Jurutera Sepanyol telah membangunkan prototaip reaktor gabungan mesra alam dengan kurungan plasma inersia, yang berdasarkan gabungan nuklear dan bukannya pembelahan nuklear. Ia didakwa bahawa ciptaan itu akan membolehkan penjimatan ketara pada bahan api dan mengelakkan pencemaran alam sekitar.
Profesor di Universiti Politeknik Madrid, José González Diez, telah mempatenkan reaktor yang menggunakan isotop hidrogen sebagai bahan api, yang boleh diasingkan daripada air, yang membolehkan penjimatan yang ketara dalam pengeluaran tenaga elektrik. Sintesis dalam reaktor berlaku menggunakan sinaran laser 1000 MW.
Pelaburan nuklear telah dikaji selama bertahun-tahun untuk menyediakan alternatif kepada pembelahan nuklear dari segi keselamatan dan faedah kewangan. Walau bagaimanapun, hari ini tidak ada satu reaktor gabungan untuk penghasilan tenaga elektrik voltan tinggi yang berterusan. Contoh reaktor termonuklear semula jadi ialah Matahari, di dalamnya plasma yang dipanaskan kepada suhu yang sangat besar disimpan dalam keadaan berketumpatan tinggi.
Sebagai sebahagian daripada projek Fusion Power, Gonzalez Diez mencipta prototaip reaktor gabungan dengan kurungan plasma inersia. Ruang sintesis reaktor boleh menyesuaikan diri dengan jenis bahan api yang digunakan. Tindak balas yang mungkin secara teori boleh menjadi deuterium-tritium, deuterium-deuterium, atau hidrogen-hidrogen.
Dimensi ruang, serta bentuknya, boleh disesuaikan bergantung pada jenis bahan api. Di samping itu, adalah mungkin untuk menukar bentuk peralatan luaran dan dalaman, jenis penyejuk, dsb.
Menurut Boris Boyarshinov, calon sains fizikal dan matematik, projek untuk mencipta reaktor termonuklear telah dilaksanakan selama empat puluh tahun.
"Sejak tahun 70-an, masalah pelakuran termonuklear terkawal telah menjadi akut, tetapi setakat ini banyak percubaan untuk mencipta reaktor termonuklear tidak berjaya. Kerja pada ciptaannya masih dijalankan dan, kemungkinan besar, tidak lama lagi akan dinobatkan dengan kejayaan,” kata Encik Boyarshinov.
Ketua program tenaga Greenpeace Russia, Vladimir Chuprov, ragu-ragu tentang idea menggunakan gabungan termonuklear.
“Ini jauh daripada proses yang selamat. Jika anda meletakkan "selimut" uranium-238 di sebelah reaktor termonuklear, maka semua neutron akan diserap oleh cengkerang ini dan uranium-238 akan ditukar menjadi plutonium-239 dan 240. Dari sudut ekonomi, walaupun jika gabungan termonuklear boleh direalisasikan dan dimasukkan ke dalam operasi komersial, kosnya adalah sedemikian rupa sehingga tidak setiap negara mampu membelinya, jika hanya kerana kakitangan yang sangat cekap diperlukan untuk menjalankan proses ini,” kata pakar ekologi itu.
Menurutnya, kerumitan dan kos tinggi teknologi ini menjadi batu penghalang bahawa mana-mana projek akan tersandung, walaupun ia berlaku di peringkat teknikal. “Tetapi walaupun berjaya, kapasiti pemasangan maksimum stesen gabungan menjelang akhir abad ini ialah 100 GW, iaitu kira-kira 2% daripada keperluan manusia. Akibatnya, pelakuran termonuklear tidak menyelesaikan masalah global,” kata Encik Chuprov pasti.
Minggu ini terdapat laporan sensasi tentang kejayaan dalam penggunaan praktikal teknologi gabungan termonuklear terkawal. Menurut penyelidik, reaktor termonuklear boleh menjadi agak padat. Ini menjadikan ia sesuai untuk digunakan di kapal, kapal terbang, bandar kecil dan juga stesen angkasa lepas.
Reaktor gabungan sejuk disahkan
Pada 8 Oktober 2014, penyelidik bebas dari Itali dan Sweden menyelesaikan pengesahan yang dibuat Andrea Rossi Peranti E-CAT untuk menjana elektrik berdasarkan reaktor gabungan sejuk. Pada bulan April-Mac tahun ini, enam profesor menghabiskan 32 hari mengkaji operasi penjana dan mengukur semua parameter yang mungkin, dan kemudian menghabiskan enam bulan memproses hasilnya. Laporan diterbitkan berdasarkan hasil pemeriksaan.
