المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي
Coordinates:
|
الدول الخمسة وثلاثون الأعضاء
| |
| التشكل | 24 أكتوبر 2007 |
|---|---|
| المقر الرئيسي | سان-پول-لی-دیورانس، فرنسا |
| المدير العام | برنار بيگو |
| المسقط الإلكتروني | iter.org |
| النوع | توكاماك |
|---|---|
| تاريخ الانشاء | 2013–2025 |
| نصق القطر الأقصى | 6.2 م |
| حجم الپلازما | 840 م3 |
| المجال المغناطيسي | 11.8 ت (peak toroidal field on coil) 5.3 ت (toroidal field on axis) 6 T (peak poloidal field on coil) |
| التسخين | 50 MW |
| طاقة الانصهار | 500 MW |
| التشغيل المتواصل | أكثر من 1000 ث |
| المسقط | لي-ديورانس، فرنسا |
المفاعل الحراري التجريبي الدولي (اختصاراً ITER)، هومشروع دولي لأبحاث الانصهار النووي ومشروع هندسي ضخم، والذي سيكون أكبر تجربة لفيزياء الپلازما المنحبسة مغناطيسياً في العالم. وهوتعبير عن مفاعل انصهار نووي توكاماك تجريبي بُني قبالة مرفق كاداراش في سان-پول-لی-دیورانس، پروڤانس، جنوب فرنسا.
تم اقتراح المشروع عام 1987 وصُمم كمفاعل تجريبي نووي حراري دولي، حسب "القاعدة التقنية للمفاعل النووي الحراري الدولي"، المنشورة من قبل الوكالة الدولية للطاقة الذرية، عام 2002. بحلول 2005، تخلت المنظمة عن معنى المختصر iter، وتبنت بدلاً منه معناً جديداً، الحدثة اللاتينية "the way."
تم تصميم مفاعل الانصهار النووي في المشروع لإنتاج پلازما انصهار تعادل 500 مـِگاواط (م.و.) من الطاقة الحرارية المننتجة لحوالي عشرين دقيقة بينما يتم حقن 50 مـِگاواط في مفاعلا لتوكاماك، مما ينتج عشرة أضعاف من طاقة تسخين الپلازما. وبالتالي، تهدف الآلة إلى إثبات مبدأ إنتاج طاقة حرارية أكثر من عملية الانصهار عن استخدامها لتسخين الپلازما، وهوأمر لم يتحقق بعد في أي مفاعل انصهار. إجمالي الطاقة المستهلكة من المفاعل والمرافق ستتراح بين 100 م.وإلى أكثر من 620 م.و. وقت الذروة لفترة تمتد إلى 30 ثانية أثناء معالجة الپلازما. لا يضم التصميم تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية لأن المفاعل لن ينتج طاقة كافية للإنتاج الكهربائي الصافي. الحرارة المنبعثة من تفاعل الانصهار ستُصرف في الغلاف الجوي.
المشروع من تمويل وتشغيل سبعة أعضاء- الاتحاد الأوروپي، الهند، اليابان، الصين، روسيا، كوريا الجنوبية، والولايات المتحدة. الاتحاد الأوروپي كطرف مضيف لمجمع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي، يساهم بحوالي 45 في المائة من التكلفة، بينما يساهم الأعضاء الستة الآخرون بنسبة 9% لكل منهم. عام 2016، سقطت منظمة المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي اتفاقية تعاون تقني مع الوكالة الوطنية للانصهال النووي في أستراليا، لتمكن هذا البلد من الاطلاع على نتائج الأبحاث المتعلقة في المشروع لقاء إنشاء أجزاء مختارة من المفاعل.
