Sintesis fusion. masalah fusion

projek-projek inovatif menggunakan superkonduktor moden pada masa akan datang akan membolehkan untuk menjalankan dikawal termonuklear fusion - jadi katakan beberapa optimis. Walau bagaimanapun, pakar-pakar meramalkan bahawa permohonan praktikal akan mengambil masa beberapa dekad.

Mengapa begitu sukar?

tenaga gabungan dianggap sebagai sumber yang berpotensi untuk tenaga masa depan. Ia adalah tenaga tulen atom. Tetapi apa yang ia dan mengapa ia begitu sukar untuk dicapai? Untuk mula memahami perbezaan antara klasik pembahagian nukleus dan pelakuran nuklear.

Pembahagian atom adalah bahawa isotop radioaktif - uranium atau plutonium - dipecahkan dan ditukar kepada isotop sangat radioaktif yang lain, yang kemudiannya perlu dilupuskan atau dikitar semula.

tindak balas termonuklear sintesis terletak pada hakikat bahawa kedua-dua isotop hidrogen - deuterium dan tritium - bergabung menjadi satu unit tunggal, membentuk hanya helium bukan toksik dan neutron tanpa menghasilkan sisa radioaktif.

masalah kawalan

Tindak balas yang berlaku di matahari atau di bom hidrogen - sintesis fusion, dan jurutera satu tugas yang mudah - bagaimana untuk mengawal proses ini dalam loji kuasa?

Ia adalah bahawa yang mana saintis bekerja sejak tahun 1960-an. Satu lagi eksperimen reaktor termonuklear fusion dipanggil Wendelstein 7-X telah dilancarkan di bandar Jerman utara Greifswald. Namun, ia tidak bertujuan untuk mewujudkan tindak balas yang - ia hanya satu reka bentuk khas yang sedang diuji (bukan stellarator Tokamak).

plasma bertenaga tinggi

Semua pemasangan termonuklear adalah ciri yang sama - satu bentuk berbentuk cincin. Ia adalah berdasarkan kepada idea menggunakan elektromagnet yang kuat untuk menghasilkan medan elektromagnet yang kuat mempunyai bentuk torus - basikal melambung inner tiub.

Medan elektromagnet boleh jadi padat itu, apabila ia dipanaskan dalam ketuhar gelombang mikro untuk satu juta darjah centigrade, plasma yang akan muncul di tengah-tengah gelanggang. Dia kemudian dinyalakan untuk fusion boleh bermula.

demonstrasi

Di Eropah, kini menjalankan dua sama eksperimen. Salah seorang daripada mereka adalah Wendelstein 7-X, yang baru-baru dijana plasma helium pertama. Lain - ITER - adalah eksperimen gabungan pemasangan besar di selatan Perancis, yang masih dalam pembinaan dan akan siap untuk dilancarkan pada 2023.

Ia dijangka bahawa ITER akan menjadi tindak balas nuklear sebenar, walaupun hanya untuk tempoh yang singkat dan sudah tentu tidak lebih dari 60 minit. reaktor ini adalah salah satu daripada banyak langkah dalam perjalanan untuk memastikan bahawa, dalam amalan, untuk menjalankan fusion.

Fusion reaktor: lebih kecil dan lebih berkuasa

Baru-baru ini, beberapa pereka telah mengumumkan penubuhan reka bentuk reaktor baru. Menurut sekumpulan pelajar dari Massachusetts Institute of Technology, serta wakil-wakil syarikat - pengeluar senjata "Lockheed Martin", fusion boleh dijalankan dalam kemudahan yang jauh lebih kuat dan lebih kecil daripada ITER, dan mereka bersedia untuk melakukan ini selama sepuluh tahun.

Idea reka bentuk baru adalah dengan menggunakan elektromagnet superkonduktor suhu tinggi moden, yang mempamerkan sifat-sifat mereka apabila disejukkan dengan nitrogen cecair daripada yang biasa, yang memerlukan helium cecair. Baru, teknologi yang lebih fleksibel benar-benar akan menukar reka bentuk reaktor.

Klaus Hash bertanggungjawab bagi teknologi pelakuran nuklear di Institut Teknologi Karlsruhe di barat daya Jerman, ragu-ragu. Ia menyokong penggunaan superkonduktor suhu tinggi baru untuk reka bentuk reaktor baru. Tetapi, katanya, untuk membangunkan sesuatu di dalam komputer, dengan mengambil kira undang-undang fizik tidak mencukupi. Ia adalah perlu untuk mengambil kira cabaran yang timbul dalam menterjemahkan idea ke dalam amalan.

fiksyen sains

Menurut Hash, model pelajar MIT menunjukkan hanya kemungkinan projek. Tetapi banyak fiksyen sains sebenarnya ada. Projek ini menganggap bahawa masalah teknikal yang serius diselesaikan fusion. Tetapi sains moden tidak mempunyai idea tentang bagaimana untuk menyelesaikannya.

