Syntese av fusjon. fusjons problemer

Innovative prosjekter ved hjelp av moderne superledere i nær fremtid vil tillate å gjennomføre kontrollerte Termonukleær - så sier noen optimister. Men eksperter spår at den praktiske anvendelsen vil ta flere tiår.

Hvorfor er det så vanskelig?

Fusjonsenergi er ansett som en potensiell kilde til fremtidig energi. Det er ren energi fra atom. Men hva det er og hvorfor det er så vanskelig å oppnå? For å begynne å forstå forskjellene mellom den klassiske delingen av kjernen og kjernefysisk fusjon.

Delingen av atomet er den radioaktive isotoper av uran eller plutonium - - brytes ned og omdannes til andre sterkt radioaktive isotoper, som deretter må kastes eller resirkuleres.

Termonukleær reaksjon av syntese ligger i det faktum at de to isotoper av hydrogen - deuterium og tritium - sammen inn i en enkelt enhet, som danner bare ikke-giftig helium og nøytroner uten å produsere radioaktivt avfall.

kontroll problem

Reaksjonene som forekommer i solen eller i hydrogenbombe - en syntese av fusjons, og ingeniører en vanskelig oppgave - hvordan å styre denne prosessen i et kraftverk?

Det er det som forskere jobber siden 1960-tallet. En annen eksperimentell reaktor termonukleære fusjon kalles Wendel 7-X ble lansert i nordtyske byen Greifswald. Men det er ikke ment for å skape en reaksjon - det er bare en spesiell design som blir testet (i stedet for stellarator tokamak).

høyenergi-plasma

Alle termonukleære installasjoner er et fellestrekk - en ringformet form. Den er basert på ideen om å bruke kraftige elektromagneter for å produsere et sterkt elektromagnetisk felt som har en torus form - oppblåst sykkel indre rør.

Det elektromagnetiske felt bør være så tett at når den varmes opp i en mikrobølgeovn til en million grader Celsius, bør plasma vises i midten av ringen. Hun deretter antent til fusjon kunne begynne.

demonstrasjon av

I Europa i dag gjennomført to lignende eksperimenter. En av dem er Wendelstein 7-X, som nylig genererte sin første helium plasma. En annen - ITER - er en stor eksperimentell installasjon fusjon i Sør-Frankrike, som fortsatt er under bygging og vil være klar for lansering i 2023.

Det er forventet at ITER vil være de virkelige kjernefysiske reaksjoner, men bare for en kort periode, og absolutt ikke lenger enn 60 minutter. Denne reaktoren er bare ett av mange skritt på veien for å sikre at det i praksis å gjennomføre fusjon.

Fusion reaktor: mindre og kraftigere

Nylig har flere designere annonserte opprettelsen av en ny reaktor design. Ifølge en gruppe studenter fra Massachusetts Institute of Technology, samt representanter for selskapet - produsenten av "Lockheed Martin" våpen, kan kjernefysisk fusjon utføres i lokaler som er mye kraftigere og mindre enn ITER, og de er villige til å gjøre dette i ti år.

Ideen med den nye utformingen er å benytte elektromagneter av moderne høytemperatur-superledere, som viser deres egenskaper når de avkjøles med flytende nitrogen i stedet for den vanlige, som krever flytende helium. Ny og mer fleksibel teknologi vil fullstendig endre utformingen av reaktoren.

Klaus Hash ansvarlig for kjernefysisk fusjon teknologi ved Teknologisk Institutt for Karlsruhe i sørvest Tyskland, er skeptisk. Den støtter bruk av nye høytemperatur-superledere for nye reaktorer. Men, sa han, til å utvikle noe på datamaskinen, tar hensyn til de fysiske lover er ikke nok. Det er nødvendig å ta hensyn til de utfordringene som oppstår i sette ideene ut i praksis.

science fiction

Ifølge Hash viser modellen MIT-studenter bare muligheten for prosjektet. Men faktisk er det mye science fiction. Prosjektet forutsetter at de alvorlige tekniske problemer er løst fusjon. Men moderne vitenskap har ingen anelse om hvordan du kan løse dem.

