Xi ngħidu dwar l-għaqda?

Ir-rapporti fl-aħħar tas-sena li għaddiet dwar il-kostruzzjoni ta 'reattur tal-fużjoni minn speċjalisti Ċiniżi kienu jinstema' sensazzjonali (1). Il-midja statali Ċiniża rrapportat li l-faċilità HL-2M, li tinsab f'ċentru ta 'riċerka f'Chengdu, se tibda topera b'mod normali fl-2020. It-ton tar-rapporti tal-midja indika li l-kwistjoni tal-aċċess għall-enerġija ineżawribbli tal-fużjoni termonukleari ġiet solvuta għal dejjem.

Li tagħti ħarsa aktar mill-qrib lejn id-dettalji tgħin biex tkessaħ l-ottimiżmu.

New apparat tat-tip tokamak, b'disinn aktar avvanzat minn dawk magħrufa s'issa, għandha tiġġenera plażma b'temperaturi 'l fuq minn 200 miljun grad Celsius. Duan Xiuru, kap tal-Istitut tal-Fiżika tal-Lbiċ tal-Korporazzjoni Nukleari Nazzjonali taċ-Ċina, ħabbar dan fi stqarrija għall-istampa. L-apparat se jipprovdi appoġġ tekniku liċ-Ċiniżi li jaħdmu fuq il-proġett Reattur Sperimentali Termonukleari Internazzjonali (ITER)kif ukoll il-kostruzzjoni.

Allura naħseb li din għadha mhix rivoluzzjoni tal-enerġija, għalkemm inħoloq miċ-Ċiniżi. Reattur KHL-2M ftit għadu magħruf. Ma nafux x'inhi l-output termali proġettat ta 'dan ir-reattur jew liema livelli ta' enerġija huma meħtieġa biex titmexxa reazzjoni ta 'fużjoni nukleari fih. Ma nafux l-aktar ħaġa importanti - jekk ir-reattur tal-fużjoni Ċiniż huwiex disinn b'bilanċ pożittiv tal-enerġija, jew jekk huwiex biss reattur tal-fużjoni sperimentali ieħor li jippermetti reazzjoni tal-fużjoni, iżda fl-istess ħin jeħtieġ aktar enerġija għal " ignition” mill-enerġija li tista’ tinkiseb bħala riżultat ta’ reazzjonijiet.

Sforz internazzjonali

Iċ-Ċina, flimkien mal-Unjoni Ewropea, l-Istati Uniti, l-Indja, il-Ġappun, il-Korea t'Isfel u r-Russja, huma parteċipanti fil-programm ITER. Huwa l-aktar għali mill-proġetti ta' riċerka internazzjonali li għaddejjin bħalissa ffinanzjati mill-pajjiżi msemmija hawn fuq, li jiswa madwar US $ 20 biljun. Ġie skopert bħala riżultat ta’ kollaborazzjoni bejn il-gvernijiet ta’ Mikhail Gorbachev u Ronald Reagan matul l-era tal-Gwerra Bierda, u ħafna snin wara ġiet inkluża fi trattat iffirmat minn dawn il-pajjiżi kollha fl-2006.

2. Fis-sit tal-kostruzzjoni tat-tokamak ITER

Il-proġett ITER f'Cadarache fin-Nofsinhar ta' Franza (2) qed jiżviluppa l-akbar tokamak fid-dinja, kamra tal-plażma li trid tiġi mgħammra minn kamp manjetiku qawwi maħluq mill-elettrokalamiti. Din l-invenzjoni ġiet żviluppata mill-Unjoni Sovjetika fis-snin 50 u 60. Maniġer tal-proġett, Lavan Koblenz, ħabbret li l-organizzazzjoni għandha tirċievi l-"ewwel plażma" sa Diċembru 2025. ITER għandu jappoġġja reazzjoni termonukleari għal madwar 1 elf ruħ kull darba. sekondi, jiksbu saħħa 500-1100 MW. Għal paragun, l-akbar tokamak Brittaniku sal-lum, JET (torus Ewropew konġunt), iżomm reazzjoni għal diversi għexieren ta’ sekondi u jikseb saħħa sa 16 MW. L-enerġija f'dan ir-reattur se tiġi rilaxxata bħala sħana - mhix maħsuba biex tiġi kkonvertita f'elettriku. Il-provvista ta' enerġija mill-fużjoni lill-grid hija barra mill-kwistjoni, peress li l-proġett huwa maħsub għal skopijiet ta' riċerka biss. Fuq il-bażi tal-ITER biss se jkun possibbli li tinbena l-ġenerazzjoni futura ta’ reatturi termonukleari li jilħqu l-qawwa. 3-4 elf. MW.

Ir-raġuni ewlenija għaliex impjanti tal-enerġija tal-fużjoni xierqa għadhom ma jeżistux (minkejja aktar minn sittin sena ta 'riċerka estensiva u għalja) hija d-diffikultà li tikkontrolla u "tikkontrolla" l-imġieba tal-plażma. Madankollu, snin ta 'esperimentazzjoni taw ħafna skoperti siewja, u llum l-enerġija tal-fużjoni tidher li hija ħafna eqreb minn qatt qabel.