Satu masalah itu ialah idea gegelung yang boleh ditanggalkan. Dalam usaha untuk masuk ke dalam gelanggang, mengurung plasma dalam elektromagnet reka bentuk MIT-model boleh dibuka.

Ia akan menjadi sangat berguna, kerana ia akan menjadi mungkin untuk mempunyai akses kepada objek dalam sistem dalaman dan untuk menggantikan mereka. Tetapi dalam superkonduktor realiti diperbuat daripada bahan seramik. Beratus-ratus mereka perlu saling berkaitan cara yang canggih, untuk membentuk medan magnet yang betul. Dan ada masalah yang lebih asas: sambungan antara mereka tidak semudah sambungan kabel tembaga. Tiada siapa yang telah juga berfikir tentang konsep yang akan membantu untuk menyelesaikan masalah ini.

terlalu panas

Haba juga masalah. Suhu teras gabungan plasma mencapai sekitar 150 juta darjah centigrade. Ini haba yang melampau kekal di tempat - di tengah gas terion. Tetapi sekitar masih sangat panas - antara 500-700 darjah dalam bidang reaktor, yang merupakan lapisan dalam paip logam, yang akan "bermain" tritium yang diperlukan untuk pelakuran nuklear berlaku.

ITER merupakan satu masalah yang lebih besar - isu yang dipanggil kuasa. Ini sebahagian daripada sistem itu, yang dibekalkan dari bahan api proses sintesis digunakan, kebanyakannya helium. Komponen pertama logam, di mana gas panas jatuh, yang dikenali sebagai "divertor". Ia boleh dipanaskan melebihi 2000 ° C.

masalah divertor

Kepada tumbuhan boleh menahan suhu itu, jurutera cuba untuk menggunakan tungsten logam, digunakan dalam mentol pijar lama. tungsten suhu lebur kira-kira 3000 darjah. Tetapi ada batasan lain.

The ITER ia boleh dilakukan, kerana pemanasan ia tidak berlaku sepanjang masa. Ia adalah dianggap bahawa reaktor akan beroperasi hanya 1-3% daripada masa. Tetapi ini bukanlah satu pilihan untuk loji kuasa, yang sepatutnya beroperasi secara 24/7. Dan, jika seorang mengatakan, dapat membina reaktor yang lebih kecil dengan kuasa yang sama seperti yang ITER, kita boleh yakin mengatakan bahawa dia tidak mempunyai masalah penyelesaian divertor.

Loji kuasa dalam tempoh beberapa dekad

Bagaimanapun, saintis yakin mengenai pembangunan reaktor pelakuran, bagaimanapun, ia tidak akan menjadi seperti yang pesat seperti beberapa meramalkan peminat.

ITER adalah untuk menunjukkan bahawa termonuklear fusion dikawal sebenarnya boleh menghasilkan lebih banyak tenaga daripada dibelanjakan untuk pemanasan plasma. Langkah seterusnya ialah pembinaan yang sama sekali baru tumbuhan hibrid demonstrasi, yang sebenarnya akan menjana tenaga elektrik.

Jurutera kini bekerja di reka bentuk. Mereka perlu belajar pengajaran dari ITER, yang dijadualkan untuk dilancarkan pada 2023 mengambil kira masa yang diperlukan untuk reka bentuk, perancangan dan pembinaan, ia seolah-olah tidak mungkin bahawa stesen kuasa lakuran pertama akan dimulakan lebih awal daripada pertengahan abad XXI ini.

pelakuran sejuk Rossi

Pada tahun 2014, bebas ujian reaktor E-Cat itu membuat kesimpulan bahawa peranti untuk 32 hari mengeluarkan purata 2800 W output apabila dimakan 900 watt. Ini adalah lebih daripada mampu untuk mengenal pasti apa-apa tindak balas kimia. Hasilnya menunjukkan sama ada kejayaan dalam pelakuran nuklear atau penipuan secara terang-terangan. Laporan itu kecewa skeptis yang ragu-ragu sama ada ujian itu adalah benar-benar bebas dan mencadangkan satu pemalsuan mungkin keputusan ujian. Orang lain melakukan penerangan mengenai "bahan-bahan rahsia" yang membolehkan gabungan Rossi untuk mengeluarkan semula teknologi ini.

Rossi - penjahat?

Andrea impozanten. Beliau menerbitkan pengisytiharan kepada dunia dengan unik Bahasa Inggeris di bahagian komen di laman web mereka, pretentiously dipanggil "Jurnal Fizik Nuklear". Tetapi sebelum ini tidak berjaya percubaan termasuk Itali sisa penukaran projek dalam bahan api dan termoelektrik generator. Petroldragon, projek pengurusan sisa dalam sumber tenaga, telah gagal sebahagiannya kerana lambakan haram sisa dikawal oleh jenayah terancang Itali, yang membuka kes jenayah terhadapnya kerana melanggar peraturan-peraturan pelupusan sisa. Beliau juga mencipta peranti termoelektrik untuk Kor Jurutera Tentera Amerika Syarikat, tetapi semasa menguji alat yang dihasilkan hanya sebahagian daripada kapasiti yang diisytiharkan.

