المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي

Coordinates: 43°42′17.84″N 5°46′9.1″E / 43.7049556°N 5.769194°E / 43.7049556; 5.769194
(تم التحويل من ITER)

43°42′17.84″N 5°46′9.1″E / 43.7049556°N 5.769194°E / 43.7049556; 5.769194

المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي
International Thermonuclear Experimental Reactor
ITER Logo NoonYellow.svg
ITER participants.svg
الدول الخمسة وثلاثون الأعضاء
التشكل24 أكتوبر 2007
المقر الرئيسيسان-پول-لی-دیورانس، فرنسا
المدير العام
برنار بيگو
الموقع الإلكترونيwww.iter.org
ITER
Small-scale model of ITER
النوعتوكاماك
تاريخ الانشاء2013–2025
نصق القطر الأقصى6.2 م
حجم الپلازما840 م3
المجال المغناطيسي11.8 ت (peak toroidal field on coil)
5.3 ت (toroidal field on axis)
6 T (peak poloidal field on coil)
التسخين50 MW
طاقة الانصهار500 MW
التشغيل المتواصلأكثر من 1000 ث
الموقعسان-پول-
لي-ديورانس، فرنسا

المفاعل الحراري التجريبي الدولي (اختصاراً ITER)، هو مشروع دولي لأبحاث الانصهار النووي ومشروع هندسي ضخم، والذي سيكون أكبر تجربة لفيزياء الپلازما المنحبسة مغناطيسياً في العالم. وهو عبارة عن مفاعل انصهار نووي توكاماك تجريبي بُني قبالة مرفق كاداراش في سان-پول-لی-دیورانس، پروڤانس، جنوب فرنسا.[1]

تم اقتراح المشروع عام 1987[2] وصُمم كمفاعل تجريبي نووي حراري دولي، حسب "القاعدة التقنية للمفاعل النووي الحراري الدولي"، المنشورة من قبل الوكالة الدولية للطاقة الذرية، عام 2002. [3] بحلول 2005، تخلت المنظمة عن معنى المختصر iter، وتبنت بدلاً منه معناً جديداً، الكلمة اللاتينية "the way."[4]

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.[5] وبالتالي، تهدف الآلة إلى إثبات مبدأ إنتاج طاقة حرارية أكثر من عملية الانصهار عن استخدامها لتسخين الپلازما، وهو أمر لم يتحقق بعد في أي مفاعل انصهار. إجمالي الطاقة المستهلكة من المفاعل والمرافق ستتراح بين 100 م.و إلى أكثر من 620 م.و. وقت الذروة لفترة تمتد إلى 30 ثانية أثناء معالجة الپلازما.[6] لا يشمل 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.[7][8]

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.[9][10][11] عام 2016، وقعت 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 مقابل إنشاء أجزاء مختارة من المفاعل. [12]

بدأ انشاء مجمع توكاماك للمفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي عام 2013[13] ووصلت قيمة المبنى حتى يونيو 2015 لأكثر من 14 بليون دولار.[14] من المتوقع أن تنتهي مرحلة انشاءا لمرفق في 2025 وسيبدأ تشغيل المفاعل في العام نفسه. من المزمع بدء تجارب الپلازما الأولية في 2035.[15][16] عند تشغيله، سيصبح أكبر تجربة لفيزياء الپلازما المحتسبة مغناطيسياً باستخدام بلازمها بحجم 840 متر مكعب،[17] متفوقاً على تجربة توروس الأوروپي المشترك التي بما يقرب 10 أضعاف.

تهدف التجربة إلى عرض الإمكانية العلمية والتقنية لاستخدام طاقة الانصهار استخداماً سلمياً.[18] وهو أرسخ وأكبر مفاعلات الانصهار المائة التي تم بنائهم منذ الخمسينيات.[18] خليفة المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي المزمع، ديمو، من المتوقع أن يكون أول مفاعلا نصهار يُنتج الطاقة الكهربية في بيئة تجريبية. من المتوقع أن يؤدي نجاح ديمو المسبق إلى إنتاج الكهرباء على نطاق واسع عن طريق محطات طاقة الانصهار والمفاعلات التجارية المستقبلية.[19]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

خلفية

رونالد ريگان وميخائيل گورباتشوڤ في قمة جنيڤ عام 1985.

يُعد الحصول على عشرة أضعاف الطاقة المدخَلة هدف المشروع وسبب وجوده، ومن المرجح أن يؤدي تحقيق ذلك إلى إنعاش اهتمام العامة والسياسيين بالانصهار النووي. ومن الخطوات الحاسمة على هذا الطريق الوصول إلى مرحلة حقن الوقود النووي لأول مرة في المفاعل، والمقرَّر أن تتم في عام 2027. سيكون الوقود پلازما من نظيرين ثقيلين للهيدروجين، هما: الديوتيريوم، والتريتيوم (DT).