Pemasangan termasuk dari 52 hingga 100 atau lebih "modul" E-Cat individu, setiap satunya terdiri daripada 3 reaktor gabungan sejuk dalaman yang kecil. Semua modul dipasang di dalam bekas keluli biasa (dimensi 5m × 2.6m × 2.6m), yang boleh dipasang di mana-mana sahaja. Penghantaran melalui darat, laut atau udara adalah mungkin.
Menurut laporan suruhanjaya itu, penjana E-SAT memang menghasilkan sejumlah besar haba - selama 32 hari ia menghasilkan lebih daripada 1.5 megawatt-jam tenaga. Dalam peranti itu sendiri, komposisi isotop bahan "mudah terbakar" berubah, iaitu, tindak balas nuklear berlaku.
Walau bagaimanapun, tidak seperti reaktor pembelahan nuklear yang biasa digunakan, reaktor gabungan sejuk E-Cat tidak menggunakan bahan radioaktif, membebaskan pelepasan radioaktif ke alam sekitar, tidak menghasilkan sisa nuklear, dan tidak membawa potensi bahaya mencairkan cangkang atau teras reaktor. Pemasangan menggunakan sejumlah kecil nikel dan hidrogen sebagai bahan api.
Demonstrasi awam pertama E-SAT berlaku pada Januari 2011. Kemudian dia menghadapi penafian dan kejahilan sepenuhnya oleh kalangan akademik. Kecurigaan terhadap pemalsuan disokong oleh beberapa pertimbangan: pertama, Rossi bukanlah seorang saintis, tetapi seorang jurutera yang lulus dari universiti terkemuka; kedua, dia diikuti oleh jejak pendakwaan untuk projek yang tidak berjaya, dan ketiga, dia sendiri tidak dapat menjelaskan dari sudut pandangan saintifik apa yang berlaku dalam reaktornya.
Agensi Paten Itali memberikan paten untuk ciptaan Andrea Rossi selepas peperiksaan rasmi (bukan teknikal), dan permohonan paten antarabangsa menerima penarikan awal negatif kerana kemungkinan "percanggahan dengan undang-undang fizik dan teori yang diterima umum", dan oleh itu. permohonan itu perlu ditambah dengan bukti eksperimen atau justifikasi teori yang kukuh berdasarkan teori saintifik moden.
Kemudian beberapa siri saringan dan ujian lain berlaku, di mana Rossi tidak dapat disabitkan dengan penipuan. Dalam ujian terakhir pada Mac-April tahun ini, seperti yang dinyatakan, semua kemungkinan komen telah diambil kira.
Para profesor menyimpulkan laporan itu dengan berkata, "Sudah tentu tidak memuaskan bahawa keputusan ini masih kekurangan penjelasan teori yang meyakinkan, tetapi keputusan eksperimen tidak boleh ditolak atau diabaikan hanya kerana kekurangan pemahaman teori."
Hampir dua tahun tidak jelas di mana Rossi hilang. Penentang gabungan sejuk bergembira. Pada pendapat mereka, penipu itu gagal di tempat yang sepatutnya. Mereka memberi jaminan bahawa Andrea Rossi tidak mengetahui asas fizik teori dan ditakdirkan untuk gagal kerana kejahilannya yang luar biasa, kata ketua Pusat Penyelidikan Ekonomi di IGSO Vasily Koltashov. - Saya masih ingat bagaimana pada tahun 2013, di Forum Ekonomi Antarabangsa St. Petersburg, di bawah samaran seorang wartawan, saya bertanya kepada Presiden Akademi Sains Rusia, Vladimir Fortov, apa yang dia fikirkan tentang prospek transmutasi nuklear sejuk dan kerja Rusia . Fortov menjawab bahawa semua ini tidak patut diberi perhatian dan tidak mempunyai prospek, dan hanya tenaga nuklear tradisional yang memilikinya. Ternyata semuanya berbeza sama sekali. Segala-galanya ternyata seperti yang kami ramalkan dalam laporan "Revolusi Tenaga: Masalah dan Prospek Tenaga Dunia". Industri tenaga lama perlu mati dan tiada "revolusi syal" akan menyelamatkannya. Dengan pengurangan kos penjanaan elektrik, akan ada peluang untuk lonjakan dalam automasi pengeluaran dan pengenalan robot. Seluruh ekonomi dunia akan berubah. Tetapi yang pertama, nampaknya, akan menjadi Amerika Syarikat. Dan kenapa semua? Kerana mereka mempunyai sedikit pemahaman tentang fizik teori, tetapi mereka berusaha untuk mengurangkan kos pengeluaran dan meningkatkan keuntungan. Tetapi Rusia tidak akan menamatkan revolusi tenaga; semuanya baru bermula. Akan ada kejayaan lain.
Sementara itu, syarikat Amerika Lockheed Martin Corp semalam mengumumkan kejayaan teknologinya dalam bidang penggunaan praktikal teknologi gabungan termonuklear terkawal. Dalam dekad yang akan datang, ia berjanji untuk membentangkan prototaip komersial reaktor gabungan padat, dan prototaip pertama akan muncul dalam masa setahun.
