Visbeidzot, Fusion sper mazus soļus pretī realitātei

Pēc trīs gadu desmitiem ilgas dārgas valdības finansētas pētniecības, kas nav spējusi radīt taustāmus sasniegumus, kodolsintēze no daudzsološa, efektīvi neierobežotas jaudas avota ir kļuvusi par kaut ko vairāk līdzīgu perforatoram.

Tomēr pagājušajā gadā tas ir sācis mainīties. Vairāki privāti finansēti uzņēmumi un nelielas universitāšu pētniecības grupas, kas izstrādā jaunus kodolsintēzes reaktoru projektus, ir sniegušas daudzsološus rezultātus, kas varētu saīsināt prototipa iekārtas izgatavošanas laiku no desmitiem līdz vairākiem gadiem. Komerciālā elektroenerģijas ražošana no kodolsintēzes vēl ir tālu, taču tagad var uztvert šāda reaktora aprises.

Tradicionālie kodolsintēzes pētījumi ir vērsti uz lielām, virtuļa formas mašīnām, ko sauc par tokamakiem, kas iedarbina spēcīgus magnētiskos laukus, lai saspiestu augstas temperatūras plazmu — lādētu daļiņu bumbiņas, kas saplūst, veidojot hēliju, izdalot lielu daudzumu enerģijas. Uzdevums ir ierobežot karsto plazmu un saglabāt to stabilu; mūsdienu kodolsintēzes reaktori, piemēram, reaktors Starptautiskais eksperimentālais kodoltermiskais reaktors (ITER) projektā Francijas dienvidos izmanto milzīgas elektromagnētu spoles, kas patērē daudz vairāk enerģijas, nekā mašīna faktiski ražo. Tiek prognozēts, ka ITER (izrunā ēdājs), kas piesaista zinātniekus un finansējumu no Ķīnas, Eiropas Savienības, Indijas, Krievijas, Japānas, Dienvidkorejas un Amerikas Savienotajām Valstīm, 2030. gados izmaksās desmitiem miljardu dolāru, lai ražotu strādājošu reaktoru. . Var būt.

Divi nesenie notikumi, kas piedāvā jaunus un ātrākus ceļus uz enerģiju ražojošiem kodolsintēzes reaktoriem, ir pamudinājuši kodolsintēzes kopienu. Uzņēmums Tri Alpha Energy, kas atrodas Foothill Rančā, Kalifornijā, augusta sākumā paziņoja, ka tai ir izdevies noturēt augstas enerģijas plazmas stabilitāti piecas milisekundes, kas ir daudz mazāk nekā acu mirkšķināšana, bet pusmūžības kodolsintēzes reakciju mērogā. , saskaņā ar tehnoloģiju direktora Mihla Binderbauera teikto.

Binderbauers saka, ka Tri Alpha izmanto augstas enerģijas daļiņu paātrinātāju, piemēram, lielo hadronu paātrinātāju, principus, lai risinātu kodolsintēzes reaktoru problēmas. Konkrēti, komanda ir izveidojusi 23 metrus garu ierīci, kas izšauj divus plazmas mākoņus viens pret otru, veidojot plazmas gredzenu. Magnētisko lauku, kas satur gredzenu kopā, ģenerē pati plazma - paņēmiens, kas pazīstams kā lauka apgrieztā konfigurācija. Plazma tiek uzturēta, iesmidzinot augstas enerģijas daļiņas no paātrinātājiem.

Binderbauers saka, ka Tri Alpha dizaina izaicinājums ir pietiekami karsts un pietiekami ilgs — plazmas stabilitāte pietiekami augstā temperatūrā, lai panāktu enerģijas pozitīvu saplūšanu. Nesenais eksperiments liecināja, ka uzņēmums, kas ir piesaistījis miljoniem dolāru finansējumu no investoriem, tostarp Goldman Sachs un Microsoft līdzdibinātāja Pola Allena ieguldījumu fonda Vulcan, ir atrisinājis pietiekami ilgušo problēmu. Nākamais galvenais izaicinājums ir padarīt plazmu pietiekami karstu. Nākamajā gadā Tri Alpha sāks veidot jaunu un jaudīgāku eksperimentālās ierīces versiju, lai pārbaudītu procesu augstākā temperatūrā.