بدأ انشاء مجمع توكاماك للمفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي عام 2013 ووصلت قيمة المبنى حتى يونيو2015 لأكثر من 14 بليون دولار. من المتسقط حتى تنتهي فترة انشاءا لمرفق في 2025 وسيبدأ تشغيل المفاعل في العام نفسه. من المزمع بدء تجارب الپلازما الأولية في 2035. عند تشغيله، سيصبح أكبر تجربة لفيزياء الپلازما المحتسبة مغناطيسياً باستخدام بلازمها بحجم 840 متر مكعب، متفوقاً على تجربة توروس الأوروپي المشهجر التي بما يقربعشرة أضعاف.
تهدف التجربة إلى عرض الإمكانية الفهمية والتقنية لاستخدام طاقة الانصهار استخداماً سلمياً. وهوأرسخ وأكبر مفاعلات الانصهار المائة التي تم بنائهم منذ الخمسينيات. خليفة المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي المزمع، ديمو، من المتسقط حتىقد يكون أول مفاعلا نصهار يُنتج الطاقة الكهربية في بيئة تجريبية. من المتسقط حتى يؤدي نجاح ديموالمسبق إلى إنتاج الكهرباء على نطاق واسع عن طريق محطات طاقة الانصهار والمفاعلات التجارية المستقبلية.
خلفية
يُعد الحصول على عشرة أضعاف الطاقة المدخَلة هدف المشروع وسبب وجوده، ومن المرجح حتى يؤدي تحقيق ذلك إلى إنعاش اهتمام العامة والسياسيين بالانصهار النووي. ومن المراحل الحاسمة على هذا الطريق الوصول إلى فترة حقن الوقود النووي لأول مرة في المفاعل، والمقرَّر حتى تتم في عام 2027. سيكون الوقود پلازما من نظيرين ثقيلين للهيدروجين، هما: الديوتيريوم، والتريتيوم (DT).
تسقطت الخطة الأصلية لمشروع البحث، التي وُضعت عام 2010، الانتهاء من بناء المفاعل بأكمله بحلول عام 2020، حيث كان من المقرر في الوقت نفسه أيضًا حتى يقوم المفاعل بإنتاج الپلازما لأول مرة، وذلك باستخدام الهيدروجين كوقود اختبار، غير حتى تخفيض تكلفة المشروع ومشكلات التدفق النقدي لدى الدول الأعضاء أدَّيا إلى أنه رغم حتى المفاعل سيكون فاعلًا بحلول ذلك الوقت على الأرجح، فسيُؤَجَّل تسليم بعض الأجزاء حتى بعد ذلك بعدة سنوات. يضم ذلك بعض أجهزة تشخيص الأعطاب المستخدمة لتحليل فيزياء البلازما على النطاق الكبير جدًّا الذي يسمح به المفاعل وعناصر نظام التسخين التي ستحمل درجة حرارة البلازما في نهاية المطاف إلى 150 مليون درجة مئوية.
«كانت الخطة حتى يتم شراء جميع شيء وهجريبه قبل الحصول على الپلازما الأولى، ومن ثم الانتنطق مباشرة إلى التشغيل بمجموعة مكتملة من الأنظمة»، كما يقول ديڤيد كامبل، رئيس إدارة الپلازما بمشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي. وبدلًا من ذلك.. سيبدأ الباحثون بمجموعة أوليّة من الأجهزة والنظم، يُضاف المزيد منها كتحديثات في وقت لاحق. كان من بين الأهداف الرئيسة لاجتماع «اللجنة الاستشارية للعلوم والتقنية لمشروع المفاعل النووي» تحديد عناصر البحث التي تعد ضرورية لإبقائه على المسار السليم؛ للوصول إلى فترة استخدام عنصري الهيدروجين الثقيلين وعشرة أضعاف الطاقة المدخلة في الموعد المحدد. على سبيل المثال، كان من بين تلك العناصر الأساسية مصنع محلي لإنتاج التريتيوم.
كما يُتسقط أيضًا تأجيل البحوث المتعلقة بتحقيق أداء أفضل للبلازما، ومعها زيادة إنتاج الطاقة، جنبًا إلى جنب مع التجارب الخاصة بدراسة كيفية السيطرة على الاضطراب الذي يمكن حتى يتلف جدار المفاعل، وكذلك خصائص استقرار وطاقة البلازما.