Lockheed Martin Mengumumkan Kejayaan dalam Gabungan Terkawal
Gabungan termonuklear terkawal adalah Holy Grail tenaga moden. Memandangkan radiofobia yang meluas, yang sangat menghalang pembangunan teknologi nuklear klasik, ramai yang menganggap ia satu-satunya alternatif sebenar kepada bahan api fosil. Tetapi laluan ke Grail ini sangat berduri, dan baru-baru ini saintis China yang bekerja di kemudahan EAST berjaya melebihi kriteria Lawson dan memperoleh pekali hasil tenaga sekitar 1.25. Perlu diingatkan bahawa semua kejayaan utama dalam bidang mencapai gabungan termonuklear telah dicapai dalam pemasangan jenis tokamak, dan ini juga termasuk reaktor eksperimen ITER, yang sedang dibina di Kesatuan Eropah.
Beginilah rupa hati tokamak yang bekerja
Dan tokamak, sebagai tambahan kepada kelebihan yang jelas, juga mempunyai beberapa kelemahan. Yang utama ialah semua reaktor jenis ini direka bentuk untuk beroperasi dalam mod berdenyut, yang tidak begitu mudah untuk kegunaan industri dalam sektor tenaga. Satu lagi jenis reaktor, yang dipanggil "stellarator," menjanjikan hasil yang menarik, tetapi reka bentuk stellarator adalah sangat kompleks kerana topologi khas gegelung magnet dan ruang plasma itu sendiri, dan keadaan untuk menyalakan tindak balas adalah lebih ketat. Dan setiap kali kita bercakap tentang pemasangan pegun yang besar.
Salah satu pilihan konfigurasi stellarator
Tetapi nampaknya Lockheed Martin telah berjaya mencapai kejayaan di kawasan yang telah lama diiktiraf sebagai tiada harapan. Paling penting, skim yang diterbitkan oleh pekerja makmal Skunk Works, yang dimiliki oleh Lockheed Matrin, menyerupai perangkap plasma linear dengan cermin magnet, yang secara ringkasnya dipanggil "sel cermin". Ada kemungkinan bahawa saintis yang terlibat dalam projek ini berjaya menyelesaikan masalah utama "sel cermin", yang berkaitan dengan gangguan superkonduktiviti di bawah pengaruh medan magnet yang kuat dan panjang struktur yang tidak mencukupi. Sebelum ini, kerja pada projek ini dijalankan di bawah tabir rahsia, tetapi kini ia telah dialih keluar, dan Lockheed Martin menjemput kedua-dua rakan kongsi awam dan swasta untuk membuka kerjasama.
Gambar rajah ringkas reaktor Skunk Works
Tetapi perlu diingatkan bahawa kita masih bercakap tentang tindak balas deuterium-tritium, yang menghasilkan neutron pada output, yang manusia belum tahu cara menggunakannya selain daripada melalui penyerapan oleh selimut reaktor dengan pelepasan haba berikutnya. tenaga ke dalam kitaran wap-air klasik. Ini bermakna tekanan tinggi, turbin berkelajuan tinggi dan, malangnya, keradioaktifan teraruh dalam selimut tidak akan hilang, jadi komponen kebuk plasma yang dibelanjakan perlu dilupuskan. Sudah tentu, bahaya sinaran gabungan termonuklear jenis deuterium-tritium adalah beberapa urutan magnitud lebih rendah daripada tindak balas pembelahan klasik, tetapi anda harus tetap mengingatinya dan tidak mengabaikan peraturan keselamatan.
Sudah tentu, perbadanan itu tidak mendedahkan data lengkap tentang kerjanya, tetapi membayangkan bahawa kita bercakap tentang mencipta reaktor dengan kuasa kira-kira 100 megawatt dengan dimensi kira-kira 2x3 meter, iaitu, ia boleh dimuatkan dengan mudah pada platform lori biasa. Saya pasti ini Tom McGuire, yang mengetuai projek itu.
Tom McGuire di hadapan pemasangan percubaan T-4
Prototaip percubaan pertama harus dibina dan diuji dalam tempoh setahun, dan prototaip industri pemasangan dijangka muncul dalam tempoh lima tahun akan datang. Ini jauh lebih pantas daripada kadar kerja di ITER. Dan dalam 10 tahun, jika semuanya berjalan mengikut rancangan, reaktor bersiri jenis ini akan muncul. Mari kita ucapkan selamat maju jaya kepada pasukan McGuire, kerana jika mereka berjaya, maka kita berpeluang untuk melihat era baharu dalam sektor tenaga umat manusia sepanjang hayat generasi ini.