MIT Plazmas zinātnes un kodolsintēzes centrs , grupa, kuru vada kodolzinātnes un inženierzinātņu profesors un centra direktors Deniss Miks, un absolvents Brendons Sorboms jūlijā publicēja konceptuālo projektu mašīnai ar nosaukumu ARC reaktors (pieejams, izturīgs, kompakts). ARC dizaina jaunums ir elektromagnētu raksturs, kas ierobežo plazmu. Izmantojot nesen izstrādātas, elastīgas supravadošās lentes, kas izgatavotas no retzemju bārija vara oksīda, ARC reaktors var sasniegt magnētiskos laukus ar daudz lielāku amplitūdu, tādējādi nodrošinot reaktora dizainu, kas ir daudz mazāks nekā citām tokamaka iekārtām. Pētnieki arī paredz šķidru segu, kas ieskauj plazmu, kas absorbēs neitronus bez bojājumiem un nodrošinās efektīvu siltuma apmaiņas līdzekli elektroenerģijas ražošanai.

Apkārtējā magnētiskā lauka amplitūdas palielināšana palielina plazmā saražotās kodolsintēzes jaudas daudzumu līdz ceturtajai jaudai — dramatisks pieaugums, kas dažu gadu laikā varētu radīt komerciālu prototipu, norāda Whyte.

Viņš saka, ka ir labi zināms, ka jūs varat izveidot ļoti kompaktas ierīces, ja paaugstināsit magnētisko lauku līdz ļoti augstam līmenim, taču elektromagnētiem bija jābūt vara — neviens supravadītājs nevarēja izturēt šo magnētisko lauku. Tagad uzlaboto supravadītāju lentu parādīšanās varētu nodrošināt kompaktu reaktoru, kas nepārtraukti ražo kodolsintēzi.

Publicēts Kodolsintēzes inženierija un dizains , ARC reaktora dokumentā uzsvērts, ka pagaidām tas ir tikai konceptuāls dizains. Whyte cer piesaistīt finansējumu, lai tuvāko gadu laikā izveidotu eksperimentālu iekārtu. Tikmēr privātu uzņēmumu sajūgs, tostarp ne tikai Tri Alpha, bet arī Tokamaka enerģija , kas atrodas Anglijā un Vankūverā General Fusion , strādā pie saistītiem, bet atšķirīgiem dizainiem, lai saplūšanu līdz prototipa stadijai (skatiet Jauna pieeja kodolsintēzei).

Mēs tuvojamies darba mašīnām, saka Mišels Laberžs, General Fusion dibinātājs un galvenais zinātnieks. Daudzus gadus kodolsintēzes pētniecība bija lielu valdības laboratoriju sfēra, kas paveica lielisku darbu un radīja pamatu kodolsintēzes darbībai. Taču lielas steidzamības sajūtas nebija.

Tagad steidzamība ir pieaugusi, un šie uzņēmumi testē jaunas idejas un jaunas pieejas un piesaista investīcijas, lai to paveiktu. General Fusion nesen ieguva jaunu finansējumu 27 miljonu ASV dolāru apmērā no investoru grupas, kuru vadīja Malaizijas valsts ieguldījumu fonds.

Šobrīd notiekošais ir pārdomāšana, saka Bērtons Rihters , kurš 1976. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā un ir Tri Alpha padomnieks. Budžeta samazinājumi 90. gados lika slēgt alternatīvas pieejas ārpus ITER un ASV Enerģētikas departamenta Nacionālās aizdedzes iekārtas. Uzņēmumi, piemēram, Tri Alpha, piedāvā ceļu uz kodolsintēzi, kas bruģēts nevis ar nodokļu maksātāju dolāriem, bet gan ar privātā sektora naudu, kas galu galā ir vienīgais veids, kā kaut ko faktiski uzbūvēt.

Džonatans Menards, plazmas fiziķis Prinstonas plazmas fizikas laboratorijā, vada Nacionālais sfēriskais Torus eksperiments , kas tiecas pēc tokamaka, kas veidots kā pludmales bumba, nevis virtulis. Menards, kura programma nesen pabeidza eksperimentālās iekārtas jaunināšanu par 94 miljoniem ASV dolāru, ir rūpīgi sekojis Tri Alpha un ARC centieniem attīstībai un uzskata, ka šie jauninājumi ir jāturpina.

Tomēr ar veterāna kodolsintēzes zinātnieka piesardzību viņš iesaka ievērot piesardzību: līdz brīdim, kad to uzbūvēsit, jūs to noteikti nezināt.

paslēpties