توقعت الخطة الأصلية لمشروع البحث، التي وُضعت عام 2010، الانتهاء من بناء المفاعل بأكمله بحلول عام 2020، حيث كان من المقرر في الوقت نفسه أيضًا أن يقوم المفاعل بإنتاج الپلازما لأول مرة، وذلك باستخدام الهيدروجين كوقود اختبار، غير أن تخفيض تكلفة المشروع ومشكلات التدفق النقدي لدى الدول الأعضاء أدَّيا إلى أنه رغم أن المفاعل سيكون فاعلًا بحلول ذلك الوقت على الأرجح، فسيُؤَجَّل تسليم بعض الأجزاء حتى بعد ذلك بعدة سنوات. يشمل ذلك بعض أجهزة تشخيص الأعطاب المستخدمة لتحليل فيزياء البلازما على النطاق الكبير جدًّا الذي يسمح به المفاعل وعناصر نظام التسخين التي سترفع درجة حرارة البلازما في نهاية المطاف إلى 150 مليون درجة مئوية.

«كانت الخطة أن يتم شراء كل شيء وتركيبه قبل الحصول على الپلازما الأولى، ومن ثم الانتقال 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 الصحيح؛ للوصول إلى مرحلة 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 يُتوقع 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 أن 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 يكون بالإمكان اختصار الوقت اللازم للوصول إلى استخدام وقود عنصرَي الهيدروجين الثقيلين بأشهر أو أكثر. ويضيف قائلاً إن 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 المشترك بمقاطعة أكسفوردشاير في المملكة المتحدة، وذلك لمعالجة بعض أوجه الشك المحتملة فيما يتعلق بطاقة البلازما واستقرارها.[20]

يقول ميكي ويد، مدير البرنامج القومي للاندماج النووي بالولايات المتحدة DIII-D في جنرال أتوميكس بسان دييجو، وعضو لجنة تقديم المشورة لعملية المراجعة: «من المؤسف بعض الشيء أن 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 تركيزهم على الوصول إلى هدفهم الرئيس الأوحد، ألا وهو الحصول 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.[21] ويهدف المشروع بصفة خاصة إلى:

  • الاتاج المؤقت لپلازما الانصهار مع طاقة حرارية أكبر بعشر مرات من الطاقة الحرارية المحقونة (بقيمة Q من 10).
  • إنتاج پلازما بحالة مستقرة بقيمة Q أكبر من 5. (Q = 1 هي التعادل العلمي.)
  • الحفاظ على نبض الانصهار لأكثر من 8 دقائق.
  • تطوير التقنيات والعمليات المطلوبة لمحطة طاقة الانصهار وتشمل 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 بتكلمة 12.8 بليون دولار (10 بليون يورو)، وبدأ انشاؤه في 2008 وستكمل مرافقه بعد عشر سنوات.[22]

خط زمني
التاريخ الحدث
2006-11-21 اتفقت الدول الأعضاء على تأسيس مفاعل الانصهار النووي.[22]
2008 بدأ إعداد الموقع. وتأسس المشروع.[23]
2009 اتكملت تجهيزات الموقع.[23]
2010 أعلن عن مجمع توكاماك.[24]
2013 مُتوقع: بدأ إنشاء مجمع توكاماك.[23]
2015 مُتوقع: بدأ العمل في المجمع.[23]
2019 مُتوقع: اكتمال تجميع التوكاماك، بدء ضخ الطارة pumpdown.[23]
2020 مُتوقع: إنجاز أول پلازما.[23]
2027 مُتوقع: بدأ أول عملية ديتريوم-تريتيوم.[23]
2038 مُتوقع: انتهاء المشروع.

نظرة عامة على المفاعل

انظر أيضاً: انصهار نووي
شكل يوضح تركيب المفاعل الحراري التجريبي الدولي.jpg



التصميم التقني

مقطع عرضي في جزء من وعاء تفاعل الانصهار في المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي.



الموقع

موقع المفاعل في كاداراش، فرنسا، الاتحاد الاوروپي.



المشاركون

البلدان الخمس وثلاثون المشاركة في مشروع المفاعل الحراري التجريبي الدولي.


