Egyes optimisták szerint a modern szupravezetőket alkalmazó innovatív projektek hamarosan lehetővé teszik a szabályozott termonukleáris fúziót. A szakértők azonban azt jósolják, hogy a gyakorlati alkalmazás több évtizedet vesz igénybe.
Miért olyan nehéz?
A fúziós energiát a jövő potenciális energiaforrásának tekintik. Ez az atom tiszta energiája. De mi ez, és miért olyan nehéz elérni? Először is meg kell értenünk a különbséget a klasszikus maghasadás és a termonukleáris fúzió között.
Az atom hasadása az, amikor a radioaktív izotópok – az urán vagy a plutónium – hasadnak, és más, erősen radioaktív izotópokká alakulnak, amelyeket aztán el kell temetni vagy újrahasznosítani.
A fúziós reakció abból áll, hogy a hidrogén két izotópja - a deutérium és a trícium - egyetlen egésszé olvad össze, nem mérgező héliumot és egyetlen neutront képezve anélkül, hogy radioaktív hulladék keletkezne.
Vezérlési probléma
Reakciók arraa Napban vagy egy hidrogénbombában fordulnak elő - ez termonukleáris fúzió, és a mérnökök ijesztő feladat előtt állnak - hogyan lehet irányítani ezt a folyamatot egy erőműben?
Ezen az 1960-as évek óta dolgoznak a tudósok. Újabb kísérleti fúziós reaktor, a Wendelstein 7-X kezdte meg működését az észak-németországi Greifswald városában. Még nem úgy tervezték, hogy reakciót keltsen – ez csak egy speciális kialakítás, amelyet tesztelnek (tokamak helyett sztellarátor).
High Energy Plasma
Minden termonukleáris létesítménynek van egy közös jellemzője – a gyűrű alakú. Azon az elgondoláson alapul, hogy erős elektromágnesek segítségével tórusz alakú erős elektromágneses mezőt hozzanak létre – egy felfújt kerékpárcsőhöz.
Ennek az elektromágneses mezőnek olyan sűrűnek kell lennie, hogy mikrohullámú sütőben egymillió Celsius-fokra melegítve egy plazmának kell megjelennie a gyűrű közepén. Ezután meggyullad, hogy megkezdődhessen a fúzió.
Lehetőségek bemutatása
Európában jelenleg két ilyen kísérlet van folyamatban. Az egyik a Wendelstein 7-X, amely nemrégiben készítette el első héliumplazmáját. A másik az ITER, egy hatalmas kísérleti fúziós létesítmény Dél-Franciaországban, amely még mindig építés alatt áll, és 2023-ban áll majd üzembe.
Feltételezhető, hogy valódi nukleáris reakciók fognak végbemenni az ITER-ben, de csak benrövid ideig, de legfeljebb 60 percig. Ez a reaktor csak egy lépés a sok közül a magfúzió megvalósítása felé.
Fúziós reaktor: kisebb és erősebb
A közelmúltban több tervező új reaktortervet jelentett be. A Massachusetts Institute of Technology hallgatóinak egy csoportja, valamint a Lockheed Martin fegyvergyártó cég képviselői szerint a fúziót az ITER-nél jóval erősebb és kisebb létesítményekben is meg lehet valósítani, és tízen belül készen állnak rá. év.
Az új kialakítás ötlete, hogy az elektromágnesekben modern, magas hőmérsékletű szupravezetőket alkalmazzanak, amelyek folyékony nitrogénnel hűtve mutatják meg tulajdonságaikat, nem pedig a hagyományos, folyékony héliumot igénylő szupravezetőket. Egy új, rugalmasabb technológia lehetővé teszi a reaktor teljes újratervezését.
Klaus Hesch, aki a délnyugat-németországi Karlsruhei Technológiai Intézetben a magfúziós technológiáért felelős, szkeptikus. Támogatja az új, magas hőmérsékletű szupravezetők használatát az új reaktortervekhez. De szerinte nem elég számítógépen fejleszteni valamit, figyelembe véve a fizika törvényeit. Figyelembe kell venni az ötlet gyakorlatba ültetésekor felmerülő kihívásokat.
Sci-fi
Hesh szerint az MIT hallgatói modellje csak egy projekt lehetőségét mutatja. De valójában ez egy csomó sci-fi. Projektazt sugallja, hogy a fúzióval kapcsolatos komoly technikai problémák megoldódtak. De a modern tudománynak fogalma sincs, hogyan oldja meg ezeket.
