Jeung ngahiji?

Laporan dina ahir taun ka tukang ngeunaan pangwangunan reaktor pikeun sintésis ku spesialis Cina disada sensasional (1). Média nagara Cina ngalaporkeun yén fasilitas HL-2M, ayana di pusat panalungtikan di Chengdu, bakal dioperasikeun dina 2020. Nada laporan média nunjukkeun yén masalah aksés kana énergi anu teu aya dina fusi térmonuklir direngsekeun salamina.

A katingal ngadeukeutan dina detil mantuan pikeun niiskeun optimism nu.

anyar aparat tipe tokamak, kalayan desain anu langkung maju tibatan anu dipikanyaho ayeuna, kedah ngahasilkeun plasma kalayan suhu di luhur 200 juta darajat Celsius. Ieu diumumkeun dina siaran pers ku kapala Southwestern Institute of Physics of China National Nuclear Corporation Duan Xiuru. Alat bakal nyayogikeun dukungan téknis ka urang Cina anu damel dina proyék éta Reaktor Percobaan Termonuklir Internasional (ITER)ogé konstruksi.

Jadi jigana teu acan revolusi energi, padahal didamel ku urang Cina. réaktor KhL-2M jadi jauh saeutik anu dipikawanoh. Kami henteu terang naon anu diproyeksikan kaluaran termal tina réaktor ieu atanapi tingkat énergi anu diperyogikeun pikeun ngajalankeun réaksi fusi nuklir di jerona. Kami henteu terang hal anu paling penting - nyaéta réaktor fusi Cina mangrupikeun desain anu kasaimbangan énergi positip, atanapi éta ngan ukur réaktor fusi ékspérimén anu ngamungkinkeun réaksi fusi, tapi dina waktos anu sami peryogi langkung énergi pikeun "ignition" tibatan énergi anu bisa diala salaku hasil tina réaksi.

Usaha internasional

Cina, sareng Uni Éropa, Amérika Serikat, India, Jepang, Koréa Kidul sareng Rusia, mangrupikeun anggota program ITER. Ieu mangrupikeun anu paling mahal tina proyék panalungtikan internasional ayeuna anu dibiayaan ku nagara-nagara anu disebatkeun di luhur, hargana sakitar US $ 20 milyar. Ieu dibuka salaku hasil gawé babarengan antara pamaréntah Mikhail Gorbachev jeung Ronald Reagan dina mangsa Perang Tiis, sarta mangtaun-taun saterusna diasupkeun kana hiji perjangjian ditandatanganan ku sakabeh nagara di 2006.

2. Di lokasi pangwangunan tokamak ITER

Proyék ITER di Cadarache di Perancis kidul (2) nuju ngembangkeun tokamak panggedéna di dunya, nyaéta, kamar plasma anu kedah dijinakkan nganggo médan magnét anu kuat anu dihasilkeun ku éléktromagnét. Penemuan ieu dikembangkeun ku Uni Soviét dina taun 50an sareng 60an. Ménéjer proyék, Lavan Koblenz, ngumumkeun yén organisasi kedah nampi "plasma munggaran" ku Désémber 2025. ITER kedah ngadukung réaksi térmonuklir sakitar 1 rébu urang unggal waktos. detik, gaining kakuatan 500-1100 MW. Pikeun babandingan, tokamak Inggris panggedéna dugi ka ayeuna, JET (torus Éropa gabungan), nahan réaksi pikeun sababaraha puluhan detik sarta gains kakuatan nepi ka 16 MW. Énergi dina réaktor ieu bakal dileupaskeun dina bentuk panas - teu sakuduna dituju pikeun dirobah jadi listrik. Ngirimkeun kakuatan fusi ka grid henteu masalah sabab proyékna ngan ukur pikeun tujuan panalungtikan. Éta ngan ukur dumasar kana ITER yén generasi réaktor térmonuklir anu bakal datang bakal diwangun, ngahontal kakuatan. 3-4 rébu. MW.

Alesan utama naha pembangkit listrik fusi normal masih teu aya (sanajan leuwih genep puluh taun panalungtikan éksténsif jeung ongkosna mahal) nyaéta kasusah ngadalikeun sarta "ngatur" paripolah plasma nu. Sanajan kitu, taun experimentation geus yielded loba pamanggihan berharga, sarta kiwari énergi fusi sigana ngadeukeutan ti kantos.

