Стратегическая программа исследований
|
Скачать 0.69 Mb.
|
|
Раздел 2. Прогноз развития технологий в сфере деятельности платформы Уникальные термоядерные технологии могут служить в качестве основы технологического перевооружения различных отраслей российской экономики и обеспечения национальной безопасности, реализации отдельных прорывных направлений технологического развития страны, обеспечения консолидации ресурсов государства и частного сектора на приоритетных направлениях технологического развития как необходимого условия для роста конкурентоспособности российской экономики. Освоение режимов длительного горения термоядерной реакции планируется в рамках международного проекта токамака ИТЭР; Демонстрация производства электроэнергии на опытной термоядерной электростанции, которую можно реализовывать либо в рамках международной кооперации по проекту ДЕМО, либо на национальной базе; Создание промышленных термоядерных станций будет реализовываться на национальной технологической базе; В рамках технологической платформы будут разрабатываться новые эффективные методы управления высокотемпературной плазмой. Технологии, которые предполагается развивать в рамках проекта технологической платформы, будут направлены на решение ключевых задач проблемы УТС:
В конце 2014 г. на Z-машине в лаборатории Сандиа (США) был достигнут прогресс в осуществлении управляемой термоядерной реакции с положительным балансом энергии – получен выход нейтронов величиной 2 109 DD и 1010 DT нейтронов. Импульс тока в 19 МА продолжительностью 100нс нагрел плазму до 35 млн. градусов. Результат 2013 года по числу реакций оказался превышен в 100 раз. Для достижения цели, таким образом, остается набрать еще 4 порядка в числе реакций. Моделирование показывает, что максимального тока машины (27МА) хватит для достижения breakeven. При 60МА выход энергии должен уже на три порядка превысить вклад, что сделает установку с такими параметрами коммерчески значимой. Так как на ИТЭР планирует достигнуть breakeven в 2027г. при использовании DT топлива, то строительство и пуск установки Байкал с током 50МА в России, позволит перешагнуть порог, за которым термоядерные установки такого типа станут генерировать полезную энергию раньше, чем ИТЭР. Для решения проблемы УТС прикладываются довольно большие усилия международного сообщества по УТС, что связано с чрезвычайной сложностью высокотемпературной плазмы. Плазма представляет собой среду, имеющую огромное число степеней свободы. Плазма термодинамически неравновесна и подвержена развитию разного рода неустойчивостей. В этих условиях требуется гарантированно обеспечивать требуемую форму плазмы в процессе плазменного разряда, а также оптимальные распределения (профили) плазменных параметров в пространстве: тока, температуры и плотности в режиме стационарной работы реактора. Без систем управления плазмой с обратной связью задачи обеспечения работоспособности токамаков и термоядерных реакторов решить невозможно. Форму плазмы должны обеспечивать многосвязные системы магнитного управления, а оптимальные профили плазмы – системы кинетического управления при дополнительном нагреве плазмы инжекцией пучков нейтральных атомов и электромагнитными высокочастотными волнами. К системам управления, которые будут разработаны в рамках технологической платформы УТС, предъявляются высокие технические требования по точности, быстродействию и надежности. Сбой в системах может привести к потере устойчивости, прожиганию камеры токамака, выбросу большого количества энергии термоядерной плазмы наружу и аварии реактора. Разработка продвинутых систем управления плазмой токамаков приведет к ряду важных результатов:
Прогноз развития рынков продукции, на разработку (совершенствование) которых направлена деятельность ТП Основными видами продукции, разрабатываемыми организациями ТП УТС являются НИОКР и научное и технологическое оборудование. Раздел 3. Перспективные направления развития исследований и разработок Программа развития УТС В России до 2020 года направлена на достижение следующих основных целей:
До 2020 года, предусматривается накопить знания о плазме с термоядерными параметрами при длительности разряда до 30 секунд, создать модуль бланкета ИТЭР-ДЕМО в рамках международной кооперации, поставить оборудование на ИТЭР в рамках обязательств России и начать исследования на ИТЭР, обеспечить участие России в концептуальном и техническом проектировании ДЕМО. Будут отработаны основные национальные технологии квазистационарного разряда в токамаке. Будут испытаны стали на реакторах с быстрыми нейтронами на ИФМИФ. Будет разработана и создана установка ТИН-1 и начаты комплексные исследования и испытания. Будут продолжена полномасштабная разработка систем магнитного и кинетического управления плазмой с их интегрированием в единый комплекс информационно-измерительной и управляющей системы термоядерного реактора-токамака. Комплекс должен осуществлять непрерывный мониторинг состояний объекта управления (плазмы в токамаке) для поддержания плазменных параметров в диапазонах штатных режимов работы реактора (ИТЭР, ТИН, ИГНИТОР, ДЕМО и ПТЭ). Интегрированные алгоритмы управления комплекса обеспечат предельно высокий уровень автономности и живучести объекта с целью предотвращения аварийных ситуаций. Ряд перспективных направлений развития исследований в области управляемого термоядерного синтеза определен федеральной целевой программой “Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015г. и на перспективу до 2020г.” Реализуемые в рамках этой программы проектами являются:
План выполнения этих проектов приведен в Приложении 1. В 2014 г. НТС-6 ГК “Росатом” также определила следующие перспективные направления работ в области УТС. Обеспечение выполнения обязательств Российской Федерации в проекте ИТЭР в соответствии с утвержденным графиком. Развитие производства сверхпроводников после завершения программы их производства для ИТЭР. Проведение на токамаке Т-10 экспериментов по созданию различных профилей газокинетического давления и плотности тока, в том числе, с отрицательным широм для исследования возможностей получения режимов с транспортными барьерами с увеличением мощности дополнительного СВЧ нагрева и возможностью оперативного изменения геометрии ввода СВЧ пучков в плазму Расчетно-теоретические исследования и эксперименты на существующих токамаках с целью минимизации рисков, связанных с выполнением программ исследований на ИТЭР и Т-15, а также для реализации российской национальной программы по УТС для проектирования будущих термоядерных реакторов. Разработка технического проекта термоядерного источника нейтронов (ТИН) с мощностью не менее 10 МВт , в том числе, разработка проектов и макетов основных технологических систем ТИН, систематизация и интегрирование основных систем в единый комплекс. Подготовка программы работ по материаловедческому обеспечению, созданию соответствующих технологий и опытно-промышленного производства материалов и изделий для создания термоядерного источника нейтронов и других термоядерных энергетических установок. Проведение в ГНЦ РФ ТРИНИТИ на токамаке Т-11М прототипов вольфрам-литиевых лимитеров для стационарных термоядерных источников нейтронов, в том числе, разработка и исследование технологии сбора лития криогенной мишенью в режиме тлеющего разряда и в процессе рабочего импульса, а также разработка способа удаления изотопов водорода и лития с поверхности мишеней и лимитеров, эвакуированных из камеры токамака в ходе непрерывного рабочего цикла. Проведение в ФТИ им. А.Ф.Иоффе исследований на токамаках Туман-3М, ФТ-2, Глобус-М в интересах ИТЭР, создание трех диагностических систем для ИТЭР, модернизация токамака Глобус-М. Проведение в ИОФ РАН экспериментов по центральному ЭЦР нагреву и удержанию плазмы при увеличении мощности и длительности импульса нагрева, а также исследование режимов создания и удержания плазмы в стеллараторе при мощном нецентральном нагреве. Развитие в ИЯФ СО РАН направления разработки открытых систем по удержанию плазмы. Сооружение стационарной модели нейтронного источника на основе открытой ловушки (ГДМЛ) и создание стационарных инжекторов для термоядерных установок. Создание порт-плагов и интеграция диагностик ИТЭР. Развитие стендовой базы ИЯФ – создание стенда для изучения взаимодействия высокоэнергичных потоков плазмы с первой стенкой термоядерных установках на основе открытой ловушки следующего поколения (ГДМЛ-Т). Продолжение в НИЯУ МИФИ работ в области расчетных и экспериментальных исследований взаимодействия плазмы с материалами обращенных к плазме компонентов токамаков, а также физических и технологических диагностик для ИТЭР, подготовка кадров для термоядерных исследований. Создание в РФЯЦ ВНИИЭФ установки УФЛ-2М и организация с этой целью широкой научно-технической кооперации. Секция “Управляемый термоядерный синтез” НТС ГК “Росатом” 13 декабря 2013г. рассмотрела и утвердила своим решением Программу разработки и создания пилотного опытно-промышленного гибридного ядерного реактора в 2014-2030 гг. В состав рабочей группы по разработке Программы вошли Э.А. Азизов, Б.В. Кутеев, П.Н. Алексеев (НИЦ «Курчатовский институт»), А.В. Лопаткин (НИКИЭТ), В.А. Беляков (НИИЭФА), В.Д. Рисованый (ЗАО НИИ), А.Н. Калашников (ГК Росатом), С.В. Лебедев (ФТИ РАН), В.Е. Черковец (ГНЦ РФ ТРИНИТИ). Целью разрабатываемой Программы является создание в 2030 году Пилотного опытно-промышленного гибридного ядерного реактора. Эта цель может быть достигнута решением следующих задач:
Головными организациями программы являются:
Организации, выполняющие основные НИОКР по Программе: 1. ФГУП “ГНЦ РФ ТРИНИТИ”. Исследования и испытания материалов и технологий первой стенки и дивертора на основе КПС литиевых структур, участие в разработке демонстрационных ТИН и гибридного реактора, выполнение моделирования и расчетов в их обоснование, разработка диагностик. Модернизация экспериментальной базы, включая токамак Т-11М и плазменные ускорители типа МК-200. 2. НИКИЭТ. Ядерные технологии термоядерной и гибридной энергетики. 3. ВНИИНМ. Разработка радиационно-стойких высокоресурсных материалов для термоядерной и гибридной энергетики, технологии обращения трития и топливных технологий. 4. ФЭИ. Работы по использованию энергии гибридного ядерного реактора и технологиям жидкосолевых систем. Создание испытательных стендов на основе ускорителей. 5. ЗАО «Красная звезда». Разработка технологий создания защиты первой стенки и дивертора. 6. ФТИ РАН. Создание компактного токамака следующего поколения, проведение на них комплекса исследований в обоснование компактного токамака-источника термоядерных нейтронов, разработка и создание физических диагностик, методов нагрева и поддержания токов. 7. ИЯФ СО РАН. Создание стационарных систем нагрева плазмы для термоядерных и гибридных реакторов, создание и проведение исследований на открытых ловушках в качестве источников нейтронов для материаловедческих исследований. 8. ИПФ РАН. Создание стационарных гиратронов большой мощности, физика и технология СВЧ-нагрева и поддержания тока. 9. ИПМ РАН. Расчетно-теоретические исследования и моделирование процессов в стационарных термоядерных и гибридных системах. 10. НИЯУ МИФИ. Технологии первой стенки и дивертора, подготовка кадров для термоядерной и гибридной энергетики. Ориентировочные сроки реализации Программы
Общая сумма затрат на Программу 245,9 млрд. руб. |
Похожие:
 |
Программа дисциплины «Методы научных исследований в менеджменте» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки/ специальности... |
 |
Что такое право? Методические ресурсы (методическая литература, стратегическая технология, тактические технологии) |
|
Тема современные методы системных исследований Основные направления социологических исследований. Методы, используемые в рамках социологических исследований. Методологическая стратегия... |
|
Программа призвана способствовать расширению сферы научных исследований... Американское коммуникативное поведение: Научное издание / А618 Под ред. И. А. Стернина и М. А. Стерниной. Воронеж: вгу-мион, 2001.... |
|
Программа дисциплины «Стратегия социальных и маркетинговых исследований»... Курс «Стратегия социальных и маркетинговых исследований» рассчитан на студентов магистратуры, имеющих квалификацию бакалавра экономики... |
|
Рабочая программа по дисциплине б 3 «Программное обеспечение инженерных и научных исследований» Целью освоения дисциплины «Программное обеспечение инженерных и научных исследований» является формирование компетенций и навыков... |
|
Институт ядерных исследований учёный совет Институт ядерных исследований Российской академии наук образован в 1970 году для создания экспериментальной базы и проведения фундаментальных... |
|
Программа фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2008 2012 годы Основание для разработки Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук, цели, задачи и основные принципы... |
|
Программа дисциплины «Методы научных исследований в менеджменте» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 38. 03. 02 «Менеджмент»... |
|
Программа модуля составлена в соответствии с Федеральными государственными... Целью данной дисциплины является сформировать у студентов способности: использовать компьютерные технологии для организации экспериментальных... |
|
Информационно-образовательная среда учителя как ресурс для реализации компетентностного подхода Стратегическая задача Российского образования, – повышение качества образования, достижение новых образовательных результатов, соответствующих... |
|
Программа дисциплины «Компьютерные инструменты лингвистических исследований» Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и бакалавров направления подготовки 035800.... |
|
Конкурс 2015 года По Программам ран программа фундаментальных исследований Президиума ран №1 Программа включает в себя три Подпрограммы (I – III). Подпрограмма I «Физика и технология наноструктур, наноэлектроника и диагностика»... |
|
Геолого-техническое задание на проведение Газогидродинамических и газоконденсатных исследований и лабораторных термодинамических (pvt) исследований проб пластовых флюидов... |
|
Программа «Михаил Ломоносов» "Михаил Ломоносов" Михаил Ломоносов – финансируемая совместно daad и Министерством образования и науки РФ программа для проведения исследований по техническим... |
|
Программа «Иммануил Кант» "Иммануил Кант" Иммануил Кант – финансируемая совместно daad и Министерством образования и науки РФ программа для проведения исследований по гуманитарным,... |