Żid elju-3, ħawwad u saħħan

L-ITER huwa l-fokus ewlieni tar-riċerka globali dwar il-fużjoni, iżda ħafna ċentri ta’ riċerka, kumpaniji u laboratorji militari qed jaħdmu wkoll fuq proġetti oħra ta’ fużjoni li jiddevjaw mill-approċċ klassiku.

Per eżempju, immexxija fis-snin riċenti fuq mill-Istitut tat-Teknoloġija ta’ Massachusetts esperimenti ma Tmun-3 fuq it-tokamak taw riżultati eċċitanti, inklużi żieda ta 'għaxar darbiet fl-enerġija jone tal-plażma. Ix-xjentisti li qed iwettqu esperimenti fuq it-tokamak C-Mod fl-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Massachusetts, flimkien ma' speċjalisti mill-Belġju u r-Renju Unit, żviluppaw tip ġdid ta 'fjuwil tal-fużjoni li fih tliet tipi ta' joni. Tim Alcator C-Mod (3) wettaq l-istudju lura f'Settembru 2016, iżda d-dejta minn dawn l-esperimenti ġiet analizzata biss reċentement, u żvelat żieda enormi fl-enerġija tal-plażma. Ir-riżultati kienu tant inkoraġġanti li x-xjentisti li jmexxu l-akbar laboratorju operattiv tal-fużjoni fid-dinja, JET fir-Renju Unit, iddeċidew li jirrepetu l-esperimenti. Inkiseb l-istess żieda fl-enerġija. Ir-riżultati tal-istudju ġew ippubblikati fil-ġurnal Nature Physics.

3. Alcator C-Mod tokamak fl-operazzjoni

Iċ-ċavetta biex tiżdied l-effiċjenza tal-fjuwil nukleari kienet iż-żieda ta 'traċċi ta' elju-3, iżotopi stabbli tal-elju b'newtron wieħed minflok tnejn. Il-fjuwil nukleari użat fil-metodu Alcator C qabel kien fih biss żewġ tipi ta 'jonji - dewterju u idroġenu. Id-dewterju, iżotopu stabbli tal-idroġenu b'newtron fil-qalba tiegħu (kuntrarju għall-idroġenu mingħajr newtroni), jagħmel madwar 95% tal-fjuwil. Ix-xjentisti fil-MIT Plasma Research Centre (PSFC) użaw proċess imsejjaħ tisħin fi frekwenzi tar-radju. Antenni ħdejn it-tokamak jużaw frekwenza tar-radju speċifika biex eċitati l-partiċelli, u l-mewġ huma kkalibrati biex "immiraw" joni tal-idroġenu. Minħabba li l-idroġenu jagħmel frazzjoni ċkejkna tad-densità ġenerali tal-fjuwil, il-konċentrazzjoni fuq it-tisħin ta 'frazzjoni żgħira biss tal-joni tippermetti li jinkisbu livelli ta' enerġija estremi. Sussegwentement, il-jonji tal-idroġenu stimulati jimxu lejn il-jonji tad-dewterju predominanti fit-taħlita, u l-partiċelli hekk iffurmati jidħlu fil-qoxra ta 'barra tar-reattur, u jirrilaxxaw is-sħana.

L-effiċjenza ta 'dan il-proċess tiżdied meta joni elju-3 huma miżjuda mat-taħlita f'ammont ta' inqas minn 1%. Billi kkonċentraw it-tisħin tar-radju kollu fuq ammont żgħir ta 'elju-3, ix-xjentisti għollew l-enerġija tal-joni għal megaelectronvolts (MeV).

First come - first served Ekwivalenti bir-Russu: Tiekol mistieden tard u għadam

Matul l-aħħar ftit snin, seħħew ħafna żviluppi fid-dinja tax-xogħol ta 'fużjoni nukleari kkontrollata li qajmu t-tamiet tax-xjenzati u lkoll biex finalment niksbu l-"Holy Grail" tal-enerġija.

Sinjali tajbin jinkludu, iżda mhumiex limitati għal, skoperti mid-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL). Il-mewġ tar-radju intuża b'suċċess kbir biex inaqqsu b'mod sinifikanti l-hekk imsejħa disturbi fil-plażma, li jistgħu jkunu kruċjali fil-proċess ta '"dressing up" reazzjonijiet termonukleari. L-istess grupp ta 'riċerka rrapporta f'Marzu 2019 esperiment ta' tokamak tal-litju li fih il-ħitan ta 'ġewwa tar-reattur tat-test kienu miksija bil-litju, materjal magħruf sew minn batteriji użati komunement fl-elettronika. Ix-xjentisti nnutaw li l-kisja tal-litju fuq il-ħitan tar-reattur jassorbi partiċelli tal-plażma mxerrda, u ma tħallihomx jiġu riflessi lura fis-sħaba tal-plażma u jinterferixxu mar-reazzjonijiet termonukleari.

