Hispaania insenerid on välja töötanud inertsiaalse plasmasulguriga keskkonnasõbraliku termotuumasünteesi reaktori prototüübi, mis põhineb tuumalõhustumise asemel tuumasünteesil. Väidetavalt võimaldab leiutis oluliselt säästa kütust ja vältida keskkonnareostust.
Madridi polütehnilise ülikooli professor José González Diez on patenteerinud reaktori, mis kasutab kütusena vesiniku isotoopi, mida saab veest eraldada, mis võimaldab oluliselt säästa elektri tootmisel. Süntees reaktoris toimub 1000 MW laserkiirguse abil.
Tuumasünteesi on uuritud palju aastaid, et pakkuda ohutuse ja rahalise kasu seisukohalt alternatiivi tuuma lõhustumisele. Tänapäeval pole aga ühtki termotuumasünteesi reaktorit pideva kõrgepinge elektrienergia tootmiseks. Loodusliku termotuumareaktori näide on Päike, mille sees hoitakse tohutul temperatuuril kuumutatud plasmat suure tihedusega.
Projekti Fusion Power raames lõi Gonzalez Diez inertsiaalse plasmasulguriga termotuumasünteesi reaktori prototüübi. Reaktori sünteesikamber saab kohaneda kasutatava kütuse tüübiga. Teoreetiliselt võimalikud reaktsioonid võivad olla deuteerium-triitium, deuteerium-deuteerium või vesinik-vesinik.
Kambri mõõtmeid ja ka kuju saab kohandada sõltuvalt kütuse tüübist. Lisaks on võimalik muuta välis- ja siseseadmete kuju, jahutusvedeliku tüüpi jne.
Füüsikaliste ja matemaatikateaduste kandidaadi Boriss Bojaršinovi sõnul on termotuumareaktori loomise projekte ellu viidud nelikümmend aastat.
"Alates 70ndatest on kontrollitud termotuumasünteesi probleem olnud terav, kuid seni on arvukad katsed luua termotuumareaktor olnud ebaõnnestunud. Töö selle leiutamisega veel käib ja tõenäoliselt kroonib seda peagi edu,” märkis hr Boyarshinov.
Greenpeace Venemaa energiaprogrammi juht Vladimir Tšuprov suhtub termotuumasünteesi kasutamise ideesse skeptiliselt.
"See pole kaugeltki ohutu protsess. Kui asetada termotuumareaktori kõrvale uraan-238 “tekk”, neeldub see kest kõik neutronid ja uraan-238 muundatakse plutoonium-239 ja 240-ks. Majanduslikust aspektist vaadatuna, isegi kui termotuumasünteesi on võimalik realiseerida ja kommertskasutusele võtta, selle maksumus on selline, et iga riik seda endale lubada ei saa, kasvõi juba sellepärast, et selle protsessi teenindamiseks on vaja väga pädevaid töötajaid,” räägib ökoloog.
Tema sõnul on nende tehnoloogiate keerukus ja kõrge hind komistuskiviks, mille otsa iga projekt komistab, isegi kui see toimub tehnilisel tasemel. "Kuid isegi edukate tingimuste korral on tuumasünteesijaamade maksimaalne installeeritud võimsus sajandi lõpuks 100 GW, mis on umbes 2% inimkonnale vajalikust. Selle tulemusena ei lahenda termotuumasünteesi globaalset probleemi,” on Tšuprov kindel.
Sel nädalal tulid sensatsioonilised teated läbimurdest juhitava termotuumasünteesitehnoloogia praktilises kasutamises. Teadlaste sõnul võivad termotuumareaktorid olla üsna kompaktsed. See muudab need sobivaks kasutamiseks laevadel, lennukites, väikelinnades ja isegi kosmosejaamades.
Külmtuumasünteesi reaktor kontrollitud
8. oktoobril 2014 lõpetasid sõltumatud teadlased Itaaliast ja Rootsist loodu kontrollimise Andrea Rossi E-CAT seadmed elektrienergia tootmiseks külmsünteesireaktori baasil. Kuus professorit uurisid tänavu aprillis-märtsis 32 päeva generaatori tööd ja mõõtsid kõiki võimalikke parameetreid ning seejärel kuus kuud tulemuste töötlemisel. Kontrolli tulemuste põhjal avaldati aruanne.