Az egyik ilyen probléma az összecsukható tekercsek ötlete. Az elektromágnesek szétszerelhetők, hogy bejussanak a plazmát tartó gyűrűbe az MIT tervezési modelljében.
Ez nagyon hasznos lenne, mert hozzá lehet férni a belső rendszer objektumaihoz és lecserélni őket. De a valóságban a szupravezetők kerámia anyagból készülnek. Ezek közül több százat kell kifinomult módon összefonni a megfelelő mágneses tér kialakításához. És itt vannak még alapvető nehézségek: a köztük lévő kapcsolatok nem olyan egyszerűek, mint a rézkábelek csatlakozásai. Még senki sem gondolt olyan koncepciókra, amelyek segíthetnének az ilyen problémák megoldásában.
Túl meleg
A magas hőmérséklet is probléma. A fúziós plazma magjában a hőmérséklet eléri a 150 millió Celsius-fokot. Ez az extrém hő a helyén marad – közvetlenül az ionizált gáz közepén. De még körülötte is nagyon meleg van - 500-700 fok a reaktorzónában, amely egy fémcső belső rétege, amelyben a magfúzióhoz szükséges trícium "reprodukálódik"
A fúziós reaktornak van egy még nagyobb problémája – az úgynevezett teljesítményleadás. A rendszernek ez az a része, amely a fúziós folyamatból kapja a használt üzemanyagot, főként héliumot. Elsőazokat a fém alkatrészeket, amelyekbe a forró gáz belép, "elterelőknek" nevezik. 2000°C fölé is felmelegszik.
Divertor probléma
Annak érdekében, hogy az üzem ellenálljon ezeknek a hőmérsékleteknek, a mérnökök a régimódi izzólámpákban használt fém wolframot próbálják felhasználni. A wolfram olvadáspontja körülbelül 3000 fok. De vannak más korlátozások is.
Az ITER-ben ezt meg lehet tenni, mert a fűtés nem történik folyamatosan benne. Feltételezhető, hogy a reaktor az időnek csak 1-3%-ában fog működni. De ez nem lehetséges egy olyan erőműnél, amelynek 24/7-ben kell működnie. És ha valaki azt állítja, hogy képes egy kisebb, az ITER-rel azonos teljesítményű reaktort építeni, akkor nyugodtan mondhatja, hogy nincs megoldása az eltérítő problémára.
Erőmű néhány évtizeden belül
A tudósok mindazonáltal optimisták a termonukleáris reaktorok fejlesztését illetően, azonban ez nem lesz olyan gyors, mint azt egyes rajongók jósolják.
Az ITER-nek meg kell mutatnia, hogy a szabályozott fúzió valójában több energiát tud termelni, mint amennyit a plazma melegítésére fordítanak. A következő lépés egy vadonatúj hibrid demonstrációs erőmű építése, amely ténylegesen villamos energiát termel.
A mérnökök már dolgoznak a tervezésén. Tanulniuk kell a 2023-ban induló ITER-től. A tervezés, tervezés és kivitelezés időigényét figyelembe véve úgy tűnik,nem valószínű, hogy az első fúziós erőművet sokkal korábban indítják, mint a 21. század közepén.
Rossi Cold Fusion
2014-ben az E-Cat reaktor független tesztje arra a következtetésre jutott, hogy az eszköz átlagosan 2800 watt teljesítményt produkált 32 nap alatt 900 watt fogyasztással. Ez több, mint amit bármely kémiai reakció képes elkülöníteni. Az eredmény vagy áttörésről szól a termonukleáris fúzióban, vagy pedig nyílt csalásról. A jelentés csalódást okozott a szkeptikusoknak, akik kételkednek abban, hogy a teszt valóban független volt-e, és a vizsgálati eredmények esetleges meghamisítására utalnak. Mások azzal voltak elfoglalva, hogy kitalálják azokat a „titkos összetevőket”, amelyek lehetővé teszik Rossi fúziója számára a technológia megismétlését.
Rossi csaló?
Andrea impozáns. Egyedülálló angol nyelven publikálja a világnak szóló kiáltványokat weboldala, az előkelően Journal of Nuclear Physics megjegyzés rovatában. De korábbi sikertelen próbálkozásai között szerepelt egy olasz hulladék-üzemanyag-projekt és egy termoelektromos generátor. A Petroldragon, a hulladékból energiává alakító projekt részben azért bukott meg, mert az illegális hulladéklerakást az olasz szervezett bűnözés ellenőrzi, és a hulladékgazdálkodási előírások megsértése miatt büntetőeljárást indított ellene. Készített egy termoelektromos eszközt is az US Army Corps of Engineers számára, de a tesztelés során a kütyü a bejelentett teljesítménynek csak a töredékét produkálta.
