Synteze fan kearnfúzje. fusion problemen

Ynnovative projekten mei help fan moderne superconductors de kommende tiid sil tastean te fieren út kontrolearre thermonuclear fusion - sa sizze guon optimists. Lykwols, saakkundigen foarsizze dat de praktyske tapassing sille nimme inkele tsientallen jierren.

Wêrom is it sa dreech?

Fusion enerzjy wurdt beskôge as in mooglike boarne fan takomstige enerzjy. It is klearebare enerzjy fan it atoom. Mar wat it is en wêrom is it sa dreech te realisearjen? Om begjinne te begripen fan de ferskillen tusken de klassike ôfdieling fan de kearn en kearnfúzje.

De ferdieling fan it atoom is dat radioaktive isotopen - uranium of plutoanium - wurde ôfbrutsen en omsetten nei oare tige radioaktive isotopen, dat moat dan wurde ôffierd of recycled.

De reaksje fan thermonuclear fusion is dat twa isotopen wetterstof - deuterium en tritium - wurde gearfoege ta ien, dy't in net-fergiftich, en allinne helium neutroanen sûnder produsearjen fan kearnôffal.

control probleem

De reaksjes dy't foarkomme op 'e sinne of yn' e hydrogen bom - in synteze fan 'e fúzje, en de yngenieurs in daunting taak - hoe te bestjoeren dit proses yn in macht plant?

It is dat dêr't wittenskippers wurkje sûnt de jierren 1960. In oare eksperimintele reactor thermonuclear fusion neamd Wendelstein 7-X waard lansearre yn 'e noardlike Dútske stedsje Greifswald. Dochs is net bedoeld om in reaksje - it is mar in spesjaal ûntwerp dat wurdt hifke (ynstee fan stellarator tokamak).

hege-enerzjy plasma

Alle thermonuclear ynstallaasjes binne in mienskiplik skaaimerk - in ring-foarmige formulier. It is basearre op it idee fan it gebrûk fan machtige electromagnets foar produsearjen fan in sterke elektromagnetyske fjild mei in torus shape - opblaasd fyts binnenste buis.

Dit elektromagnetyske fjild moat wêze sa ticht, dat, as it wurdt ferwaarme yn in magnetron oan in miljoen graden centigrade, it plasma ferskine moatte yn it sintrum fan 'e ring. Se doe oanstutsen ta fúzje koe begjinne.

demonstraasje fan

Yn Europa, op dit stuit útfierd twa lyksoartige eksperiminten. Ien fan harren is de Wendelstein 7-X, dy't koartlyn generated syn earste helium plasma. In oare - ITER - is in grutte eksperimintele ynstallaasje fusion yn it suden fan Frankryk, dat is noch yn oanbou en sil wêze klear foar lansearring yn 2023.

It wurdt ferwachte dat ITER sil wêze it echte nukleêre reaksjes, al is it mar foar in koarte perioade fan tiid en wis net langer as 60 minuten. Dat reactor leit krekt ien fan de protte stappen op it paad om te garandearjen dat, yn de praktyk, út te dragen fusion.

Fusion reactor: lytsere en machtiger

Okkerdeis, ferskate ûntwerpers hawwe oankundige it ta stân kommen fan in nije reactor ûntwerp. Dat blykt út in groep studinten fan de Massachusetts Institute of Technology, likegoed as fertsjintwurdigers fan it bedriuw - de fabrikant fan earmen "Lockheed Martin", kearnfúzje kin útfierd yn foarsjennings dy't folle machtiger en lytser as it ITER, en binne se ree om te dwaan foar tsien jier.

It idee fan it nije ûntwerp is te brûken electromagnets fan moderne hege temperatuer superconductors, dy't eksposearje harren eigenskippen as kuolle mei floeibere stikstof yn stee fan it wenstige, dy't nedich floeiber helium. Nije, mear fleksibele technology sil hielendal feroarje it ûntwerp fan de reaktor.

Klaus Hash ferantwurdlik foar kearnfúzje technology by de technologyske Ynstitút fan Karlsruhe yn it súdwesten fan Dútslân, is skeptysk. It stipet it brûken fan nije hege-temperatuer superconductors foar nije reactor ûntwerpen. Mar, hy sei, te ûntwikkeljen wat op 'e kompjûter, rekken hâldend mei de wetten fan de natuerkunde binne net genôch. It is needsaaklik om te rekken holden mei de útdagings dy't opkomme by it oersetten ideeën yn de praktyk.

science fiction

Neffens Hash, it model MIT studinten toant allinnich de mooglikheid fan it projekt. Mar yn feite is der in soad science fiction. It projekt giet der fan út dat de earnstige technyske problemen binne oplost Fusion. Mar moderne wittenskip hat gjin idee oer hoe't oplosse se.