Installatsioon sisaldab 52 kuni 100 või enam individuaalset E-Cat “moodulit”, millest igaüks koosneb 3 väikesest sisemisest külmsünteesireaktorist. Kõik moodulid on kokku pandud tavalise teraskonteineri sisse (mõõtmed 5m × 2,6m × 2,6m), mida saab paigaldada kõikjale. Võimalik kohaletoimetamine maa-, mere- või õhutranspordiga.
Komisjoni aruande kohaselt toodab E-SAT generaator tõepoolest tohutul hulgal soojust – 32 päeva jooksul tootis see üle 1,5 megavatt-tunni energiat. Seadmes endas muutub "põlevate" materjalide isotoopkoostis, st toimuvad tuumareaktsioonid.
Erinevalt tavaliselt kasutatavatest tuumalõhustumisreaktoritest ei tarbi E-Cat külmsünteesireaktor radioaktiivseid materjale, ei eralda keskkonda radioaktiivseid heitmeid, ei tekita tuumajäätmeid ega sisalda reaktori kesta või südamiku sulamise võimalikke ohte. Seadmes kasutatakse kütusena väikeses koguses niklit ja vesinikku.
E-SATi esimene avalik demonstratsioon toimus 2011. aasta jaanuaris. Siis kohtas ta akadeemiliste ringkondade täielikku eitamist ja teadmatust. Võltsimiskahtlust toetasid mitmed kaalutlused: esiteks pole Rossi teadlane, vaid maineka ülikooli lõpetanud insener; teiseks järgnes talle ebaõnnestunud projektide eest süüdistuste jälg ja kolmandaks ei osanud ta ise teaduslikust vaatenurgast seletada, mis tema reaktoris toimus.
Itaalia patendiagentuur andis Andrea Rossi leiutisele patendi pärast formaalset (mittetehnilist) ekspertiisi ning rahvusvaheline patenditaotlus sai negatiivse eelhinnangu võimaliku "vastuolu tõttu üldtunnustatud füüsikaseaduste ja väljakujunenud teooriatega" ning seetõttu. taotlust tuli täiendada eksperimentaalsete tõenditega või soliidse teoreetilise põhjendusega, mis põhines kaasaegsetel teadusteooriatel.
Seejärel toimus rida muid sõeluuringuid ja teste, mille käigus ei õnnestunud Rossit kelmuses süüdi mõista. Viimasel testimisel tänavu märtsis-aprillis, nagu öeldud, võeti arvesse kõiki võimalikke kommentaare.
Professorid lõpetasid raporti sõnadega: "Muidugi ei ole rahuldav, et nendel tulemustel puudub veenev teoreetiline seletus, kuid eksperimendi tulemust ei saa tagasi lükata ega ignoreerida lihtsalt teoreetilise arusaama puudumise tõttu."
Ligi kaks aastat oli ebaselge, kuhu Rossi kadus. Külmasünteesi vastased rõõmustasid. Nende arvates kukkus petis läbi seal, kus oleks pidanud. Nad kinnitasid, et Andrea Rossi ei tunne teoreetilise füüsika põhitõdesid ja on oma uskumatu teadmatuse tõttu määratud läbikukkumisele, ütleb IGSO majandusuuringute keskuse juht. Vassili Koltašov. - Mäletan, kuidas 2013. aastal Peterburi rahvusvahelisel majandusfoorumil uurisin ajakirjaniku sildi all Venemaa Teaduste Akadeemia presidendilt Vladimir Fortovilt, mida ta arvab külma tuumatransmutatsiooni väljavaadetest ja Venemaa tööst. . Fortov vastas, et see kõik ei vääri tähelepanu ega oma väljavaateid ning need on ainult traditsioonilisel tuumaenergial. Selgub, et kõik on täiesti erinev. Kõik osutub nii, nagu ennustasime aruandes "Energia revolutsioon: maailma energeetika probleemid ja väljavaated". Vana energiatööstus peab välja surema ja ükski „põlevkivirevolutsioon” seda ei päästa. Elektritootmise omahinna vähenemisega avaneb võimalus hüppeks tootmise automatiseerimises ja robotite kasutuselevõtus. Kogu maailma majandus muutub. Kuid esimene on ilmselt USA. Ja miks kõik? Sest neil on vähe arusaamist teoreetilisest füüsikast, kuid nad püüavad vähendada tootmiskulusid ja tõsta kasumlikkust. Kuid Venemaa ei tee energiarevolutsioonile lõppu, kõik on alles alguses. Tuleb ka teisi läbimurdeid.