Et slikt problem er ideen om demonterbare spoler. For å komme på innsiden av ringen, avgrense plasmaet i MIT-tegning elektromagneter kan demonteres.

Det ville være svært nyttig, fordi det ville være mulig å ha tilgang til objektene i det interne systemet og for å erstatte dem. Men i virkeligheten superledere laget av keramisk materiale. Hundrevis av dem har til å være sammen sofistikert måte, for å danne riktig magnetfelt. Og det er en mer grunnleggende problem: sammenhengen mellom dem er ikke så enkelt som kobberkabeltilkobling. Ingen har tenkt på begreper som vil bidra til å løse disse problemene.

for varmt

Heat er også et problem. Fusjons plasma kjernetemperaturen har nådd omkring 150 millioner grader Celsius. Denne ekstreme varmen holder seg på plass - midt i sentrum av ionisert gass. Men selv rundt det fremdeles meget varmt - fra 500 til 700 grader i reaktorkjernen, det indre lag er et metall rør, som vil bli "avspilt" Tritium er nødvendig for kjernefusjon inntraff.

ITER er et enda større problem - det såkalte spørsmålet om makt. Denne delen av systemet, som er levert fra synteseprosessen anvendt brensel, for det meste helium. Den første metallkomponent, i hvilken den varme gass synker, kalt "avgreningsinnretningen". Det kan oppvarmes over 2000 ° C.

fangere problem

Til planten kan tåle slike temperaturer, er ingeniører prøver å bruke et metall wolfram, som brukes i den gammeldagse glødepærer. wolfram smeltetemperatur på omtrent 3000 °. Men det er andre begrensninger.

ITER det kan gjøres, fordi varme det ikke skjer hele tiden. Det antas at reaktoren vil operere bare 1-3% av tiden. Men dette er ikke et alternativ for kraftverket, som skal operere på en 24/7 basis. Og hvis noen hevder å være i stand til å bygge en mindre reaktor med den samme kraften som ITER, kan vi trygt si at han har ingen løsninger fangere problemer.

Kraftverket i løpet av noen tiår

Men forskerne er optimistisk med tanke på utviklingen av fusjonsreaktorer, men det vil ikke være så rask som noen spår entusiaster.

ITER er å vise at kontrollert Termonukleær kan faktisk produsere mer energi enn det som er brukt ved oppvarming av plasmaet. Det neste trinnet er konstruksjonen av en helt ny hybrid demonstrasjonsanlegg, som faktisk vil generere elektrisitet.

Ingeniører arbeider nå med sitt design. De må lære av ITER, som er planlagt for lansering i 2023 Tatt i betraktning den tiden som kreves for design, planlegging og bygging, virker det usannsynlig at den første fusjonskraftverk vil bli startet mye tidligere enn midten av XXI århundre.

Rossi kald fusjon

I 2014, den uavhengige testen reaktor E-Cat konkluderte med at anordningen i 32 dager ga en gjennomsnittlig utgangseffekt på 2800 W ved en forbrukte 900 watt. Dette er mer enn i stand til å identifisere en hvilken som helst kjemisk reaksjon. Resultatet tyder på enten et gjennombrudd i kjernefysisk fusjon eller en regelrett svindel. Rapporten skuffet skeptikere som tviler på om testen var virkelig uavhengig og foreslo en mulig forfalskning av testresultater. Andre gjør klarlegging av "hemmelige ingredienser" som tillater fusjon Rossi til å reprodusere denne teknologien.

Rossi - en kjeltring?

Andrea impozanten. Han utgir en erklæring til verden på den unike engelsk i kommentarfeltet på nettsiden deres, pretentiously kalt "Journal of Nuclear Physics". Men hans tidligere mislykkede forsøk inkludert den italienske avfall konverteringsprosjektet i drivstoff og en termoelektrisk generator. Petroldragon, avfallshåndtering prosjektet i energikilden, har mislyktes delvis fordi ulovlig dumping av avfall styres av italiensk organisert kriminalitet, som åpnet en straffesak mot ham for brudd på avfallsforskriftene. Han skapte også en termoelektrisk anordning for Corps of Engineers US Army, men under testing gadget produsert bare en del av den erklærte kapasitet.