Tambahkeun hélium-3, aduk jeung panas

ITER mangrupikeun fokus utama panalungtikan fusi global, tapi seueur pusat panalungtikan, perusahaan sareng laboratorium militer ogé damel dina proyék fusi sanés anu nyimpang tina pendekatan klasik.

Contona, dilakukeun dina taun panganyarna dina ti Massachusetts Institute of Technology percobaan kalawan Helm-3 dina tokamak méré hasil seru, kaasup paningkatan sapuluh kali lipat dina énergi ion plasma. Élmuwan anu ngalakukeun ékspérimén dina tokamak C-Mod di Massachusetts Institute of Technology, sareng spesialis ti Bélgia sareng Inggris, parantos ngembangkeun jinis bahan bakar térmonuklir énggal anu ngandung tilu jinis ion. Tim Alcator C-Mod (3) ngalaksanakeun ulikan deui dina bulan Séptember 2016, tapi data tina percobaan ieu ngan anyar geus dianalisis, nembongkeun kanaékan badag dina énergi plasma. Hasilna ngadorong pisan yén para ilmuwan anu ngajalankeun laboratorium fusi operasi panggedéna di dunya, JET di Inggris, mutuskeun pikeun ngulang percobaan. Kanaékan énergi anu sami dihontal. Hasil ulikan diterbitkeun dina jurnal Nature Physics.

3. Tokamak Alcator C-Mod di operasi

Konci pikeun ngaronjatkeun efisiensi suluh nuklir nya éta nambahan jumlah renik hélium-3, isotop stabil tina hélium, kalawan hiji neutron tinimbang dua. Bahan bakar nuklir anu dipaké dina métode Alcator C saméméhna ngan ngandung dua jenis ion, deuterium jeung hidrogén. Deuterium, hiji isotop stabil hidrogén jeung neutron dina inti na (sabalikna hidrogén tanpa neutron), nyusun ngeunaan 95% tina suluh. Élmuwan di Plasma Research Center sareng Massachusetts Institute of Technology (PSFC) ngagunakeun prosés anu disebut RF pemanasan. Anteneu gigireun tokamak ngagunakeun frékuénsi radio husus pikeun ngagumbirakeun partikel, sarta gelombang dikalibrasi pikeun "target" ion hidrogén. Kusabab hidrogén ngawangun fraksi leutik tina total dénsitas suluh, konsentrasi ngan fraksi leutik ion dina pemanasan ngamungkinkeun tingkat énergi ekstrim bisa ngahontal. Saterusna, ion hidrogén nu dirangsang ngaliwatan ion deuterium prevailing dina campuran, sarta partikel kabentuk ku cara ieu asup kana cangkang luar reaktor, ngaleupaskeun panas.

Efisiensi prosés ieu ningkat nalika ion hélium-3 ditambahkeun kana campuran dina jumlah kirang ti 1%. Ku konsentrasi sadaya pemanasan radio dina sajumlah leutik hélium-3, para élmuwan ngangkat énergi ion kana megaelectronvolts (MeV).

Kahiji datang - kahiji dilayanan Sarua dina basa Rusia: Dahar telat tamu jeung tulang

Aya seueur kamajuan dina dunya karya fusi anu dikontrol dina sababaraha taun katukang anu parantos ngahirupkeun deui harepan para ilmuwan sareng urang sadayana pikeun tungtungna ngahontal "Grail Suci" énergi.

Sinyal anu saé kalebet, diantarana, pamanggihan ti Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS (DOE). Gelombang radio parantos dianggo kalayan suksés pikeun ngirangan sacara signifikan anu disebut gangguan plasma, anu tiasa janten krusial dina prosés "ngaganti" réaksi térmonuklir. Tim peneliti anu sami dina Maret 2019 ngalaporkeun ékspérimén litium tokamak dimana témbok jero réaktor tés dilapis ku litium, bahan anu dipikanyaho tina batré anu biasa dianggo dina éléktronika. Élmuwan nyatet yén lapisan litium dina témbok réaktor nyerep partikel plasma anu sumebar, nyegah aranjeunna dipantulkeun deui ka méga plasma sareng ngaganggu réaksi térmonuklir.

