Lan penggabungan?

Laporan ing pungkasan taun kepungkur babagan pambangunan reaktor fusi dening spesialis Cina katon sensasional (1). Media negara China nglaporake manawa fasilitas HL-2M, sing ana ing pusat riset ing Chengdu, bakal diwiwiti kanthi normal ing taun 2020. Nada laporan media nuduhake manawa masalah akses menyang energi fusi termonuklir sing ora bisa dirampungake wis rampung ing salawas-lawase.

Nliti rincian kasebut mbantu optimisme.

anyar piranti jinis tokamak, kanthi desain sing luwih maju tinimbang sing dikenal nganti saiki, kudu ngasilake plasma kanthi suhu ing ndhuwur 200 yuta derajat Celsius. Duan Xiuru, kepala Institut Fisika Southwest saka China National Nuclear Corporation, ngumumake iki ing siaran pers. Piranti kasebut bakal menehi dhukungan teknis kanggo wong Tionghoa sing nggarap proyek kasebut Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional (ITER)uga konstruksi.

Dadi aku mikir yen iki durung dadi revolusi energi, sanajan digawe dening wong Tionghoa. reaktor KHL-2M sethitik durung dikenal. Kita ora ngerti apa output termal saka reaktor iki utawa apa tingkat energi sing dibutuhake kanggo reaksi fusi nuklir. Kita ora ngerti sing paling penting - apa reaktor fusi Cina minangka desain kanthi imbangan energi positif, utawa mung reaktor fusi eksperimental liyane sing ngidini reaksi fusi, nanging ing wektu sing padha mbutuhake energi luwih akeh kanggo " ignition" tinimbang energi sing bisa dipikolehi minangka asil reaksi.

Upaya internasional

China, bebarengan karo Uni Eropa, Amerika Serikat, India, Jepang, Korea Selatan lan Rusia, dadi peserta ing program ITER. Iki minangka proyek riset internasional sing paling larang sing dibiayai dening negara-negara kasebut ing ndhuwur, kanthi biaya kira-kira US $ 20 milyar. Iki ditemokake minangka asil kolaborasi antarane pamrentah Mikhail Gorbachev lan Ronald Reagan nalika jaman Perang Dingin, lan pirang-pirang taun sabanjure dilebokake ing perjanjian sing ditandatangani dening kabeh negara kasebut ing taun 2006.

2. Ing lokasi pembangunan tokamak ITER

Proyèk ITER ing Cadarache ing Prancis kidul (2) ngembangake tokamak paling gedhé ing donya, sawijining kamar plasma sing kudu dijinakkan déning medan magnet sing kuat sing digawé déning elektromagnet. Penemuan iki dikembangake dening Uni Soviet ing taun 50-an lan 60-an. Manajer Proyek, Lavan Koblenz, ngumumake yen organisasi kasebut kudu nampa "plasma pisanan" ing Desember 2025. ITER kudu ndhukung reaksi termonuklir kira-kira 1 ewu wong saben wektu. detik, entuk kekuatan 500-1100 MW. Kanggo mbandhingake, tokamak Inggris paling gedhe nganti saiki, JET (torus Eropah gabungan), njaga reaksi kanggo sawetara puluhan detik lan entuk kekuatan nganti 16 MW. Energi ing reaktor iki bakal dibebasake minangka panas - ora dimaksudake kanggo diowahi dadi listrik. Nyedhiyakake energi fusi menyang kothak ora ana masalah, amarga proyek kasebut mung kanggo riset. Mung kanthi basis ITER bakal bisa mbangun reaktor termonuklir generasi sing bakal teka kanthi daya. 3-4 ewu. MW.

Alesan utama kenapa pembangkit listrik fusi sing tepat isih ora ana (senadyan luwih saka sewidak taun riset ekstensif lan larang) yaiku angel ngontrol lan "kontrol" prilaku plasma. Nanging, eksperimen pirang-pirang taun ngasilake akeh panemuan, lan saiki energi fusi katon luwih cedhak tinimbang sadurunge.