Reaksi saintis Rusia
Presiden Pusat Penyelidikan Kebangsaan "Institut Kurchatov" Evgeny Velikhov berkata dalam temu bual dengan TASS bahawa dia tidak tahu apa-apa tentang perkembangan sedemikian dalam syarikat Amerika itu. "Saya tidak tahu ini, saya fikir ia adalah fantasi saya tidak tahu tentang projek Lockheed Martin di kawasan ini," katanya "Biarkan mereka mengisytiharkannya.
Menurut ketua pejabat projek ITER-Rusia (ITER ialah projek antarabangsa untuk mencipta reaktor termonuklear eksperimen. - TASS), Doktor Sains Fizikal dan Matematik Anatoly Krasilnikova, kenyataan kebimbangan Amerika adalah kempen pengiklanan yang tidak ada kaitan dengan sains.
“Mereka tidak akan mempunyai sebarang prototaip Humanity telah bekerja selama beberapa dekad, dan Lockheed Martin akan mengambilnya dan melancarkannya?” katanya, menjawab soalan TASS nama. Kepada reaktor termonuklear sebenar Ini tiada kaitan dengannya."
"Ya, bagi mereka yang tidak faham, ini nampaknya benar adalah mustahil untuk menjalankan kerja dalam mod tertutup yang dilakukan oleh manusia secara terbuka," tambah saintis itu, mengulas mengenai maklumat tentang kerahsiaan kerja itu. dijalankan. "Adakah mereka mempunyai fizik yang berbeza dan undang-undang alam yang berbeza?"
Menurut Krasilnikov, Lockheed Martin tidak mendedahkan butiran penemuannya, kerana komuniti profesional akan segera mendedahkan syarikat itu. "Mereka tidak menamakan pemasangan itu, dan sebaik sahaja mereka berkata, para profesional akan memahami bahawa ini adalah kempen PR Mereka berkelakuan seperti ini atas sebab tertentu, kerana mereka akan didedahkan," katanya. "Ini bukan sains , ini adalah aktiviti yang sama sekali berbeza. Mereka bukan sains.” Sekurang-kurangnya saya tidak tahu mengenainya. Ini adalah kumpulan orang yang berdaya usaha yang memutuskan untuk menarik perhatian, kemudian mengambil keuntungan dalam saham.
Krasilnikov mengingatkan semula projek reaktor hibrid termonuklear perintis, yang sedang dibangunkan di Rusia. Seperti yang dilaporkan, pembinaannya mungkin bermula hanya pada 2030.
"Rusia kini sedang membangunkan projek untuk reaktor hibrid eksperimen Ia adalah gabungan teknologi reaktor nuklear yang beroperasi pada prinsip pembelahan nuklear dan reaktor termonuklear yang beroperasi pada prinsip pelakuran," jelasnya akan menjadi langkah seterusnya berdasarkan keputusan yang diperoleh pada eksperimen (peringkat) ialah 2030."
Teks
Oleg Akbarov
Teks
Nikolay Udintsev
Semalam, syarikat Amerika Lockheed Martin mengumumkan bahawa ia berhasrat untuk mencipta reaktor termonuklear mudah alih. Menurut siaran akhbar, mereka telah mencapai kemajuan yang ketara dalam menyelesaikan masalah yang belum dapat diselesaikan sehingga kini, dan prototaip berfungsi sepenuhnya pertama akan muncul pada 2019. Dalam dunia di mana harga tenaga yang turun naik sangat penting, kemunculan teknologi sedemikian boleh mengubah bukan sahaja alam sekitar, tetapi juga landskap ekonomi dan politik secara global. Look At Me mengetahui sejarah masalah itu, dan juga mengetahui dengan lebih terperinci siapa Lockheed Martin dan apa yang mereka sediakan.
Bagaimanakah tindak balas termonuklear berfungsi?
Reaktor nuklear semasa menggunakan pereputan nukleus atom unsur super berat, akibatnya yang lebih ringan terbentuk dan tenaga dibebaskan. Semasa tindak balas termonuklear, nukleus atom unsur yang lebih ringan bergabung menjadi lebih berat disebabkan oleh tenaga kinetik gerakan terma. Sebagai contoh, Matahari dan bintang lain bekerja pada prinsip yang sama.
Untuk mencapai kesan ini, adalah perlu bahawa nukleus, setelah mengatasi halangan Coulomb, mendekati pada jarak yang hampir dengan saiz nukleus itu sendiri dan lebih kecil daripada saiz atom. Dalam keadaan sedemikian, nukleus tidak lagi boleh menolak satu sama lain, jadi mereka terpaksa bergabung menjadi unsur yang lebih berat. Dan apabila mereka bergabung, sejumlah besar tenaga interaksi yang kuat dikeluarkan. Ia adalah hasil reaktor.