Samal ajal teatas Ameerika ettevõte Lockheed Martin Corp eile oma tehnoloogilisest läbimurdest juhitava termotuumasünteesitehnoloogia praktilise kasutamise vallas. Järgmise kümnendi jooksul lubab see esitleda kompaktse termotuumasünteesi reaktori kaubanduslikku prototüüpi ja esimene prototüüp peaks ilmuma aasta jooksul.
Lockheed Martin kuulutab läbimurret kontrollitud termotuumasünteesi vallas
Kontrollitud termotuumasüntees on kaasaegse energia Püha Graal. Arvestades laialt levinud radiofoobiat, mis takistab suuresti klassikaliste tuumatehnoloogiate arengut, peavad paljud seda ainsaks tõeliseks alternatiiviks fossiilkütustele. Kuid tee selle Graalini on väga okkaline ja alles hiljuti õnnestus EAST-i rajatises töötavatel Hiina teadlastel ületada Lawsoni kriteerium ja saada energiaväljunditegur umbes 1,25. Olgu öeldud, et kõik peamised edusammud termotuumasünteesi saavutamise vallas on saavutatud tokamak-tüüpi käitistes ning nende hulka kuulub ka Euroopa Liidus ehitatav eksperimentaalreaktor ITER.
Selline näeb välja tokamaki töötav süda
Ja tokamakidel on lisaks ilmsetele eelistele ka mitmeid puudusi. Peamine on see, et kõik seda tüüpi reaktorid on kavandatud töötama impulssrežiimis, mis pole energiasektoris tööstuslikuks kasutamiseks eriti mugav. Huvitavaid tulemusi tõotab ka teist tüüpi reaktor, nn stellaraator, kuid stellaraatori konstruktsioon on magnetpoolide ja plasmakambri enda eritopoloogia tõttu väga keeruline ning reaktsiooni süttimise tingimused on paremad. pingutatud. Ja iga kord räägime suurtest statsionaarsetest paigaldistest.
Üks stellaraatori konfiguratsioonivalikutest
Kuid tundub, et Lockheed Martinil on õnnestunud saavutada läbimurre valdkonnas, mida on juba ammu lootusetuks tunnistatud. Kõige enam meenutab Lockheed Matrinile kuuluva Skunk Worksi labori töötajate avaldatud skeem magnetpeeglitega lineaarset plasmalõksu, mida lühiduse mõttes nimetatakse “peegelrakuks”. Võimalik, et selle projektiga seotud teadlastel õnnestus lahendada "peegelelemendi" põhiprobleem, mis on seotud ülijuhtivuse katkemisega tugevate magnetväljade mõjul ja konstruktsiooni ebapiisava pikkusega. Varem töötati selle projekti kallal saladuseloori all, kuid nüüd on see eemaldatud ning Lockheed Martin kutsub nii avalikke kui ka erapartnereid avatud koostööle.
Skunk Worksi reaktori lihtsustatud skeem
Kuid tuleb märkida, et me räägime ikkagi deuteeriumi-triitiumi reaktsioonist, mis tekitab väljundis neutronit, mida inimkond ei oska veel kasutada muul viisil kui reaktori katte neeldumise kaudu, millele järgneb termilise eraldumine. energiat klassikalise auru-vee tsüklisse. See tähendab, et kõrged rõhud, kiired turbiinid ja paraku teki sisse indutseeritud radioaktiivsus ei kao kuhugi, mistõttu tuleb plasmakambri kulunud komponendid utiliseerida. Muidugi on deuteeriumi-triitiumi tüüpi termotuumasünteesi kiirgusoht mitu suurusjärku madalam kui klassikalistel lõhustumisreaktsioonidel, kuid peaksite seda siiski meeles pidama ja mitte jätma tähelepanuta ohutusreegleid.
Loomulikult ei avalda ettevõte oma töö kohta täielikke andmeid, kuid vihjab, et räägime umbes 100 megavatise võimsusega reaktori loomisest, mille mõõtmed on umbes 2x3 meetrit, see tähendab, et see mahub hõlpsasti ühe platvormi platvormile. tavaline veoauto. Olen selles kindel Tom McGuire, kes projekti juhib.
Tom McGuire T-4 eksperimentaalse installatsiooni ees
Esimene eksperimentaalne prototüüp peaks valmima ja katsetama aasta jooksul ning käitise tööstuslikud prototüübid peaks ilmuma järgmise viie aasta jooksul. See on palju kiirem kui ITERi töötempo. Ja 10 aasta pärast, kui kõik läheb plaanipäraselt, ilmuvad seda tüüpi seeriareaktorid. Soovime McGuire’i meeskonnale edu, sest kui neil see õnnestub, on meil kõik võimalused näha selle põlvkonna elu jooksul inimkonna energiasektoris uut ajastut.