Tambah helium-3, nyampur lan panas

ITER minangka fokus utama riset fusi global, nanging akeh pusat riset, perusahaan lan laboratorium militer uga nggarap proyek fusi liyane sing nyimpang saka pendekatan klasik.

Contone, conducted ing taun anyar ing saka Massachusetts Institute of Technology eksperimen karo Helm-3 ing tokamak ngasilaken asil macem, kalebu nambah sepuluh kaping energi ion plasma. Ilmuwan sing nindakake eksperimen ing tokamak C-Mod ing Institut Teknologi Massachusetts, bebarengan karo spesialis saka Belgia lan Inggris, wis ngembangake jinis bahan bakar fusi anyar sing ngemot telung jinis ion. tim Alcator C-Mod (3) nganakake panaliten kasebut maneh ing September 2016, nanging data saka eksperimen kasebut mung dianalisis, sing nuduhake paningkatan energi plasma sing gedhe. Asil kasebut nyemangati banget nganti para ilmuwan sing nglakokake laboratorium gabungan operasi paling gedhe ing donya, JET ing Inggris, mutusake kanggo mbaleni eksperimen kasebut. Tambah energi sing padha ditindakake. Asil panaliten kasebut diterbitake ing jurnal Nature Physics.

3. Alcator C-Mod tokamak ing operasi

Kunci kanggo nambah efisiensi bahan bakar nuklir yaiku nambahake jumlah helium-3, isotop helium sing stabil kanthi neutron siji tinimbang loro. Bahan bakar nuklir sing digunakake ing metode Alcator C sadurunge mung ngemot rong jinis ion - deuterium lan hidrogen. Deuterium, isotop hidrogen sing stabil kanthi inti neutron (beda karo hidrogen tanpa neutron), udakara 95% bahan bakar. Para ilmuwan ing Pusat Riset Plasma MIT (PSFC) nggunakake proses sing diarani dadi panas ing frekuensi radio. Antena cedhak tokamak nggunakake frekuensi radio tartamtu kanggo excite partikel, lan ombak dikalibrasi kanggo "target" ion hidrogen. Amarga hidrogen nggawe pecahan cilik saka kapadhetan sakabèhé bahan bakar, konsentrasi ing pemanasan mung sebagian cilik saka ion ngidini tingkat energi sing ekstrim bisa diraih. Sabanjure, ion hidrogen sing dirangsang pindhah menyang ion deuterium sing dominan ing campuran kasebut, lan partikel sing dibentuk mlebu ing cangkang njaba reaktor, ngetokake panas.

Efisiensi proses iki mundhak nalika ion helium-3 ditambahake ing campuran kanthi jumlah kurang saka 1%. Kanthi konsentrasi kabeh pemanasan radio ing jumlah cilik helium-3, para ilmuwan ngunggahake energi ion kasebut dadi megaelectronvolts (MeV).

Pisanan teka - pisanan dilayani Setara ing basa Rusia: Mangan telat tamu lan balung

Ing sawetara taun kepungkur, akeh perkembangan sing kedadeyan ing jagad kerja fusi nuklir sing dikontrol sing wis ngunggahake pangarep-arep para ilmuwan lan kita kabeh kanggo pungkasane entuk "Grail Suci" energi.

Sinyal apik kalebu, nanging ora diwatesi, panemuan saka Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS (DOE). Gelombang radio wis digunakake kanthi sukses kanggo nyuda sacara signifikan sing diarani gangguan plasma, sing bisa dadi penting ing proses "nyandhang" reaksi termonuklir. Klompok riset sing padha nglaporake ing Maret 2019 eksperimen lithium tokamak ing ngendi tembok njero reaktor tes dilapisi karo lithium, bahan sing kondhang saka baterei sing umum digunakake ing elektronika. Para ilmuwan nyathet yen lapisan lithium ing tembok reaktor nyerep partikel plasma sing kasebar, nyegah supaya ora dibayangke maneh menyang awan plasma lan ngganggu reaksi termonuklir.