Apa yang mereka mahu lakukan
di Lockheed Martin
Lockheed Martin telah menjadi pembekal utama kepada Pentagon selama beberapa dekad. Dia bertanggungjawab untuk pembangunan pesawat peninjau U-2, F-117 Nighthawk, pejuang F-22 Raptor dan 22 pesawat lain. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bilangan kontrak ketenteraan untuk syarikat itu, yang menerima kira-kira 90% daripada pendapatannya daripada Jabatan Pertahanan AS, telah mula menurun. Itulah sebabnya Lockheed Martin mula berminat dengan tenaga alternatif.
→ Lockheed Martin: Penyelidikan & Pembangunan Compact Fusion
Pada masa ini, tindak balas termonuklear terkawal dijalankan dalam tokamak. atau stellarator. Ini adalah pemasangan berbentuk torus yang mengandungi plasma suhu tinggi (suhu melebihi sejuta kelvin) dalam menggunakan elektromagnet yang kuat. Masalah dengan pendekatan ini ialah pada peringkat ini tenaga yang diterima hampir sama dengan yang dibelanjakan untuk mengekalkan operasi pemasangan.
Perbezaan utama antara konsep pasukan Lockheed Martin dan tokamak ialah bahawa plasma terkandung dalam cara yang berbeza: bukannya ruang berbentuk torus, satu set gegelung superkonduktor digunakan. Mereka mencipta geometri medan magnet berbeza yang memegang seluruh ruang di mana tindak balas berlaku. Dan semakin besar tekanan plasma, semakin kuat medan magnet akan menahannya.
"Teknologi reaktor gabungan padat kami menggabungkan pelbagai pendekatan kepada masalah kurungan plasma magnetik dan membolehkan prototaip reaktor menjadi 90% lebih kecil daripada konsep terdahulu," Thomas McGuire, ketua Program Teknologi Revolusi Kerja Skunk (sebahagian daripada Lockheed Martin).
Dalam kata-kata McGuire sendiri, yang mempertahankan kerja siswazahnya di Institut Teknologi Massachusetts mengenai topik gabungan nuklear, dia "pada asasnya menggabungkan konsep yang berbeza ke dalam prototaip tunggal, mengisi jurang masing-masing dengan kelebihan yang lain." Hasilnya ialah produk yang pada asasnya baru, yang mana pasukannya di Lockheed Martin sedang berusaha.
Sebuah reaktor mudah alih memerlukan kira-kira 20 kg bahan api gabungan
→ Reaktor tradisionalmenduduki keseluruhan tapak pelupusan sampah dan diservis oleh ratusan pakar
Walaupun reaktor itu sepatutnya dibina begitu besar sehingga ia sesuai dengan treler trak, kuasanya sepatutnya cukup untuk menggerakkan sebuah bandar kecil atau 80 ribu rumah. Ia akan menukar hidrogen yang murah dan mesra alam (deuterium dan tritium) menjadi helium. Pada masa yang sama, reaktor mudah alih memerlukan kira-kira 20 kg bahan api termonuklear setiap tahun. Jumlah sisanya, menurut wakil Lockheed Martin, akan jauh lebih sedikit daripada sisa daripada, sebagai contoh, loji janakuasa arang batu.
Syarikat itu mahu membina prototaip reaktor gabungan mudah alih menjelang 2016. prototaip 100 MW pertama menjelang 2019, dan model berfungsi menjelang 2024. Pengedaran peranti yang meluas dirancang menjelang 2045.
Apakah yang akan diberikan oleh pelakuran termonuklear terkawal kepada manusia?
Secara ekologi
tenaga bersih
Tindak balas termonuklear adalah lebih selamat daripada tindak balas nuklear. Sebagai contoh, ia dianggap hampir mustahil untuk tindak balas termonuklear untuk keluar dari kawalan. Jika kemalangan berlaku di dalam reaktor, kerosakan kepada alam sekitar akan menjadi beberapa kali lebih rendah daripada kemalangan di reaktor nuklear. Perlu diingat bahawa tindak balas sedia ada yang melibatkan deuterium dan tritium masih menghasilkan jumlah sisa radioaktif yang mencukupi, tetapi ia mempunyai separuh hayat yang pendek. Pada masa yang sama, tindak balas yang menjanjikan menggunakan deuterium dan helium-3 akan berlaku hampir tanpa pembentukannya.
terbang
merentasi sistem suria
Pemasangan Lockheed Martin - prototaip enjin roket termonuklear (TIARD). Ini boleh dipasang pada kapal angkasa untuk meneroka sistem suria dan angkasa lepas yang paling hampir dengan Bumi. Adalah dipercayai bahawa TURE akan dapat mencapai kelajuan 10% daripada kelajuan cahaya (kira-kira 30 ribu km/s). Secara teorinya, kecekapan enjin sedemikian (dorongan khusus) sekurang-kurangnya 20 kali (dan maksimum 9 ribu kali) akan mengatasi kecekapan enjin roket sedia ada.