4. Proġett ta' viżwalizzazzjoni TAE Technologies

Ix-xjentisti minn istituzzjonijiet xjentifiċi ta 'fama ewlenin saħansitra saru ottimisti b'kawtela fid-dikjarazzjonijiet tagħhom. Riċentement kien hemm ukoll żieda kbira fl-interess f'tekniki ta' sinteżi kkontrollata fis-settur privat. Fl-2018, Lockheed Martin ħabbret pjan biex tiżviluppa prototip ta 'reattur ta' fużjoni kompatt (CFR) matul l-għaxar snin li ġejjin. Jekk it-teknoloġija li l-kumpanija qed taħdem fuqha taħdem, apparat daqs trakk jista 'jipprovdi biżżejjed elettriku biex jissodisfa l-ħtiġijiet ta' apparat ta '100 pied kwadru. residenti tal-belt.

Kumpaniji u ċentri ta 'riċerka oħra qed jikkompetu biex jaraw min jista' jibni l-ewwel reattur tal-fużjoni reali, inklużi TAE Technologies u l-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Massachusetts. Anke Jeff Bezos tal-Amazon u Bill Gates tal-Microsoft reċentement saru involuti fi proġetti ta’ amalgamazzjoni. NBC News dan l-aħħar għadd sbatax-il kumpanija żgħira ddedikata biss għall-fużjoni fl-Istati Uniti. Startups bħal General Fusion jew Commonwealth Fusion Systems qed jiffokaw fuq reatturi iżgħar ibbażati fuq superkondutturi innovattivi.

Il-kunċett ta '"fużjoni kiesħa" u alternattivi għal reatturi kbar, mhux biss tokamaks, iżda wkoll l-hekk imsejħa. stellarators, b'disinn kemmxejn differenti, mibnija wkoll fil-Ġermanja. Tkompli wkoll it-tfittxija għal approċċ differenti. Eżempju ta 'dan huwa apparat imsejjaħ Niskata Z, mibnija minn xjenzati mill-Università ta’ Washington u deskritta f’waħda mill-aħħar ħarġiet tal-ġurnal Physics World. Iż-Z-pinch jaħdem billi jinqabad u jikkompressa l-plażma f'kamp manjetiku qawwi. Fl-esperiment, kien possibbli li tiġi stabbilizzata l-plażma għal 16-il mikrosekonda, u r-reazzjoni tal-fużjoni ipproċediet għal madwar terz ta 'dan iż-żmien. Id-dimostrazzjoni kienet maħsuba biex turi li l-fużjoni fuq skala żgħira hija possibbli, għalkemm ħafna xjenzati għad għandhom dubji serji dwarha.

Min-naħa tagħhom, grazzi għall-appoġġ ta 'Google u investituri oħra ffukati fuq teknoloġiji avvanzati, it-teknoloġiji TAE bbażati f'Kalifornja qed jużaw approċċ differenti minn esperimenti ta' fużjoni tipiċi. taħlita tal-fjuwil tal-borohydrude, li ntużaw biex jiżviluppaw reatturi iżgħar u orħos, inizjalment bil-għan tal-hekk imsejħa propulsjoni rokit tal-fużjoni. Reattur tal-fużjoni ċilindriku prototip (4) bi colliding beams (CBFR), li jsaħħan il-gass tal-idroġenu biex jifforma żewġ ċrieki tal-plażma. Huma jikkombinaw ma 'qatet ta' partiċelli inerti u jinżammu f'dan l-istat, li għandu jgħin biex tiżdied l-enerġija u d-durabilità tal-plażma.

Startup termonukleari oħra, General Fusion, mill-provinċja Kanadiża tal-British Columbia, hija appoġġjata minn Jeff Bezos innifsu. Fi kliem sempliċi, il-kunċett tiegħu huwa li tinjetta plażma sħuna f'ballun ta 'metall likwidu (taħlita ta' litju u ċomb) ġewwa ballun tal-azzar, wara li l-plażma tiġi kkompressata minn pistuni, simili għal magna diesel. Il-pressjoni maħluqa għandha twassal għal fużjoni termonukleari, li tirrilaxxa ammonti kbar ta 'enerġija biex tħaddem it-turbini ta' tip ġdid ta 'impjant tal-enerġija. Mike Delage, uffiċjal kap tat-teknoloġija f'General Fusion, jgħid li l-fużjoni nukleari kummerċjali tista' tiddebutta fi żmien għaxar snin.

5. Illustrazzjoni mill-privattiva termonukleari tal-US Navy.

Il-US Navy reċentement ukoll ressqet privattiva għal "apparat tal-fużjoni tal-plażma." Il-privattiva titkellem dwar kampijiet manjetiċi biex toħloq "vibrazzjoni aċċellerata" (5). L-idea hija li jinbnew reatturi tal-fużjoni żgħar biżżejjed biex ikunu portabbli. M'għandniex xi ngħidu, din l-applikazzjoni għal privattiva ntlaqgħet b'xettiċiżmu.