Sokan nem bíznak Rossiban, és a New Energy Times főszerkesztője egyenesen bűnözőnek nevezte, aki mögött egy sor sikertelen energiaprojekt áll.
Független ellenőrzés
Rossi szerződést írt alá az amerikai Industrial Heat céggel egy 1 MW-os hidegfúziós erőmű egy éves titkos tesztjének elvégzésére. Az eszköz egy szállítókonténer volt, amelybe több tucat E-Cat volt. A kísérletet egy harmadik félnek kellett irányítania, aki meg tudta erősíteni, hogy valóban hőtermelés zajlik. Rossi azt állítja, hogy az elmúlt év nagy részét gyakorlatilag egy konténerben töltötte, és napi több mint 16 órát felügyelte a műveleteket, hogy bebizonyítsa az E-Cat kereskedelmi életképességét.
A teszt márciusban ért véget. Rossi hívei izgatottan várták a megfigyelők jelentését, remélve, hogy hősük felmentést kap. De végül pert indítottak.
Pereskedés
Egy floridai bírósági beadványban Rossi azt állítja, hogy a teszt sikeres volt, és egy független választottbíró megerősítette, hogy az E-Cat reaktor hatszor több energiát termel, mint amennyit fogyaszt. Azt is állította, hogy az Industrial Heat beleegyezett abba, hogy 100 millió dollárt fizet neki – 11,5 millió dollárt előre a 24 órás próbaidőszak után (látszólag a licencjogokért, hogy a vállalat eladhassa a technológiát az Egyesült Államokban), és további 89 millió dollárt a meghosszabbítás sikeres befejezése után. próba.350 napon belül. Rossi azzal vádolta az IH-t, hogy "csalási rendszert" működtetamelynek célja szellemi tulajdonának eltulajdonítása volt. Azzal is vádolta a céget, hogy visszaélt E-Cat reaktorokkal, illegálisan másol innovatív technológiákat és termékeket, funkcionalitást és dizájnt, valamint visszaélt a szellemi tulajdonára vonatkozó szabadalommal.
Aranybánya
Máshol Rossi azt állítja, hogy az egyik demonstrációján az IH 50-60 millió dollárt kapott a befektetőktől, és további 200 millió dollárt Kínától, miután ismétlésben részt vett a vezető kínai tisztviselők. Ha ez igaz, akkor több mint százmillió dollár forog kockán. Az Industrial Heat ezeket az állításokat alaptalannak minősítette, és aktívan védekezni fog. Ennél is fontosabb, hogy azt állítja, hogy "több mint három évig dolgozott azon eredmények megerősítésén, amelyeket Rossi állítólag az E-Cat technológiájával ért el, de sikertelenül."
IH nem hisz az E-Catben, és a New Energy Times nem lát okot kétségbe vonni. 2011 júniusában a kiadvány képviselője Olaszországba látogatott, interjút készített Rossival, és lefilmezte az E-Cat bemutatóját. Egy nappal később komoly aggodalmairól számolt be a hőteljesítmény mérési módszerével kapcsolatban. 6 nap elteltével az újságíró feltette videóját a YouTube-ra. Szakértők a világ minden tájáról küldtek neki elemzéseket, amelyek júliusban jelentek meg. Világossá vált, hogy ez átverés.
Kísérleti megerősítés
Azonban számos kutató – Alexander Parkhomov, az oroszországi Népek Barátság Egyeteme és a Martin Fleishman Memorial Project (MFPM) –sikerült reprodukálnia Oroszország hideg termonukleáris fúzióját. Az MFPM-jelentés a „Közel a szén-dioxid-korszak vége” címet viselte. Az ilyen csodálat oka a gamma-sugárzás kitörésének felfedezése volt, amely nem magyarázható másként, mint egy termonukleáris reakcióval. A kutatók szerint Rossi pontosan azt mondja, amit mond.
A hidegfúzió életképes, nyitott receptje energia-aranylázat válthat ki. Alternatív módszereket is találhatunk Rossi szabadalmainak megkerülésére, és távol tarthatjuk őt a több milliárd dolláros energiabiznisztől.
Tehát Rossi talán inkább elkerülné ezt a megerősítést.