Ien sa'n probleem is it idee fan demountable Coils. Om te krijen binnen de ring, confining it plasma yn it MIT-model design electromagnets kinne wurde disassembled.

It soe hiel handich wêze, want it soe mooglik om tagong ta de objekten yn 'e ynterne systeem en ferfange se. Mar yn werklikheid superconductors makke fan keramische materiaal. Hûnderten fan harren moatte wurde ferweve subtyl manier, te foarmjen it krekte magnetysk fjild. En der is in basalere probleem: de ferbining tusken harren is net sa simpel as de ferbining fan koper kabels. Gjinien hat sels tocht oer begripen dy't soe helpe oplosse dizze problemen.

te hot

Waarmte is ek in probleem. De fúzje plasma kearn temperatuer berikt om 150 miljoen graden centigrade. Dit ekstreme waarmte bliuwt yn plak - rjochts yn it sintrum fan 'e ionized gas. Mar ek om it is noch hiel hjit - fan 500 oant 700 graden yn de reaktor kearn, de ynderlike laach wêzen metalen piip, dat sil "spile werom" tritium nedich foar kearnfúzje bard.

ITER is in noch grutter probleem - de saneamde kwestje fan macht. Dit part fan it systeem, dat wurdt levere út de synteze proses brûkt brânstof, meast helium. De earste metalen komponint, dêr't it waarme gas falt, neamd "divertor". It kin wêze ferwaarme boppe 2000 ° C.

divertor probleem

Om plant kin fernear sokke temperatueren, yngenieurs besykje te brûken in metalen wolfraam, brûkt yn de âlderwetske incandescent bollen. wolfraam ranen temperatuer fan likernôch 3000 graden. Mar der binne ek oare beheinings.

De ITER it kin dien wurde, omdat ferwaarming it net bart al de tiid. Oannomd wurdt dat de reaktor sil funksjonearje noch mar 1-3% fan de tiid. Mar dit is gjin opsje foar de macht plant, dy't moatte funksjonearje op in 24/7 basis. En, as immen beweart te kinnen bouwe in lytser reactor mei deselde macht as de ITER, kinne wy fol fertrouwen sizze, dat hy hat gjin oplossingen divertor problemen.

De krêft plant binnen in pear desennia

Lykwols, wittenskippers binne optimistysk oer de ûntwikkeling fan kearnfúzje reaktoaren, lykwols, dat sil net wêze sa fluch as guon foarsizze leafhawwers.

ITER is oan te toanen dat kontrolearre thermonuclear fusion kin eins produsearje mear enerzjy dan wurdt bestege oan ferwaarming fan it plasma. De folgjende stap is de bou fan in folslein nij hybride demonstraasje plant, dat soe eins generearje elektrisiteit.

Yngenieurs binne no dwaande oan syn ûntwerp. Se sille moatte leare de lessen fan it ITER, dat stiet plend foar lansearring yn 2023 Rekken hâldend mei de tiid nedich foar it ûntwerp, plenning en konstruksje, it liket ûnwierskynlik dat de earste fusion macht stasjon wurdt begûn folle earder as de midden fan de XXI ieu.

Rossi syn kâlde fusion

Yn 2014, it ûnôfhinklik test reactor E-Cat konkludearre dat it apparaat foar 32 dagen produsearre in gemiddelde output krêft fan 2800 W op in ferbrûkt 900 watt. Dit is mear as yn steat te identifisearjen gjin gemyske reaksje. It resultaat suggerearret of in trochbraak yn kearnfúzje of in regelrechte fraude. It rapport teleurgesteld skeptisy dy't twifelje oft de test wie echt selsstannich en suggerearre in mooglike ferfalsking fan test resultaten. Oaren dogge elucidation fan "geheime yngrediïnten" dat tastean de fúzje Rossi te reprodusearjen dizze technology.

Rossi - a boef?

Andrea impozanten. Hy publisearret in proklamaasje oan de wrâld op 'e unike Fryske yn de kommentaren diel fan harren webside, pretentiously neamd de "Journal of Nuclear Fysika". Mar syn foarige mislearre pogingen opnommen de Italjaanske ôffal ombou projekt yn de brânstof en in thermoelectric generator. Petroldragon, ôffal behear projekt yn de enerzjyboarne, hat mislearre mei omdat it yllegaal dumpen fan ôffal wurdt regele troch Italjaansk organisearre misdie, dy't iepene in strafsaak tsjin him foar de striid mei ôffalstoffenheffing regeljouwing. Teffens makke in thermoelectric apparaat foar it korps fan Engineers US Army, mar wylst testen fan de gadget produsearre mar in part fan 'e ferklearre fermogen.