يقول أوليڤييه سوتر من المعهد الاتحادي السويسري للتقنية بلوزان، سويسرا، وأحد المقيِّمين لخطة البحث بمشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي، أنه قد يحدث بالإمكان اختصار الوقت اللازم للوصول إلى استخدام وقود عنصرَي الهيدروجين الثقيلين بأشهر أوأكثر. ويضيف قائلاً إذا قرار المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي بسلوك «طرق مختصرة» قد ينطوي أيضًا على مخاطر. وللمساعدة في تخفيف آثار ذلك، يعمل مشروع المفاعل عن كثب مع الباحثين في مفاعلات توكاماك الأخرى في مختلف أنحاء العالم، مثل مفاعل توروس الأوروبي المشهجر بمقاطعة أكسفوردشاير في المملكة المتحدة، وذلك لمعالجة بعض أوجه الشك المحتملة فيما يتعلق بطاقة البلازما واستقرارها.
يقول ميكي ويد، مدير البرنامج القومي للاندماج النووي بالولايات المتحدة DIII-D في جنرال أتوميكس بسان دييجو، وعضولجنة تقديم المشورة لعملية المراجعة: «من المؤسف بعض الشيء حتى ضغط الجدول الزمني لمشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي سيحدّ من فرص البحوث الشيقة التي ستتيحها المراحل المبكرة من تشغيل المفاعل، لكن تظل مهمته واضحة»، ويتابع: «لقد أنجز أفراد فريق الفيزياء بمشروع «المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي» مهمتهم بشكل يستحق الإعجاب في الحفاظ على هجريزهم على الوصول إلى هدفهم الرئيس الأوحد، ألا وهوالحصول على عشرة أضعاف الطاقة في أقرب وقت ممكن».
الأهداف
يهدف مشروع المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي بشكل أساسي إلى إنتاج عشرة أضعاف الطاقة المدخلة لبضع ثوان، ثم لنبضات تتراوح مدتها مابين 300 إلى 500 ثانية، والعمل على مدى العقد التالي على تحقيق طاقة مخرجة تبلغ 30 ضعف الطاقة المدخلة، وذلك لنبضات تستمر لمدة ساعة تقريبًا. في نهاية المطاف يكمن الهدف النهائي في تطوير بلازما ثابتة ومستقرة، مما سيسفر عن معلومات تتعلق بتوليد الطاقة عن طريق الاندماج النووي على نطاق صناعي. ستكون التجارب المتعلقة بفهم إنتاج البلازما من المفاعل بنبضات أطول وبحالة مستقرة الأكثر عرضة لاحتمال تأجيلها إلى ما بعد عام 2028.
يهدف المشروع إلى للحصول على الطاقة الكهربائية من طاقة الانصهار، بدون تأثيرات سلبية. ويهدف المشروع بصفة خاصة إلى:
- الاتاج المؤقت لپلازما الانصهار مع طاقة حرارية أكبر بعشر مرات من الطاقة الحرارية المحقونة ( من 10).
- إنتاج پلازما بحالة مستقرة أكبر من 5. (Q = 1 هي التعادل الفهمي.)
- الحفاظ على نبض الانصهار لأكثر منثمانية دقائق.
- تطوير التقنيات والعمليات المطلوبة لمحطة طاقة الانصهار وتضم المغناطيسات فائقة التوصيل والمعالجة عن بعد (الصيانة عن طريق الروبوت).
- مفاهيم تخصيب التريتيوم المتنوعة.
- صقل تقنية درع النيوترون/التحويل الحراري (معظم الطاقة في تفاعل الانصهار D+T تُطلق على شكل نيوترونات سريعة).