Ramai yang tidak percaya Rusia, dan ketua editor New Energy Times hanya memanggilnya jenayah, di belakang yang satu siri searchlights kuasa gagal.

pengesahan bebas

Rossi telah menandatangani satu kontrak dengan syarikat American Industrial Heat untuk menjalankan ujian tahunan classified pemasangan 1 megawatt pelakuran sejuk. radas adalah bekas penghantaran, Makan dalam puluhan E-Cat. percubaan itu perlu dipantau oleh pihak ketiga, yang akan dapat mengesahkan bahawa sesungguhnya adalah kes penjanaan haba. Rossi berkata dia menghabiskan sebahagian besar tahun lepas, hampir hidup di dalam bekas, dan melihat operasi untuk lebih daripada 16 jam sehari untuk membuktikan daya maju komersial E-Cat.

ujian berakhir pada bulan Mac. Penyokong Rossi sabar untuk laporan pemerhati, dengan harapan untuk mewajarkan wira beliau. Tetapi pada akhirnya mereka menerima tuntutan mahkamah.

percubaan

Dalam satu kenyataan kepada mahkamah Florida Rossi mendakwa bahawa ujian itu adalah berjaya dan penimbang tara yang bebas mengesahkan bahawa reaktor E-Cat menghasilkan lebih banyak tenaga enam kali daripada yang digunakannya. Beliau juga mendakwa bahawa syarikat Industrial Heat itu bersetuju untuk membayarnya 100 juta dolar Amerika Syarikat - 11.5 juta terlebih dahulu selepas ujian 24 jam (didakwa untuk hak-hak pelesenan untuk syarikat itu boleh menjual teknologi ini di Amerika Syarikat) dan satu lagi 89 juta apabila berjaya menyelesaikan ujian lanjutan dalam masa 350 hari. Rusia menuduh IH dalam menjalankan "skim penipuan", tujuan yang adalah kecurian harta intelek. Beliau juga menuduh syarikat penyalahgunaan reaktor E-Cat, penyalinan haram teknologi inovatif dan produk, ciri-ciri, dan struktur dan usaha haram untuk mendapatkan paten pada harta intelek.

lombong emas

Di tempat lain Rossi berhujah bahawa di tengah-tengah salah satu demonstrasi beliau syarikat IH diterima daripada pelabur untuk $ 50-60 juta dan 200 juta dari China selepas bermain dengan pegawai-pegawai Cina pegawai-pegawai peringkat tinggi. Jika ini adalah benar, yang dipertaruhkan adalah lebih daripada seratus juta dolar. Industrial Heat menolak dakwaan ini sebagai tidak berasas dan berniat untuk aktif mempertahankan. Lebih penting lagi, dia berkata, bahawa "selama lebih daripada tiga tahun bekerja di pengesahan keputusan, yang didakwa dibuat Rossi dan beliau E-Cat-teknologi, semua sia-sia."

IH tidak percaya kecekapan E-Cat, dan New Energy Times Magazine mendapati tiada sebab untuk meragui ini. Dalam edisi Jun 2011 wakil beliau melawat Itali, Rossi ditemuramah dan difilemkan demonstrasi beliau E-Cat. Selepas satu hari, dia memberitahu mengenai kebimbangan yang serius tentang cara ukuran kuasa terma. Selepas 6 hari, wartawan menyiarkan video beliau di YouTube. Pakar-pakar dari seluruh dunia menghantar beliau menganalisis, yang telah diterbitkan pada bulan Julai. Ia menjadi jelas bahawa ia adalah satu penipuan.

pengesahan eksperimen

Walau bagaimanapun, beberapa penyelidik - Aleksandru Parhomovu Universiti Persahabatan Rakyat Rusia 'dan ingatan projek Martina Fleyshmana (MFPM) - berjaya menghasilkan semula fusion sejuk Rossi. laporan MFPM dipanggil "The End of era karbon sudah dekat." Sebab untuk kekaguman itu adalah penemuan pecah gamma-ray, yang tidak dapat dijelaskan kecuali oleh tindak balas pelakuran. Menurut para penyelidik, dari Rusia adalah betul-betul apa yang dia kata.

resipi berdaya maju luar sejuk tenaga pelakuran nuklear boleh menyebabkan "Gold Rush". kaedah alternatif yang akan memintas paten Rusia dan meninggalkannya di tepi satu perniagaan tenaga berbilion dolar boleh didapati.

Jadi, mungkin, Rossi lebih suka untuk mengelakkan pengesahan ini.