Hampir tidak berkesudahan
sumber tenaga
Memandangkan reaktor termonuklear memerlukan hidrogen untuk beroperasi, bahan api untuknya boleh diperolehi daripada sebarang air. Pada masa hadapan, helium-3 akan digunakan sebagai ganti tritium, yang cukup banyak di atmosfera bumi dan lebih-lebih lagi (ratusan ribu tan) pada Bulan. Lama kelamaan (dan dengan penyebaran tenaga termonuklear yang mencukupi) syarikat boleh mengurangkan pengekstrakan mineral untuk membakarnya di loji janakuasa sedia ada.
Kami mengatakan bahawa kami akan meletakkan matahari ke dalam kotak. Ideanya cantik. Masalahnya kami tidak tahu cara membuat kotak itu.
Pierre-Gilles de Gennes
Pemenang Nobel Perancis
Semua peranti dan mesin elektronik memerlukan tenaga dan manusia menggunakan banyaknya. Tetapi bahan api fosil semakin kehabisan, dan tenaga alternatif masih belum cukup berkesan.
Terdapat kaedah untuk mendapatkan tenaga yang sesuai dengan semua keperluan - Percantuman Termonuklear. Tindak balas pelakuran termonuklear (penukaran hidrogen kepada helium dan pembebasan tenaga) sentiasa berlaku di matahari dan proses ini memberikan tenaga planet dalam bentuk sinar suria. Anda hanya perlu menirunya di Bumi, pada skala yang lebih kecil. Ia cukup untuk memberikan tekanan tinggi dan suhu yang sangat tinggi (10 kali lebih tinggi daripada pada Matahari) dan tindak balas pelakuran akan dilancarkan. Untuk mewujudkan keadaan sedemikian, anda perlu membina reaktor termonuklear. Ia akan menggunakan lebih banyak sumber di bumi, akan menjadi lebih selamat dan lebih berkuasa daripada loji kuasa nuklear konvensional. Selama lebih daripada 40 tahun, percubaan telah dibuat untuk membinanya dan eksperimen telah dijalankan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, salah satu prototaip malah berjaya memperoleh lebih banyak tenaga daripada yang dibelanjakan. Projek yang paling bercita-cita tinggi dalam bidang ini dibentangkan di bawah:
projek kerajaan
Perhatian awam terbesar baru-baru ini telah diberikan kepada reka bentuk reaktor termonuklear lain - stellarator Wendelstein 7-X (stellarator lebih kompleks dalam struktur dalamannya daripada ITER, iaitu tokamak). Setelah membelanjakan lebih daripada $1 bilion, saintis Jerman membina model demonstrasi reaktor yang diperkecilkan dalam masa 9 tahun menjelang 2015. Jika ia menunjukkan hasil yang baik, versi yang lebih besar akan dibina.
MegaJoule Laser Perancis akan menjadi laser paling berkuasa di dunia dan akan cuba memajukan kaedah berasaskan laser untuk membina reaktor gabungan. Pemasangan Perancis dijangka akan dimulakan pada 2018.
NIF (National Ignition Facility) telah dibina di Amerika Syarikat selama 12 tahun dan 4 bilion dolar menjelang 2012. Mereka menjangka untuk menguji teknologi dan kemudian segera membina reaktor, tetapi ternyata, seperti yang dilaporkan oleh Wikipedia, kerja penting diperlukan jika sistem sentiasa mencapai penyalaan. Akibatnya, rancangan hebat telah dibatalkan dan saintis mula memperbaiki laser secara beransur-ansur. Cabaran terakhir adalah untuk meningkatkan kecekapan pemindahan tenaga daripada 7% kepada 15%. Jika tidak, pembiayaan kongres untuk kaedah mencapai sintesis ini mungkin terhenti.
Pada penghujung tahun 2015, pembinaan bermula pada bangunan untuk pemasangan laser paling berkuasa di dunia di Sarov. Ia akan menjadi lebih berkuasa daripada Amerika dan Perancis masa depan dan akan membolehkan menjalankan eksperimen yang diperlukan untuk pembinaan versi "laser" reaktor. Penyiapan pembinaan pada tahun 2020.
Terletak di Amerika Syarikat, laser gabungan MagLIF diiktiraf sebagai kuda hitam antara kaedah untuk mencapai pelakuran termonuklear. Kaedah ini baru-baru ini menunjukkan hasil yang lebih baik daripada jangkaan, tetapi kuasa masih perlu ditingkatkan dengan faktor 1000. Laser kini sedang menjalani peningkatan, dan menjelang 2018 saintis berharap untuk menerima jumlah tenaga yang sama seperti yang mereka belanjakan. Jika berjaya, versi yang lebih besar akan dibina.