خط زمني والوضع الحالي
تم الاتفاق على المشروع وتأسس في 2006 بتحدثة 12.8 بليون دولار (10 بليون يورو)، وبدأ انشاؤه في 2008 وستكمل مرافقه بعد عشر سنوات.
| التاريخ | الحدث |
|---|---|
| 2006-11-21 | اتفقت الدول الأعضاء على تأسيس مفاعل الانصهار النووي. |
| 2008 | بدأ إعداد المسقط. وتأسس المشروع. |
| 2009 | اتكملت تجهيزات المسقط. |
| 2010 | أعرب عن مجمع توكاماك. |
| 2013 | مُتسقط: بدأ إنشاء مجمع توكاماك. |
| 2015 | مُتسقط: بدأ العمل في المجمع. |
| 2019 | مُتسقط: اكتمال تجميع التوكاماك، بدء ضخ الطارة pumpdown. |
| 2020 | مُتسقط: إنجاز أول پلازما. |
| 2027 | مُتسقط: بدأ أول عملية ديتريوم-تريتيوم. |
| 2038 | مُتسقط: انتهاء المشروع. |
نظرة عامة على المفاعل
التصميم التقني
المسقط
المشاركون
- المشاركون
- الاتحاد الأوروپي
- الولايات المتحدة
- الصين
- الهند
- اليابان
- روسيا
- كوريا الجنوبية
- سويسرا
التمويل
في 2015، كان من المتسقط حتى يبلغ إجمالي ثمن انشاء التجربة أكثر من 20 بليون يورو، an increase of €4.6 billion of its 2010 estimate, و9.6 بليون يورومن تقديرات 2009. قبل هذا، كانت التكلفة المقترحة للمشروعخمسة بليون دولار للإنشاءات و5 بليون دولار للصيانة والأبحاث المتعلقة به خلال عمر المشروع الذي يبلغ 35 سنة. في مؤتمر يونيو2005 الذي عُقد في موسكوبمشاركة الأعضاء اتفق الحضور على القرال التالي الخاص بإسهامات التمويل: 45% من العضوالمضيف، الاتحاد الأوروپي، وتُوزع البقية بين الأعضاء الغير مضيفة، الصين- الهند- اليابان- كوريا الجنوبية- روسيا الاتحادية والولايات المتحدة. أثناء مرحلتي التشغيل والخمول، سيساهم يوراتوم بنسبة 34% من التكلفة الإجمالية.
على الرغم من حتى المساهمة التمويلية من اليابان كعضوغير مضيف تبلغ 1/11 من المبلغ الإجمالي، إلا حتى الاتحاد الأوروپي قد وافق على منح اليابان وضع خاص على حتى توفر اليابان 2/11 من طاقم الأبحاث في كاداراش وتُمنح 2/11 من عقود الانشاء، بينما سيتم تخفيض اسهامات الاتحاد الأوروپي من طاقم ومكونات انشاءات من 5/11 إلى 4/11.
ورد ديسمبر 2010 حتى البرلمان الأوروپي رفض الموافقة على خطة تقدم بها الدول الاعضاء لتخصيص مبلغ 1.4 بليون يورومن أجل ميزانية لتغطية قصور في تكلفة بناء المفاعل في 2012-13. تطلب إغلاق ميزانية 2010 حتى يتم تنقيح خطة التمويل هذه، واضطرت اللجنة الأوروپية لتأجيل مقترح قرار ميزانية المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي إلى 2011.
انسحبت الولايات المتحدة من كونستورتيوم المفاعل الحراري التجريبي الدولي عام 2000. وفي 2006، صوت الكونگرس على معاودة الانضمام، والمساهمة المالية.
نقد
مشروعات شبيهة
انظر أيضاً
- COLEX process (isotopic separation)
- EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)
- Fusenet, European Fusion Education Network, 2008-2013
- انصهار الطاقة، الوكالة الأوروپية المسئولة عن المشروع.
- International Fusion Materials Irradiation Facility, proposed, construction not started
- ITER Neutral Beam Test Facility, the facility dedicated to the development of the ITER neutral beam injector prototype
- JT-60, Japan's magnetic fusion program
- KSTAR, Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (One of the first research tokamaks in the world to feature fully superconducting magnets)
- National Ignition Facility, inertial confinement using lasers
- الطاقة النووية في فرنسا
- Wendelstein 7-X (German experimental fusion reactor) - a stellarator
المصادر
- ^ The ITER project. EFDA, European Fusion Development Agreement (2006).