4. Proyek visualisasi TAE Technologies

Ilmuwan saka institusi ilmiah utama sing misuwur malah dadi optimistis kanthi ati-ati ing pernyataane. Bubar iki uga wis tambah akeh kapentingan ing teknik sintesis sing dikontrol ing sektor swasta. Ing 2018, Lockheed Martin ngumumake rencana ngembangake reaktor fusi kompak (CFR) prototipe sajrone dekade sabanjure. Yen teknologi sing digarap perusahaan, piranti ukuran truk bisa nyedhiyakake listrik sing cukup kanggo nyukupi kabutuhan piranti 100 kaki persegi. warga kutha.

Perusahaan lan pusat riset liyane saingan kanggo ndeleng sapa sing bisa mbangun reaktor fusi nyata pisanan, kalebu Teknologi TAE lan Institut Teknologi Massachusetts. Malah Jeff Bezos Amazon lan Bill Gates Microsoft bubar melu proyek penggabungan. NBC News bubar ngetung pitulas perusahaan cilik sing darmabakti kanggo fusi ing Amerika Serikat. Startup kayata General Fusion utawa Commonwealth Fusion Systems fokus ing reaktor cilik adhedhasar superkonduktor inovatif.

Konsep "fusi kadhemen" lan alternatif kanggo reaktor gedhe, ora mung tokamaks, nanging uga disebut. lintang, kanthi desain sing rada beda, uga dibangun ing Jerman. Panelusuran kanggo pendekatan sing beda uga terus. Tuladhanipun inggih menika piranti ingkang dipunsebat Z-jiwit, dibangun dening ilmuwan saka Universitas Washington lan diterangake ing salah siji saka masalah paling anyar saka jurnal Physics World. Z-jiwit dianggo kanthi njebak lan ngompres plasma ing medan magnet sing kuat. Ing eksperimen kasebut, bisa nyetabilake plasma sajrone 16 mikrodetik, lan reaksi fusi diterusake kira-kira sapratelo wektu iki. Demonstrasi kasebut dimaksudake kanggo nuduhake manawa fusi skala cilik bisa ditindakake, sanajan akeh ilmuwan isih ragu-ragu babagan iki.

Kajaba iku, amarga dhukungan saka Google lan investor liyane sing fokus ing teknologi canggih, TAE Technologies sing berbasis ing California nggunakake pendekatan sing beda tinimbang eksperimen fusi khas. campuran bahan bakar borohidrida, sing digunakake kanggo ngembangake reaktor sing luwih cilik lan luwih murah, wiwitane kanthi tujuan propulsi roket fusi. Prototipe reaktor fusi silinder (4) karo balok tabrakan (CBFR), sing dadi panas gas hidrogen kanggo mbentuk rong cincin plasma. Padha gabungke karo buntelan partikel inert lan ditahan ing negara iki, sing kudu nambah energi lan daya tahan plasma.

Startup termonuklir liyane, General Fusion, saka provinsi Kanada ing British Columbia, didhukung dening Jeff Bezos dhewe. Cukup, konsep kasebut yaiku nyuntikake plasma panas menyang bal logam cair (campuran litium lan timbal) ing jero bal baja, sawise plasma kasebut dikompress nganggo piston, padha karo mesin diesel. Tekanan sing digawe kudu nyebabake fusi termonuklir, sing bakal ngeculake energi sing akeh banget kanggo nguwasani turbin jinis pembangkit listrik anyar. Mike Delage, kepala pejabat teknologi ing General Fusion, ujar manawa fusi nuklir komersial bisa debut sajrone sepuluh taun.

5. Ilustrasi saka paten termonuklir Angkatan Laut AS.

Angkatan Laut AS uga bubar ngajokake paten kanggo "alat fusi plasma." Paten kasebut ngomongake babagan medan magnet kanggo nggawe "getaran sing cepet" (5). Ide iki yaiku kanggo mbangun reaktor fusi sing cukup cilik supaya bisa portabel. Ora perlu dikandhakake, aplikasi paten iki ditemokake kanthi skeptisisme.