Institut Fizik Nuklear Rusia secara berterusan bereksperimen dengan kaedah "perangkap terbuka", yang ditinggalkan oleh Amerika Syarikat pada tahun 90-an. Hasilnya, penunjuk telah diperolehi yang dianggap mustahil untuk kaedah ini. Para saintis BINP percaya bahawa pemasangan mereka kini berada pada tahap Wendelstein 7-X Jerman (Q=0.1), tetapi lebih murah. Sekarang mereka sedang membina pemasangan baru untuk 3 bilion rubel
Ketua Institut Kurchatov sentiasa mengingatkan rancangan untuk membina reaktor termonuklear kecil di Rusia - Ignitor. Mengikut pelan, ia sepatutnya berkesan seperti ITER, walaupun lebih kecil. Pembinaannya sepatutnya bermula 3 tahun yang lalu, tetapi keadaan ini adalah tipikal untuk projek saintifik yang besar.
Pada awal tahun 2016, tokamak Cina TIMUR berjaya mencapai suhu 50 juta darjah dan mengekalkannya selama 102 saat. Sebelum pembinaan reaktor dan laser besar bermula, semua berita tentang pelakuran termonuklear adalah seperti ini. Orang mungkin berfikir bahawa ini hanyalah persaingan di kalangan saintis untuk melihat siapa yang boleh menahan suhu yang semakin tinggi lebih lama. Semakin tinggi suhu plasma dan semakin lama ia boleh dikekalkan, semakin hampir kita dengan permulaan tindak balas pelakuran. Terdapat berpuluh-puluh pemasangan sedemikian di dunia, beberapa lagi () () sedang dibina, jadi rekod EAST akan dipecahkan tidak lama lagi. Pada dasarnya, reaktor kecil ini hanya menguji peralatan sebelum dihantar ke ITER.
Lockheed Martin mengumumkan penemuan tenaga gabungan pada 2015 yang membolehkan mereka membina reaktor gabungan kecil dan mudah alih dalam tempoh 10 tahun. Memandangkan reaktor komersil mudah alih yang sangat besar dan tidak sama sekali tidak dijangka sehingga 2040, pengumuman perbadanan itu disambut dengan keraguan. Tetapi syarikat itu mempunyai banyak sumber, jadi siapa tahu. Satu prototaip dijangka pada 2020.
Permulaan popular Lembah Silikon Helion Energy mempunyai rancangan uniknya sendiri untuk mencapai gabungan termonuklear. Syarikat itu telah mengumpul lebih daripada $10 juta dan menjangka untuk mencipta prototaip menjelang 2019.
Permulaan berprofil rendah Tri Alpha Energy baru-baru ini mencapai hasil yang mengagumkan dalam mempromosikan kaedah gabungannya (ahli teori telah membangunkan >100 cara teori untuk mencapai gabungan, tokamak adalah yang paling mudah dan paling popular). Syarikat itu juga mengumpulkan lebih daripada $100 juta dana pelabur.
Projek reaktor daripada syarikat permulaan Kanada General Fusion adalah lebih berbeza daripada yang lain, tetapi pemaju yakin dengannya dan telah mengumpulkan lebih daripada $100 juta dalam masa 10 tahun untuk membina reaktor itu menjelang 2020.
First light permulaan yang berpangkalan di UK mempunyai tapak web yang paling mudah diakses, dibentuk pada 2014, dan mengumumkan rancangan untuk menggunakan data saintifik terkini untuk menghasilkan gabungan nuklear pada kos yang lebih rendah.
Para saintis dari MIT menulis kertas yang menerangkan reaktor gabungan padat. Mereka bergantung kepada teknologi baharu yang muncul selepas pembinaan tokamak gergasi bermula dan berjanji untuk menyiapkan projek itu dalam tempoh 10 tahun. Ia belum diketahui sama ada mereka akan diberi lampu hijau untuk memulakan pembinaan. Walaupun diluluskan, artikel dalam majalah adalah peringkat yang lebih awal daripada permulaan
Gabungan nuklear mungkin merupakan industri yang paling tidak sesuai untuk crowdfunding. Tetapi dengan bantuannya dan juga dengan pembiayaan NASA bahawa syarikat Lawrenceville Plasma Physics akan membina prototaip reaktornya. Daripada semua projek yang sedang berjalan, yang ini kelihatan paling seperti penipuan, tetapi siapa tahu, mungkin mereka akan membawa sesuatu yang berguna untuk kerja hebat ini.
ITER hanya akan menjadi prototaip untuk pembinaan pemasangan DEMO sepenuhnya - reaktor gabungan komersial pertama. Pelancarannya kini dijadualkan pada 2044 dan ini masih merupakan ramalan optimistik.