- ^ http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/21/068/21068957.pdf
- ^ https://www-pub.iaea.org/books/IAEABooks/6492/ITER-Technical-Basis
- ^ https://web.archive.org/web/20050205034858/http://www.iter.org:80/index.htm
- ^ "Facts & Figures". ITER (in الإنجليزية). Retrieved 25 November 2017.
- ^ "Power Supply". ITER (in الإنجليزية). Retrieved 25 November 2017.
- ^ http://www.jt60sa.org/b/FAQ/EE2.htm
- ^ https://www.iea.org/media/workshops/2016/fpccwebinar/Item_6_EUROPE.pdf
- ^ Amos, Jonathan (14 October 2010). "Key component contract for Iter fusion reactor". BBC News. Retrieved 21 May 2013.
- ^ ITER – Our Contribution. Europa (web portal). Retrieved 21 May 2013.
- ^ Lengthy ITER dispute concludes in favour of France. European Commission press release. Cordis.europa.eu (28 June 2005). Retrieved 21 May 2013.
- ^ ITER Annual Report 2016. Retrieved 25 October 2017.
- ^ ITER Organisation (2014). "ITER & Beyond". ITER. Archived from the original on 1 June 2010.
- ^ ITER Organisation (2015). "facts and figures". ITER.
- ^ W Wayt Gibbs (30 December 2013). "Triple-threat method sparks hope for fusion". Nature.
- ^ "What is ITER?". ITER. 2017.
- ^ https://www.iter.org/FactsFigures
- ^ Meade, Dale (2010). "50 years of fusion research". Nuclear Fusion (in الإنجليزية). 50 (1): 014004. doi:10.1088/0029-5515/50/1/014004. ISSN 0029-5515. Retrieved 22 August 2018.
- ^ ITER & Beyond . ITER. Retrieved 21 May 2013.
-
^ "«المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي» يركِّز على الفوز بالجائزة". ناتشر- الطبعة العربية. 2013-12-00. Retrieved 2018-09-03. Check date values in:
|date=(help) - ^ "Why ITER?". The ITER Organization. Retrieved 13 September 2009.
- ^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةns20061121 - ^ "Approved! Council gives project green light to proceed". ITER & Beyond. The Phases of ITER. ITER. September 2012. Retrieved 12 September 2012.
-
^ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةMilestones2012 - ^ Tirone, Jonathan. "World's Biggest Science Experiment Seeks More Time and Money". Bloomberg.com. Retrieved 2016-07-01.
- ^ "EU member states agree on Iter funding shortfall", BBC, 13 July 2010.
- ^ "Fusion falters under soaring costs", BBC, 17 June 2009 (accessed 18 June 2009).
- ^ ITER & Fusion Research press release. Europa (web portal),خمسة May 2011. Retrieved 19 November 2011.
- ^ Nuclear fusion finance plan rejected by EU Parliament, BBC, 16 December 2010 (accessed 19 December 2010).
- ^ World Nuclear Association (2005). "Nuclear Fusion Power". Archived from the original on 24 June 2009.
وصلات خارجية
 |
مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع ITER. |
- Official website
- The New Yorker, Mar. ثلاثة 2014, Star in a Bottle, by Raffi Khatchadourian
- Archival material collected by Prof. McCray relating to ITER’s early phase (1979–1989) can be consulted at the Historical Archives of the European Union in Florence
- "Way to New Energy" video (23:24) at YouTube, by RT, on May 6, 2014.
- The roles of the Host and the non-Host for the ITER Project. June 2005 The broader approach agreement with Japan.
- Fusion Electricity - A roadmap to the realisation of fusion energy EFDA 2012 -ثمانية missions, ITER, project plan with dependencies, ...