Vene teadlaste reaktsioon
riikliku uurimiskeskuse "Kurchatovi Instituut" president Jevgeni Velikhovütles intervjuus TASSile, et ei tea Ameerika ettevõtte sellistest arengutest midagi. "Ma ei tea seda, ma arvan, et see on fantaasia, ma ei tea Lockheed Martini projekte selles valdkonnas," ütles ta.
ITER-Venemaa projektibüroo (ITER on rahvusvaheline projekt eksperimentaalse termotuumareaktori loomiseks. – TASS) juhi sõnul füüsika- ja matemaatikateaduste doktor. Anatoli Krasilnikova, on Ameerika kontserni avaldused reklaamikampaania, millel pole teadusega mingit pistmist.
"Neil pole ühtegi prototüüpi, mis on töötanud aastakümneid ja Lockheed Martin võtab selle kasutusele?" ütles ta, vastates TASS-i küsimusele: "Ma arvan, et nad teevad head reklaamikampaaniat nende nimi tõelisele termotuumareaktorile. Sellel pole sellega midagi pistmist.
"Jah, neile, kes ei mõista, tundub see tõsi olevat. Suletud režiimis töid, mida inimkond vabas õhus teeb, on võimatu teha," lisas teadlane, kommenteerides teavet töö salastatuse kohta. läbi "Kas neil on erinev füüsika ja erinevad loodusseadused?"
Krasilnikovi sõnul Lockheed Martin oma avastuse üksikasju ei avalda, sest erialaseltskond paljastab ettevõtte kohe. "Nad ei nimeta installatsiooni ja niipea, kui nad ütlevad, saavad professionaalid aru, et see on PR-kampaania, sest nad käituvad niimoodi," ütles ta , see on hoopis teistsugune tegevus. Need ei ole teadusega seotud ."
Krasilnikov meenutas termotuumahübriidreaktori pilootreaktori projekti, mida arendatakse Venemaal. Nagu teatatud, võib selle ehitus alata alles 2030. aastal.
"Venemaal töötatakse praegu välja eksperimentaalse hübriidreaktori projekt. See on tuumalõhustumise põhimõttel töötava tuumareaktori ja termotuumareaktori tehnoloogiate kombinatsioon," selgitas ta Eksperimendi (etapis) saadud tulemuste põhjal on järgmine samm 2030.
Tekst
Oleg Akbarov
Tekst
Nikolai Udintsev
Eile teatas Ameerika ettevõte Lockheed Martin, et kavatseb luua kaasaskantava termotuumasünteesi reaktori. Pressiteate kohaselt on nad seni lahendamata probleemide lahendamisel teinud olulisi edusamme ning esimene täisfunktsionaalne prototüüp ilmub 2019. aastal. Maailmas, kus kõikuvad energiahinnad on nii olulised, võib sellise tehnoloogia tekkimine globaalselt muuta mitte ainult keskkonna-, vaid ka majanduslikku ja poliitilist maastikku. Look At Me selgitas välja probleemi ajaloo ja sai ka täpsemalt teada, kes on Lockheed Martin ja mida nad ette valmistavad.
Kuidas termotuumareaktsioon toimib?
Praegused tuumareaktorid kasutavad üliraskete elementide aatomituumade lagunemist, mille tulemusena tekivad kergemad ja vabaneb energia. Termotuumareaktsiooni käigus ühinevad kergemate elementide aatomite tuumad soojusliikumise kineetilise energia tõttu raskemateks. Näiteks Päike ja teised tähed töötavad samal põhimõttel.
Selle efekti saavutamiseks on vaja, et tuumad, ületades Coulombi barjääri, läheneksid kaugusele, mis on lähedal tuumade enda suurusele ja palju vähem kui aatomi suurus. Sellistes tingimustes ei suuda tuumad enam üksteist tõrjuda, mistõttu on nad sunnitud ühinema raskemaks elemendiks. Ja kui need ühinevad, vabaneb märkimisväärne kogus tugevat interaktsioonienergiat. See on reaktori toode.