In soad net fertrouwe Ruslân, en de haadredakteur fan de Nije Enerzjy Times krekt neamd him in misdiediger, efter dêr't in rige fan mislearre macht searchlights.

ûnôfhinklike ferifikaasje

Rossi hat tekene in kontrakt mei it Amerikaanske bedriuw Yndustryterrein Heat te fieren jierlikse testen fan Classified 1-megawatt ynstallaasje fan kjeld fusion. It apparaat wie in skipfeart bak, ynpakt yn tsientallen E-Cat. It eksperimint moast folge wurde troch in tredde partij, dat soe wêze kinne om te befêstigjen dat is yndie it gefal fan waarmte generaasje. Rossi seit dat er it grutste part fan ferline jier, hast wenje yn in bak, en seach de operaasjes foar mear as 16 oeren deis te bewizen de kommersjele leefberens fan de E-Cat.

De test einige yn maart. Supporters fan Rossi sjoch út nei waarnimmer ferslaggen, hope te rjochtfeardigje syn held. Mar yn it lêst krigen se in rjochtsaak.

Tiidrit

Yn syn ferklearring oan it hof fan Florida Rossi beweart dat de test wie súksesfol en ûnôfhinklike arbitrator befêstige dat de E-Cat reactor produsearret seis kear mear enerzjy as it verbruikt. Er ek bewearde dat it bedriuw Yndustryterrein Heat ôfpraat te betelje him 100 miljoen Amerikaanske dollars - 11,5 miljoen opmars nei in 24-oere test (allegedly foar fergunningferliening rjochten oan it bedriuw koe ferkeapje dizze technology yn 'e Feriene Steaten) en oare 89 miljoen op suksesfolle ôfrûning fan it útwreide test binnen 350 dagen. Ruslân oanklaget IH yn it fieren fan "frauduleuse skema", it doel dêrfan wie de stellerij fan syn yntellektuele eigendom. Er ek beskuldige it bedriuw fan misappropriation fan reactor E-Cat, yllegaal kopiëarjen fan ynnovative techniken en produkten, funksjes, en struktueren en yllegaal besykjen om in patint op syn yntellektuele eigendom.

goldmine

Earne oars Rossi stelt dat tsjin it dekor fan ien fan syn demonstraasjes bedriuw IH krige út ynvestearders fan $ 50-60 miljoen en 200 miljoen út Sina nei it boartsjen mei Sineeske amtners in hegere-nivo amtners. As dit is wier, op it spul is folle mear as hûndert miljoen dollar. Industrial Heat ôfwiisd dizze oanspraken as ûnbegrûne en fan doel om aktyf ferdigenje. Noch wichtiger, se seit, dat "foar mear as trije jier wurke oan de befêstiging fan de resultaten, dy't allegedly makke Rossi en syn E-Cat-technology, alles om 'e nocht."

IH leaut net yn de effisjinsje fan E-Cat, en Nije Enerzjy Times Magazine sjocht gjin reden om te twifelje dit. Yn de Juny 2011 edysje fan de fertsjintwurdiger er besocht Itaalje, Rossi ynterviewd en filme in demonstraasje fan syn E-Cat. Nei ien dei, hy fertelde oer syn earnstich soargen oer de wize wêrop de termyske macht mjittingen. Nei 6 dagen, de sjoernalist pleatst syn fideo op YouTube. Eksperts fan oer de hiele wrâld stjoerd him analyzes, dy't publisearre waarden yn july. It waard dúdlik dat it wie in hoax.

eksperimintele befestiging

Lykwols, in tal ûndersikers - Alexander Parkhomov fan it Russyske Folken 'Friendship Universiteit en it projekt ûnthâld fan Martin Fleischmann (MFPM) - slagge te reprodusearjen fan de kâlde fusion Rossi. MFPM rapport neamd "De Ein fan 'e koalstof tiidrek is tichteby." De reden foar sa'n bewûndering wie de fynst fan gamma-ray bursts, dat kin net te ferklearjen útsein troch de fúzje reaksje. Neffens de ûndersikers, út Ruslân is krekt wat er seit.

Libbensfetbere recipe outdoor kâlde kearnfúzje enerzjy kin feroarsaakje "Gold Rush". alternative metoaden dy't sil bypass it patint fan Ruslân en lit it oan 'e kant fan in multibillion-dollar enerzjy saken te finen.

Dus, miskien, Rossi soe leaver om foar te kommen dat dizze befêstiging.