеза, включая первую демонстрацию контролируемой мощности термоядерного синтеза дейтерия и трития (1991 год) и рекордную выходную мощность термоядерного синтеза в 16 мегаватт (1997 год). [4] Первоначально установка JET управлялась многонациональной командой как отдельное предприятие на площадке Калхэм в соответствии с соглашением о совместном предприятии JET. Однако с 2000 года UKAEA несет ответственность за эксплуатацию JET от имени своих европейских партнеров по исследованиям по контракту с Европейской комиссией .

В 1980-х годах лаборатория Калхэма сыграла важную роль в разработке концепции сферического токамака — более компактной версии токамака, в которой плазма удерживается в более плотном магнитном поле в форме «яблока с сердцевиной» вместо традиционной тороидальной конфигурации. Считается, что это дает потенциальные преимущества, позволяя создавать более мелкие и эффективные устройства для термоядерного синтеза. Эксперимент START (Small Tight Aspect Ratio Tokamak) в Калхэме (1991–1998) был первым полноразмерным сферическим токамаком. Его впечатляющие характеристики привели к созданию более крупного устройства, MAST (Mega Amp Spherical Tokamak), которое работало с 2000 по 2013 год.

Директора

Текущая деятельность

Программа слияния в Великобритании

CCFE имеет обширную программу мероприятий, охватывающую физику плазмы токамака, разработку технологий для прототипа термоядерной энергетической установки DEMO, разработку материалов, пригодных для термоядерной среды, инженерную деятельность, обучение студентов, выпускников и учеников, а также мероприятия по взаимодействию с общественностью и промышленностью.

Он также участвует в скоординированной европейской программе, которая управляется консорциумом исследовательских институтов EUROfusion . Она направлена ​​на реализацию европейской дорожной карты термоядерного синтеза с целью достижения термоядерного электричества к 2050 году.

CCFE участвует в ряде других международных проектов, в частности в токамаке ITER, который строится в Кадараше во Франции. Помимо участия в научной подготовке ITER с помощью экспериментов по физике плазмы в Калхэме, CCFE разрабатывает технологии для проекта, такие как приложения для удаленного управления, специальные системы нагрева и приборы для измерения плазмы («диагностика»).

В июне 2021 года было объявлено, что новый демонстрационный завод по термоядерному синтезу будет построен в CCFE консорциумом, включающим General Fusion при поддержке Джеффа Безоса . Планируется, что он будет введен в эксплуатацию к 2025 году. [6]

Обновление MAST

В центре внимания британской внутренней программы термоядерного синтеза находится MAST Upgrade — более мощный и лучше оснащенный преемник Mega Ampere Spherical Tokamak . Строительство MAST Upgrade началось в 2013 году, а ввод в эксплуатацию — в 2019 году.

Модернизация MAST будет реализована в три этапа. Финансирование было согласовано с Советом по исследованиям в области инженерии и физических наук для модернизации ядра (этап 1a), который начал плазменные операции в 2020 году. [7] Два дополнительных этапа (этап 1b и этап 2) последуют в последующие годы при условии финансирования.

MAST Upgrade имеет три основные задачи:

  1. Обосновать необходимость создания испытательной установки для термоядерных компонентов (CTF). CTF будет тестировать реакторные системы для DEMO , а сферический токамак рассматривается как идеальная конструкция для установки;
  2. Дополнить базу знаний для ИТЭР и помочь решить ключевые проблемы физики плазмы для обеспечения его успеха;
  3. Тестовые реакторные системы. MAST Upgrade станет первым токамаком, на котором будет испытан инновационный дивертор Super-X — мощная выхлопная система, которая снижает энергетические нагрузки от частиц, покидающих плазму. В случае успеха Super-X можно будет использовать в DEMO и других будущих термоядерных устройствах.

Объединенный европейский тор (JET)

CCFE отвечает за эксплуатацию и безопасность объектов JET от имени EUROfusion. Его инженеры также обеспечивают техническое обслуживание и модернизацию устройства JET в соответствии с требованиями исследовательской программы. Модернизация в основном выполняется с использованием сложной системы дистанционного управления , которая исключает необходимость ручного ввода. Например, в 2009–2011 годах инженеры дистанционного управления демонтировали внутреннюю часть JET, чтобы установить новую внутреннюю стену из 4500 плиток, чтобы исследователи могли тестировать материалы для будущего токамака ITER.

Кроме того, CCFE участвует в научной программе JET наряду с другими 28 исследовательскими организациями EUROfusion по всей Европе.

Финансирование

Финансирование внутренней программы термоядерного синтеза CCFE осуществляется за счет гранта от Совета по исследованиям в области инженерии и физических наук. Эксплуатация JET финансируется в рамках двустороннего контракта между Управлением по атомной энергии Соединенного Королевства и Европейской комиссией.

Эффект Brexit

Согласно новостному репортажу BBC от 29 ноября 2016 года: «После голосования за Brexit многие в центре стали «крайне нервными» из-за неопределенности относительно будущего финансирования и свободы передвижения. Пять исследователей уже вернулись в континентальную Европу, а другие, как сообщается, обдумывают свои позиции». [8]

Однако некоторые из этих опасений были развеяны в 2019 году новостями о том, что JET продолжит финансироваться после Brexit. [9]

Ссылки

  1. ^ «Запуск Калхэмского центра термоядерной энергетики», Калхэмский центр термоядерной энергетики, 31 октября 2009 г.
  2. ^ Форрест, Майкл (2011) Лазеры по вишневым садам , Tandem Press, ISBN  978-0-9568557-0-1
  3. ^ Клери, Дэниел (2013) Часть Солнца , Дакворт Оверлук, Лондон, стр. 143-146, ISBN 978-0-7156-4525-3 
  4. ^ «Выстрелы ДТ слышны по всему миру», журнал ITER, декабрь 2013 г.
  5. ^ "Ключевой персонал". Архивировано из оригинала 2018-11-16 . Получено 2018-02-06 .
  6. ^ Макграт, Мэтт (17 июня 2021 г.). «Ядерная энергия: термоядерный завод, поддерживаемый Джеффом Безосом, будет построен в Великобритании». BBC News . Получено 17 июня 2021 г.
  7. ^ Ринкон, Пол (29.10.2020). «Эксперимент по термоядерному синтезу в Великобритании используется в поисках чистой энергии». BBC News Online . Получено 30.10.2020 .
  8. ^ Шукман, Дэвид (29 ноября 2016 г.). «Британская лаборатория ядерного синтеза сталкивается с неопределенным будущим». BBC News . Получено 6 февраля 2018 г.
  9. ^ "Британские ученые-термоядерщики получают новое финансирование, несмотря на Brexit". World Nuclear News . Получено 1 февраля 2021 г.
  • Официальный сайт
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Culham_Centre_for_Fusion_Energy&oldid=1263144468"