Mida nad teha tahavad
Lockheed Martinis
Lockheed Martin on olnud Pentagoni peamine tarnija aastakümneid. Ta vastutab luurelennukite U-2, F-117 Nighthawki, hävitajate F-22 Raptor ja 22 muu lennuki arendamise eest. Viimastel aastatel on aga USA kaitseministeeriumilt ligikaudu 90% oma tuludest saava ettevõtte sõjaliste lepingute arv hakanud vähenema. Seetõttu hakkas Lockheed Martin huvi tundma alternatiivenergia vastu.
→ Lockheed Martin: Kompaktsünteesi uurimis- ja arendustegevus
Praegu viiakse kontrollitud termotuumareaktsioonid läbi tokamakides. või stellaraatorid. Need on torusekujulised installatsioonid, mis sisaldavad kõrge temperatuuriga plasmat (temperatuur üle miljoni kelvini) sees võimsa elektromagneti abil. Selle lähenemisviisi probleem seisneb selles, et selles etapis on saadav energia peaaegu võrdne käitise töökorras hoidmiseks kulutatava energiaga.
Peamine erinevus Lockheed Martini meeskonna kontseptsiooni ja tokamaki vahel seisneb selles et plasma sisaldub teistmoodi: torusekujuliste kambrite asemel kasutatakse ülijuhtivate mähiste komplekti. Need loovad teistsuguse magnetvälja geomeetria, mis hoiab kogu kambrit, kus reaktsioon toimub. Ja mida suurem on plasmarõhk, seda tugevam magnetväli seda hoiab.
"Meie kompaktse termotuumasünteesi reaktoritehnoloogia ühendab mitut lähenemisviisi magnetilise plasma piiramise probleemile ja võimaldab reaktori prototüübil olla 90% väiksem kui varasemad kontseptsioonid," Thomas McGuire, Skunk Works Revolutionally Technology Programsi juht. (osa Lockheed Martinist).
McGuire’i enda sõnul, kes kaitses Massachusettsi Tehnoloogiainstituudis tuumasünteesi teemal oma kraaditööd, "ühendas ta põhimõtteliselt erinevad kontseptsioonid üheks prototüübiks, täites mõlema lüngad teise eelistega." Tulemuseks on põhimõtteliselt uus toode, mille kallal tema Lockheed Martini meeskond töötab.
Kaasaskantav reaktor vajab umbes 20 kg termotuumasünteesikütust
→ Traditsioonilised reaktoridhõivavad terveid prügilaid ja neid teenindavad sajad spetsialistid
Kuigi reaktor peaks olema ehitatud nii suureks, et mahub veoauto haagisesse, peaks selle võimsusest piisama väikese linna või 80 tuhande kodu toiteks. See muundab odavat ja keskkonnasõbralikku vesinikku (deuteerium ja triitium) heeliumiks. Samal ajal vajab portatiivne reaktor aastas umbes 20 kg termotuumakütust. Selle jäätmete maht on Lockheed Martini esindajate sõnul palju väiksem kui näiteks kivisöel töötava elektrijaama käitamise jäätmed.
Ettevõte soovib 2016. aastaks ehitada kaasaskantava termotuumasünteesi reaktori prototüübi. esimesed 100 MW prototüübid 2019. aastaks ja töötavad mudelid 2024. aastaks. Seadmete laialdane levitamine on planeeritud 2045. aastaks.
Mida annab juhitav termotuumasünteesi inimkonnale?
Ökoloogiliselt
puhast energiat
Termotuumareaktsioon on palju ohutum kui tuumareaktsioon. Näiteks peetakse termotuumareaktsiooni kontrolli alt väljumist peaaegu võimatuks. Kui reaktoris juhtub avarii, on kahju keskkonnale mitu korda väiksem kui tuumareaktori avarii korral. Väärib märkimist, et deuteeriumi ja triitiumiga seotud reaktsioonid tekitavad endiselt piisavas koguses radioaktiivseid jäätmeid, kuid neil on lühike poolestusaeg. Samal ajal toimuvad paljulubavad reaktsioonid deuteeriumi ja heelium-3 abil peaaegu ilma nende moodustumiseta.
Lendamine
üle päikesesüsteemi
Lockheed Martini paigaldus – termotuumarakettmootori prototüüp (ÕUD). Seda saab paigaldada kosmoselaevale, et uurida päikesesüsteemi ja Maale kõige lähemal asuvat kosmoset. Arvatakse, et TURE suudab saavutada kiiruse 10% valguse kiirusest (umbes 30 tuhat km/s). Teoreetiliselt sellise mootori kasutegur (selle spetsiifiline impulss) vähemalt 20 korda (ja maksimaalselt 9 tuhat korda)ületab olemasolevate rakettmootorite efektiivsuse.