Tetapi ada rancangan untuk peringkat seterusnya. Reaktor termonuklear hibrid akan menerima tenaga daripada kedua-dua pereputan atom (seperti loji kuasa nuklear konvensional) dan pelakuran. Dalam konfigurasi ini, tenaga boleh menjadi 10 kali lebih banyak, tetapi keselamatannya lebih rendah. China berharap untuk membina prototaip menjelang 2030, tetapi pakar mengatakan bahawa ia sama seperti cuba membina kereta hibrid sebelum penciptaan enjin pembakaran dalaman.
Garis bawah
Tidak ada kekurangan orang yang ingin membawa sumber tenaga baru ke dunia. Projek ITER mempunyai peluang yang paling besar, berdasarkan skala dan pembiayaannya, tetapi kaedah lain, serta projek swasta, tidak boleh didiskaunkan. Para saintis telah bekerja selama beberapa dekad untuk mendapatkan tindak balas gabungan tanpa banyak kejayaan. Tetapi kini terdapat lebih banyak projek untuk mencapai tindak balas termonuklear berbanding sebelum ini. Walaupun setiap daripada mereka gagal, percubaan baru akan dilakukan. Tidak mungkin kita akan berehat sehingga kita menyalakan versi miniatur Matahari, di Bumi.Tag: Tambah tag
Para saintis dari Institut Fizik Nuklear Cawangan Siberia Akademi Sains Rusia (INP SB RAS) berhasrat untuk mencipta model kerja reaktor termonuklear di institut mereka. Pengurus projek, Doktor Sains Fizikal dan Matematik Alexander Ivanov, memberitahu Sib.fm tentang perkara ini.
Untuk melancarkan projek "Pembangunan prinsip asas dan teknologi tenaga termonuklear masa depan," saintis menerima geran kerajaan. Secara keseluruhan, saintis memerlukan kira-kira setengah bilion rubel untuk mencipta reaktor. Institut merancang untuk membina pemasangan dalam tempoh lima tahun. Seperti yang dilaporkan, penyelidikan yang berkaitan dengan gabungan termonuklear terkawal, khususnya fizik plasma, telah dijalankan di BINP SB RAS untuk masa yang lama.
“Sehingga kini, kami telah terlibat dalam eksperimen fizikal untuk mencipta kelas reaktor nuklear yang boleh digunakan dalam tindak balas gabungan-pembelahan. Kami telah mencapai kemajuan dalam hal ini, dan kami berhadapan dengan tugas membina stesen termonuklear prototaip. Sehingga kini, kami telah mengumpulkan asas dan teknologi dan bersedia sepenuhnya untuk memulakan kerja. Ini akan menjadi model skala penuh reaktor yang boleh digunakan untuk penyelidikan atau, sebagai contoh, untuk memproses sisa radioaktif. Terdapat banyak teknologi untuk mencipta kompleks sedemikian. Mereka baharu dan mencabar serta mengambil sedikit masa untuk dikuasai. Semua masalah fizik plasma yang akan kami selesaikan adalah relevan untuk komuniti saintifik global, "kata Ivanov.
Tidak seperti tenaga nuklear konvensional, tenaga termonuklear melibatkan penggunaan tenaga yang dibebaskan semasa pembentukan nukleus yang lebih berat daripada yang ringan. Penggunaan isotop hidrogen - deuterium dan tritium - dijangkakan sebagai bahan api, tetapi BINP SB RAS merancang untuk bekerja hanya dengan deuterium.
"Kami hanya akan menjalankan eksperimen pemodelan dengan penjanaan elektron, tetapi semua parameter tindak balas akan sepadan dengan yang sebenar. Kami tidak akan menjana elektrik sama ada - kami hanya akan membuktikan bahawa tindak balas boleh diteruskan, bahawa parameter plasma telah dicapai. Tugas teknikal yang digunakan akan dilaksanakan di reaktor lain,” tegas Yuri Tikhonov, Timbalan Pengarah Institut Kerja Saintifik.
Tindak balas yang melibatkan deuterium agak murah dan mempunyai hasil tenaga yang tinggi, tetapi apabila ia berlaku, ia menghasilkan sinaran neutron yang berbahaya.
“Dalam pemasangan sedia ada, suhu plasma 10 juta darjah telah dicapai. Ini adalah parameter utama yang menentukan kualiti reaktor. Kami berharap dapat meningkatkan suhu plasma dalam reaktor yang baru dibuat sebanyak dua atau tiga kali ganda. Pada tahap ini, kami akan dapat menggunakan pemasangan sebagai pemacu neutron untuk reaktor kuasa. Berdasarkan model kami, reaktor tritium-deuterium bebas neutron boleh dibuat. Dalam erti kata lain, pemasangan yang kami buat akan memungkinkan untuk mencipta bahan api bebas neutron,” jelas Alexander Bondar, seorang lagi timbalan pengarah BINP SB RAS untuk kerja saintifik.