Mange stoler ikke på Russland, og sjefsredaktør for New Energy Times bare kalte ham en kriminell, bak som en rekke mislykkede makt søkelys.

uavhengig verifikasjon

Rossi har inngått en kontrakt med det amerikanske selskapet Industrial Heat å gjennomføre årlig testing av gradert 1 megawatt installasjon av kald fusjon. Apparatet var en container, pakket i tiere E-Cat. Forsøket måtte bli overvåket av en tredjepart, noe som ville være i stand til å bekrefte at er faktisk tilfelle av varmeutvikling. Rossi forteller at han tilbrakte mesteparten av fjoråret, nesten som bor i en container, og så driften i mer enn 16 timer om dagen for å bevise den kommersielle levedyktighet av E-Cat.

Testen ble avsluttet i mars. Tilhengere av Rossi ser frem til observatørrapporter, i håp om å rettferdiggjøre sin helt. Men til slutt fikk de en rettssak.

prøve

I sin uttalelse til retten av Florida Rossi hevder at testen var vellykket og uavhengig voldgifts bekreftet at E-Cat reaktor produserer seks ganger mer energi enn det forbruker. Han hevdet også at selskapet Industrial Heat gikk med på å betale ham $ 100000000-11500000 forhånd etter en 24-timers test (angivelig for lisensrettighetene til selskapet kunne selge denne teknologien i USA) og en annen 89 millioner etter vellykket gjennomføring av den utvidede testen i løpet av 350 dager. Russland beskylder IH i å gjennomføre "uredelig ordningen", der formålet var tyveri av sin intellektuelle eiendom. Han anklaget også selskap av underslag av reaktor E-Cat, ulovlig kopiering av innovative teknologier og produkter, funksjoner og strukturer og ulovlig forsøk på å få patent på sin intellektuelle eiendom.

gullgruve

Andre steder Rossi hevder at på bakgrunn av en av hans demonstrasjoner selskap IH mottatt fra investorer på $ 50-60 millioner og 200 millioner kroner fra Kina etter å ha spilt med kinesiske myndigheter et høyere nivå tjenestemenn. Hvis dette er sant, på spill er mye mer enn hundre millioner dollar. Industrial Heat avvist disse påstandene som grunnløse og har til hensikt å aktivt forsvare. Enda viktigere, sier hun, at "i mer enn tre år arbeidet med bekreftelse av resultatene, som angivelig gjorde Rossi og hans E-Cat-teknologi, alt til ingen nytte."

IH ikke tror på effektiviteten av E-Cat, og New Energy Times Magazine ser ingen grunn til å tvile på dette. I juni 2011-utgaven av den representant besøkt han Italia, Rossi intervjuet og filmet en demonstrasjon av hans E-Kat. Etter en dag, fortalte han om sine alvorlige bekymringer om hvordan de termiske effektmålinger. Etter 6 dager, journalisten postet sin video på YouTube. Eksperter fra hele verden sendte ham analyser, som ble publisert i juli. Det ble klart at det var en spøk.

eksperimentell bekreftelse

Likevel, en rekke forskere - Aleksandru Parhomovu av de russiske Peoples' Friendship University og prosjektminnet Martina Fleyshmana (MFPM) - klart å reprodusere kald fusjon Rossi. MFPM rapport kalt "The End av karbontiden er nær." Grunnen for en slik beundring var oppdagelsen av gammaglimt, som ikke kan forklares med unntak av fusjonsreaksjonen. Ifølge forskerne, fra Russland er akkurat hva han sier.

Levedyktig oppskrift utendørs kald kjernefysisk fusjon energi kan føre til "Gold Rush". alternative metoder som vil omgå patent på Russland og la den på siden av et bildesøk-dollar energibransjen kan bli funnet.

Så, kanskje, Rossi ville ha foretrukket å unngå denne bekreftelsen.