Peaaegu lõputu
energiaallikas
Kuna termotuumareaktor vajab töötamiseks vesinikku, saab selle jaoks kütust saada mis tahes veest. Tulevikus hakkavad nad triitiumi asemel kasutama heelium-3, mida on maa atmosfääris üsna palju ja veelgi enam (sadu tuhandeid tonne) kuu peal. Ajaga (ja piisava termotuumaenergia levikuga) ettevõtted saavad vähendada mineraalide kaevandamist, et neid olemasolevates elektrijaamades põletada.
Me ütleme, et paneme päikese kasti. Idee on ilus. Probleem on selles, et me ei tea, kuidas kasti teha.
Pierre-Gilles de Gennes
Prantsuse Nobeli preemia laureaat
Kõik elektroonikaseadmed ja masinad vajavad energiat ja inimkond kulutab seda palju. Kuid fossiilkütused hakkavad otsa saama ja alternatiivne energia ei ole veel piisavalt tõhus.
Energia saamiseks on olemas meetod, mis sobib ideaalselt kõikidele nõuetele – termotuumasüntees. Termotuumasünteesi reaktsioon (vesiniku muundamine heeliumiks ja energia vabanemine) toimub päikese käes pidevalt ja see protsess annab planeedile päikesekiirte kujul energiat. Peate seda lihtsalt Maal jäljendama, väiksemas mahus. Piisab kõrge rõhu ja väga kõrge temperatuuri (10 korda kõrgem kui Päikesel) tagamisest ning termotuumasünteesi reaktsioon käivitub. Selliste tingimuste loomiseks peate ehitama termotuumareaktori. See kasutab rohkem maakera ressursse, on turvalisem ja võimsam kui tavalised tuumaelektrijaamad. Üle 40 aasta on seda üritatud ehitada ja tehtud katseid. Viimastel aastatel õnnestus ühel prototüübil isegi saada rohkem energiat, kui kulus. Selle valdkonna kõige ambitsioonikamad projektid on toodud allpool:
Valitsuse projektid
Suurima avalikkuse tähelepanu on viimasel ajal pälvinud teine termotuumareaktori konstruktsioon – Wendelstein 7-X stellaraator (stellaraator on oma sisestruktuurilt keerulisem kui ITER, mis on tokamak). Olles kulutanud veidi üle miljardi dollari, ehitasid Saksa teadlased 2015. aastaks 9 aastaga reaktori vähendatud näidismudeli. Kui see näitab häid tulemusi, ehitatakse suurem versioon.
Prantsusmaa MegaJoule Laser on maailma võimsaim laser ja püüab arendada tuumasünteesireaktori ehitamise laserpõhist meetodit. Prantsuse installatsioon võetakse kasutusele 2018. aastal.
NIF (National Ignition Facility) ehitati USA-s 12 aasta ja 4 miljardi dollari jooksul aastaks 2012. Nad lootsid tehnoloogiat katsetada ja seejärel kohe reaktori ehitada, kuid selgus, et nagu Wikipedia teatab, on vaja märkimisväärset tööd teha, kui süsteem peaks kunagi süttima. Selle tulemusena tühistati suurejoonelised plaanid ja teadlased hakkasid laserit järk-järgult täiustama. Viimane väljakutse on tõsta energiaülekande efektiivsust 7%-lt 15%-le. Vastasel juhul võib selle sünteesi saavutamise meetodi Kongressi rahastamine lõppeda.
2015. aasta lõpus alustati Sarovis maailma võimsaima laserinstallatsiooni hoone ehitamist. See on võimsam kui praegused Ameerika ja tulevased Prantsuse omad ning võimaldab teha reaktori laserversiooni ehitamiseks vajalikke katseid. Ehituse lõpp 2020.
USA-s asuv MagLIF termotuumasünteesi laserit tunnustatakse kui tumedat hobust termotuumasünteesi saavutamise meetodite hulgas. Viimasel ajal on see meetod näidanud oodatust paremaid tulemusi, kuid võimsust tuleb siiski 1000 korda suurendada. Laser on praegu uuendamisel ja 2018. aastaks loodavad teadlased saada sama palju energiat, kui nad kulutasid. Edu korral ehitatakse suurem versioon.