المشاركون


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التمويل

في 2015، كان من المتوقع أن يبلغ إجمالي سعر انشاء التجربة أكثر من 20 بليون يورو،[25] an increase of €4.6 billion of its 2010 estimate,[26] و9.6 بليون يورو من تقديرات 2009.[27] قبل هذا، كانت التكلفة المقترحة للمشروع 5 بليون دولار للإنشاءات و5 بليون دولار للصيانة والأبحاث المتعلقة به خلال عمر المشروع الذي يبلغ 35 سنة. في مؤتمر يونيو 2005 الذي عُقد في موسكو بمشاركة الأعضاء اتفق الحضور على القرال التالي الخاص بإسهامات التمويل: 45% من العضو المضيف، 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.[28]

على الرغم من أن المساهمة التمويلية من اليابان كعضو غير مضيف تبلغ 1/11 من المبلغ الإجمالي، إلا أن الاتحاد الأوروپي قد وافق على منح اليابان وضع خاص على أن 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 أن البرلمان الأوروپي رفض الموافقة على خطة تقدم بها الدول الاعضاء لتخصيص مبلغ 1.4 بليون يورو من أجل ميزانية لتغطية قصور في تكلفة بناء المفاعل في 2012-13. تطلب إغلاق ميزانية 2010 أن يتم تنقيح خطة التمويل هذه، واضطرت اللجنة الأوروپية لتأجيل مقترح قرار ميزانية المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي إلى 2011.[29]

انسحبت الولايات المتحدة من كونستورتيوم المفاعل الحراري التجريبي الدولي عام 2000. وفي 2006، صوت الكونگرس على معاودة الانضمام، والمساهمة المالية.


نقد

احتجاجات مناهضة للمشروع في فرنسا، 2009. بدأ انشاء مرفق المفاعل النووي الحراري الدولي عام 2007، لكن تم تأجيل المشروع عدة مرات وشهد تجاوزات في الميزانية.[15] يقول الاتحاد النووي العالمي أن الانصهار "يمثل حتى الآن التحديات العلمية والهندسية التي لا يمكن التغلب عليها".[30]



مشروعات شبيهة

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ The ITER project. EFDA, European Fusion Development Agreement (2006).
  2. ^ http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/21/068/21068957.pdf
  3. ^ https://www-pub.iaea.org/books/IAEABooks/6492/ITER-Technical-Basis
  4. ^ https://web.archive.org/web/20050205034858/http://www.iter.org:80/index.htm
  5. ^ "Facts & Figures". ITER (in الإنجليزية). Retrieved 25 November 2017.
  6. ^ "Power Supply". ITER (in الإنجليزية). Retrieved 25 November 2017.
  7. ^ http://www.jt60sa.org/b/FAQ/EE2.htm
  8. ^ https://www.iea.org/media/workshops/2016/fpccwebinar/Item_6_EUROPE.pdf
  9. ^ Amos, Jonathan (14 October 2010). "Key component contract for Iter fusion reactor". BBC News. Retrieved 21 May 2013.
  10. ^ ITER – Our Contribution. Europa (web portal). Retrieved 21 May 2013.
  11. ^ Lengthy ITER dispute concludes in favour of France. European Commission press release. Cordis.europa.eu (28 June 2005). Retrieved 21 May 2013.
  12. ^ ITER Annual Report 2016. Retrieved 25 October 2017.
  13. ^ ITER Organisation (2014). "ITER & Beyond". ITER. Archived from the original on 1 يونيو 2010. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)
  14. ^ ITER Organisation (2015). "facts and figures". ITER.
  15. ^ أ ب W Wayt Gibbs (30 December 2013). "Triple-threat method sparks hope for fusion". Nature.
  16. ^ "What is ITER?". ITER. 2017.
  17. ^ https://www.iter.org/FactsFigures
  18. ^ أ ب 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.
  19. ^ ITER & Beyond . ITER. Retrieved 21 May 2013.
  20. ^ "«المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي» يركِّز على الفوز بالجائزة". ناتشر- الطبعة العربية. 2013-12-00. Retrieved 2018-09-03. {{cite web}}: Check date values in: |date= (help)
  21. ^ "Why ITER?". The ITER Organization. Retrieved 13 September 2009.
  22. ^ أ ب خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة ns20061121
  23. ^ أ ب ت ث ج ح خ "Approved! Council gives project green light to proceed". ITER & Beyond. The Phases of ITER. ITER. September 2012. Retrieved 12 September 2012.
  24. ^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة Milestones2012
  25. ^ Tirone, Jonathan. "World's Biggest Science Experiment Seeks More Time and Money". Bloomberg.com. Retrieved 2016-07-01.
  26. ^ "EU member states agree on Iter funding shortfall", BBC, 13 July 2010.
  27. ^ "Fusion falters under soaring costs", BBC, 17 June 2009 (accessed 18 June 2009).
  28. ^ ITER & Fusion Research press release. Europa (web portal), 5 May 2011. Retrieved 19 November 2011.
  29. ^ Nuclear fusion finance plan rejected by EU Parliament, BBC, 16 December 2010 (accessed 19 December 2010).
  30. ^ World Nuclear Association (2005). "Nuclear Fusion Power". Archived from the original on 24 يونيو 2009. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)

وصلات خارجية

Wikinews-logo.svg
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=المفاعل_النووي_الحراري_التجريبي_الدولي&oldid=1933602"