4. proyék Visualisasi TAE Technologies

Sarjana ti lembaga ilmiah anu terhormat bahkan parantos janten optimis ati-ati dina pernyataanna. Anyar-anyar ieu, aya ogé paningkatan anu ageung dina minat téknik fusi anu dikontrol di sektor swasta. Dina 2018, Lockheed Martin ngumumkeun rencana pikeun ngembangkeun prototipe réaktor fusi kompak (CFR) dina dasawarsa ka hareup. Upami téknologi anu dianggo ku perusahaan, alat saukuran treuk bakal tiasa nyayogikeun listrik anu cukup pikeun nyumponan kabutuhan alat 100 kaki pasagi. warga kota.

Perusahaan sareng pusat riset sanés bersaing pikeun ningali saha anu tiasa ngawangun réaktor fusi nyata anu munggaran, kalebet TAE Technologies sareng Massachusetts Institute of Technology. Malahan Jeff Bezos Amazon sareng Bill Gates Microsoft nembe parantos kalibet dina proyék merger. NBC News nembé ngitung tujuh belas perusahaan ngan ukur fusi leutik di AS. Startups sapertos General Fusion atanapi Commonwealth Fusion Systems museurkeun kana réaktor anu langkung alit dumasar kana superkonduktor inovatif.

Konsep "fusi tiis" jeung alternatif pikeun réaktor badag, teu ukur tokamaks, tapi ogé disebut. stellarators, kalawan desain rada béda, diwangun kaasup di Jerman. Pilarian pikeun pendekatan anu béda ogé diteruskeun. Conto ieu alat disebut Z-ciwit, diwangun ku élmuwan ti Universitas Washington jeung dijelaskeun dina salah sahiji isu panganyarna tina jurnal Fisika Dunya. The Z-ciwit jalan ku cara trapping na compressing plasma dina médan magnét kuat. Dina percobaan, éta mungkin pikeun nyaimbangkeun plasma pikeun 16 microseconds, sarta réaksi fusi nuluykeun pikeun ngeunaan sapertilu waktu ieu. Démo ieu sakuduna dituju nunjukkeun yén sintésis skala leutik mungkin, sanajan loba élmuwan masih boga mamang serius ngeunaan ieu.

Sabalikna, hatur nuhun kana pangrojong Google sareng investor sanés anu kalibet dina téknologi canggih, perusahaan California TAE Technologies nganggo cara anu béda, tibatan khas pikeun ékspérimén sareng fusi, campuran suluh boron, anu dipaké pikeun ngembangkeun réaktor anu leuwih leutik sarta leuwih murah, mimitina pikeun tujuan anu disebut mesin rokét fusi. Prototipe reaktor fusi silinder (4) kalawan counter beams (CBFR), nu manaskeun gas hidrogén pikeun ngabentuk dua cingcin plasma. Aranjeunna ngagabungkeun jeung bundles partikel inert sarta diteundeun dina kaayaan kitu, nu kudu nyumbang kana kanaékan énergi jeung durability plasma.

Startup fusi sejen General Fusion ti propinsi Kanada British Columbia ngarasakeun rojongan ti Jeff Bezos sorangan. Sacara basajan, konsépna nyaéta nyuntikkeun plasma panas kana bal logam cair (campuran litium sareng timah) di jero bal baja, saatos éta plasma dikomprés ku piston, mirip sareng mesin solar. Tekanan anu diciptakeun kedah nyababkeun fusi, anu bakal ngaluarkeun énergi anu ageung pikeun ngawasa turbin jinis pembangkit listrik anu énggal. Mike Delage, lulugu perwira téhnologi di General Fusion, nyebutkeun fusi nuklir komérsial bisa debut dina sapuluh taun.

5. Ilustrasi tina patén térmonuklir Angkatan Laut AS.

Anyar-anyar ieu, Angkatan Laut AS ogé ngajukeun patén pikeun "alat fusi plasma." Patén éta nyarioskeun ngeunaan médan magnét pikeun nyiptakeun "geter gancangan" (5). Idena nyaéta ngawangun réaktor fusi anu cukup leutik pikeun tiasa dibabawa. Gunana pikeun nyebutkeun, aplikasi patén ieu patepung jeung skepticism.