Venemaa tuumafüüsika instituut katsetas visalt avatud lõksu meetodit, millest USA loobus 90ndatel. Selle tulemusena saadi näitajad, mida peeti selle meetodi puhul võimatuks. BINP teadlased usuvad, et nende paigaldus on praegu sakslaste Wendelstein 7-X tasemel (Q=0,1), kuid odavam. Nüüd ehitavad nad 3 miljardi rubla eest uut käitist
Kurtšatovi instituudi juht tuletab pidevalt meelde plaane ehitada Venemaale väike termotuumareaktor - Ignitor. Plaani järgi peaks see olema sama tõhus kui ITER, kuigi väiksem. Selle ehitamine oleks pidanud algama 3 aastat tagasi, kuid selline olukord on tüüpiline suurte teadusprojektide jaoks.
2016. aasta alguses suutis Hiina tokamak EAST saavutada temperatuuri 50 miljonit kraadi ja hoida seda 102 sekundit. Enne tohutute reaktorite ja laserite ehitamise algust olid kõik termotuumasünteesi uudised sellised. Võib arvata, et see on lihtsalt teadlastevaheline võistlus, kes suudab järjest kõrgemat temperatuuri kauem hoida. Mida kõrgem on plasma temperatuur ja mida kauem suudetakse seda hoida, seda lähemal oleme termotuumasünteesi reaktsiooni algusele. Selliseid installatsioone on maailmas kümneid, ehitatakse veel mitu () (), nii et peagi purustatakse Ida-rekord. Sisuliselt testivad need väikesed reaktorid enne ITERisse saatmist vaid seadmeid.
Lockheed Martin teatas 2015. aastal termotuumasünteesi läbimurdest, mis võimaldab neil 10 aasta jooksul ehitada väikese ja mobiilse termotuumasünteesi reaktori. Arvestades, et isegi väga suuri ja üldse mitte mobiilseid kommertsreaktoreid oodati alles 2040. aastal, suhtuti korporatsiooni teatesse skeptiliselt. Kuid ettevõttel on palju ressursse, nii et kes teab. Prototüüpi on oodata 2020. aastal.
Populaarsel Silicon Valley idufirmal Helion Energyl on oma ainulaadne plaan termotuumasünteesi saavutamiseks. Ettevõte on kogunud rohkem kui 10 miljonit dollarit ja loodab prototüübi luua 2019. aastaks.
Madala profiiliga startup Tri Alpha Energy on hiljuti saavutanud muljetavaldavaid tulemusi oma termotuumasünteesimeetodi propageerimisel (teoreetikud on välja töötanud >100 teoreetilist viisi termotuumasünteesi saavutamiseks, tokamak on lihtsalt kõige lihtsam ja populaarseim). Ettevõte kogus ka rohkem kui 100 miljonit dollarit investorite vahendeid.
Kanada idufirma General Fusion reaktoriprojekt erineb teistest veelgi, kuid arendajad on selles kindlad ja kogunud 10 aastaga üle 100 miljoni dollari, et 2020. aastaks reaktor ehitada.
Ühendkuningriigi idufirmal First light on kõige ligipääsetavam veebisait, mis loodi 2014. aastal ja teatas plaanist kasutada uusimaid teaduslikke andmeid, et saavutada tuumasünteesi madalamate kuludega.
MIT-i teadlased kirjutasid kompaktse termotuumasünteesi reaktori kirjelduse. Nad toetuvad uutele tehnoloogiatele, mis ilmusid pärast hiiglaslike tokamakide ehitamise algust, ja lubavad projektiga lõpule viia 10 aastaga. Kas neile antakse roheline tuli ehituse alustamiseks, pole veel teada. Isegi kui see heaks kiidetakse, on artikkel ajakirjas isegi varasem etapp kui käivitamine
Tuumasünteesi on võib-olla ühisrahastamiseks kõige vähem sobiv tööstusharu. Kuid just tema abiga ja ka NASA rahastamisega kavatseb Lawrenceville'i plasmafüüsika ettevõte ehitada oma reaktori prototüübi. Kõigist käimasolevatest projektidest näeb see kõige rohkem välja kelmuse moodi, aga kes teab, ehk toovad need sellesse suurejoonelisse töösse midagi kasulikku.
ITER saab olema vaid prototüüp täisväärtusliku DEMO-paigaldise – esimese kaubandusliku termotuumasünteesi reaktori – ehitamiseks. Selle käivitamine on nüüd kavandatud 2044. aastaks ja see on endiselt optimistlik prognoos.
Järgmiseks etapiks on aga plaanid. Hübriidne termotuumareaktor saab energiat nii aatomi lagunemisest (nagu tavaline tuumaelektrijaam) kui ka termotuumasünteesist. Selles konfiguratsioonis võib energiat olla 10 korda rohkem, kuid ohutus on madalam. Hiina loodab prototüübi valmis ehitada 2030. aastaks, kuid eksperdid ütlevad, et see oleks nagu katse ehitada hübriidautosid enne sisepõlemismootori leiutamist.
Alumine joon
Inimestest, kes soovivad tuua maailma uut energiaallikat, ei ole puudust. ITERi projektil on selle ulatust ja rahastamist arvestades suurim võimalus, kuid alla ei tohiks jätta ka muid meetodeid, aga ka eraprojekte. Teadlased on aastakümneid töötanud selle nimel, et termotuumasünteesi reaktsioon käima saada, ilma suurema eduta. Kuid nüüd on termotuumareaktsiooni saavutamiseks rohkem projekte kui kunagi varem. Isegi kui igaüks neist ebaõnnestub, tehakse uusi katseid. On ebatõenäoline, et me puhkame seni, kuni süütame siin Maal Päikese miniatuurse versiooni.Sildid: lisa sildid
Venemaa Teaduste Akadeemia Siberi filiaali tuumafüüsika instituudi (INP SB RAS) teadlased kavatsevad oma instituudis luua termotuumareaktori töömudeli. Sellest rääkis Sib.fm-ile projektijuht, füüsika- ja matemaatikateaduste doktor Aleksandr Ivanov.
Projekti "Tuleviku termotuumaenergia aluspõhimõtete ja tehnoloogiate arendamine" käivitamiseks said teadlased sihtfinantseeringu. Kokku on teadlastel reaktori loomiseks vaja umbes pool miljardit rubla. Instituut plaanib installatsiooni ehitada viie aastaga. Nagu teatatud, on kontrollitud termotuumasünteesi, eriti plasmafüüsikaga seotud uuringuid BINP SB RAS-is juba pikka aega tehtud.
"Siiani oleme tegelenud füüsiliste katsetega, et luua tuumareaktorite klass, mida saab kasutada termotuumasünteesi-lõhustumise reaktsioonides. Oleme selles edusamme teinud ja meie ees seisis ülesanne ehitada termotuumajaama prototüüp. Tänaseks oleme kogunud baasi ja tehnoloogia ning oleme täiesti valmis tööd alustama. See saab olema reaktori täismahus mudel, mida saab kasutada teadusuuringuteks või näiteks radioaktiivsete jäätmete töötlemiseks. Sellise kompleksi loomiseks on palju tehnoloogiaid. Need on uued ja väljakutseid pakkuvad ning nende valdamine võtab veidi aega. Kõik plasmafüüsika probleemid, mida me lahendame, on ülemaailmsele teadusringkonnale olulised, ”sõnas Ivanov.
Erinevalt tavapärasest tuumaenergiast hõlmab termotuumaenergia energia kasutamist, mis vabaneb kergetest tuumadest raskemate tuumade moodustumisel. Kütusena on ette nähtud vesiniku isotoopide – deuteeriumi ja triitiumi – kasutamine, kuid BINP SB RAS plaanib töötada ainult deuteeriumiga.
"Teeme ainult elektronide genereerimisega modelleerimiskatseid, kuid kõik reaktsiooniparameetrid vastavad tegelikele. Me ei hakka ka elektrit tootma - me ainult tõestame, et reaktsioon saab edasi minna, et plasma parameetrid on saavutatud. Rakendustehnilisi ülesandeid rakendatakse teistes reaktorites,“ rõhutas teadustöö instituudi direktori asetäitja Juri Tihhonov.
Deuteeriumiga seotud reaktsioonid on suhteliselt odavad ja suure energiasaagiga, kuid tekkides tekitavad ohtlikku neutronkiirgust.
“Olemasolevates paigaldistes on saavutatud 10 miljoni kraadine plasmatemperatuur. See on põhiparameeter, mis määrab reaktori kvaliteedi. Loodame vastloodud reaktoris plasma temperatuuri tõsta kaks või kolm korda. Sellel tasemel saame installatsiooni kasutada jõureaktori neutroni draiverina. Meie mudeli põhjal saab luua neutronivabu triitium-deuteeriumi reaktoreid. Teisisõnu, meie loodud käitised võimaldavad luua neutronivaba kütust,“ selgitas BINP SB RASi teine direktori asetäitja teadustöö alal Alexander Bondar.