Syntéza termonukleárních. Problémy termonukleární fúze

Inovativní projekty využívající moderní supravodiče v blízké budoucnosti umožní realizovat řízenou termonukleární fúzi, tvrdí někteří optimisté. Odborníci však předpokládají, že praktická aplikace bude trvat několik desetiletí.

Proč je to tak těžké?

Energie termonukleární fúze je považována za potenciální zdroj budoucí energie. To je čistá energie atomu. Ale co je a proč je tak obtížné dosáhnout? Za prvé, musíte pochopit rozdíl mezi klasickými jaderné štěpení a termonukleární fúze.

Rozdělení atomu je, že radioaktivní izotopy - uran nebo plutonium - jsou členěny a převést na jiné vysoce radioaktivní izotopy, které se pak musí zlikvidovat nebo recyklovat.

Reakce termonukleární syntéza je, že dva izotopy vodíku - deuterium a tritium - splynou do jediného celku, tvoří netoxický hélium a jediný neutron, aniž by produkovali radioaktivní odpad.

Problém kontroly

Tyto reakce, které se vyskytují na slunci nebo ve vodíkové bomby - syntéza fúze a inženýři náročný úkol - jak ovládat tento proces v elektrárně?

To je něco, o čem vědci pracují již od šedesátých let. Další experimentální termonukleární fúzní reaktor s názvem Wendelstein 7-X začal pracovat v severním německém městě Greifswald. Zatím není zamýšleno vytvořit reakci - jde jen o speciální konstrukci, která projde testem (stelarator místo tokamaku).

Vysokoenergetická plazma

Všechny termonukleární instalace mají společný rys - prstencový tvar. Je založen na myšlence použití silných elektromagnetů k vytvoření silného elektromagnetického pole, které má podobu torusu - nafouknuté jízdní kolo.

Toto elektromagnetické pole by mělo být tak husté, že když se zahřeje v mikrovlnné troubě na jeden milión stupňů Celsia, plazma by se měla objevit uprostřed kruhu. Pak se zapálí tak, že může začít termonukleární fúze.

Demonstrace příležitostí

V Evropě existují dva takové experimenty. Jedním z nich je Wendelstein 7-X, který nedávno vytvořil svou první heliovou plazmu. Druhým je ITER - obrovská experimentální instalace termonukleární fúze na jihu Francie, která je stále ve výstavbě a bude připravena k uvedení do provozu v roce 2023.

Předpokládá se, že ITER zažije skutečné jaderné reakce, avšak pouze krátkou dobu a určitě ne déle než 60 minut. Tento reaktor je pouze jedním z mnoha kroků jaderné fúze.

Termonukleární reaktor: menší a výkonnější

V poslední době několik designérů oznámilo vytvoření nového designu reaktoru. Podle skupiny studentů z Massachusetts Institute of Technology, stejně jako zástupci firmy - výrobci „Lockheed Martin“ zbraní, jaderná fúze může být prováděna v zařízeních, která jsou mnohem silnější a menší než ITER, a jsou ochotni to udělat za deset let.

Myšlenkou nového návrhu je použití moderních vysokoteplotních supravodičů v elektromagnetech, které vykazují své vlastnosti při chlazení tekutým dusíkem spíše než konvenční, pro které je nutné kapalné hélium. Nová, flexibilnější technologie zcela změní konstrukci reaktoru.

Klaus Hesch, zodpovědný za technologii jaderné syntézy v technologickém institutu Karlsruhe v jihozápadním Německu, je skeptický. Podporuje použití nových vysokoteplotních supravodičů pro nové konstrukce reaktorů. Ale podle něj nestačí, aby se něco na počítači rozvinulo s ohledem na zákony fyziky. Je třeba vzít v úvahu problémy, které vznikají, když je myšlenka zakotvena v praxi.

Sci-fi

Podle Hescha model studentů MIT ukazuje pouze možnost realizace projektu. Ve skutečnosti však má spoustu sci-fi. Projekt předpokládá, že jsou řešeny závažné technické problémy termonukleární fúze. Ale moderní věda nemá ponětí, jak je vyřešit.

Jedním takovým problémem je myšlenka na skládací cívky. Aby se dostali dovnitř kruhu, který drží plazmu, v modelovém provedení MIT mohou být elektromagnety rozebrány.

To by bylo velmi užitečné, protože byste mohli mít přístup k objektům ve vnitřním systému a nahradit je. Ale ve skutečnosti jsou supravodiče vyrobeny z keramického materiálu. Stovky z nich musí být propojeny sofistikovaným způsobem, aby vytvořily správné magnetické pole. A zde existují zásadnější potíže: propojení mezi nimi není tak jednoduché jako připojení měděných kabelů. Nikdo dokonce nepřemýšlel o konceptech, které by pomohly vyřešit takové problémy.

Příliš horké

Teplo je také problém. V jádře termonukleární plazmy dosáhne teplota přibližně 150 milionů stupňů Celsia. Toto extrémní teplo zůstává na místě - přímo uprostřed ionizovaný plyn. Ale i v okolí je stále velmi horký - od 500 do 700 stupňů v aktivní zóně reaktoru, přičemž vnitřní vrstva je kovová trubka, která se „přehrávat“ Tritium potřebné pro došlo jaderné fúze.

Termonukleární reaktor má ještě větší problém - tzv. Výkon. Je to součást systému, do kterého vyhořelé palivo, hlavně hélium, pochází z procesu syntézy. První kovové součásti, do kterých vstupuje horký plyn, se nazývají "divertor". Může být vyhříván nad 2000 ° C.

Problém divertoru

Aby instalace odolala takovým teplotám, inženýři se pokoušejí používat kovový wolfram, který se používá ve staromódních žárovkách. Teplota tání wolframu je asi 3000 stupňů. Ale existují i ​​další omezení.

V projektu ITER lze to udělat, protože vytápění v něm není konstantní. Předpokládá se, že reaktor bude pracovat pouze 1-3% času. To ale není volba pro elektrárnu, která musí pracovat v režimu 24/7. A pokud někdo tvrdí, že je schopen postavit menší reaktor se stejným výkonem jako ITER, můžeme s jistotou říci, že nemá problémy řešení Divertor.

Elektrárna za několik desetiletí

Nicméně vědci jsou optimisté ohledně vývoje termonukleárních reaktorů, ale nebudou tak rychlý, jak předpokládají někteří nadšenci.

ITER musí ukázat, že řízená termonukleární fúze může ve skutečnosti produkovat více energie, než by bylo vynaloženo na ohřívání plazmy. Dalším krokem bude výstavba zcela nové hybridní demonstrační elektrárny, která by skutečně vyráběla elektřinu.

Inženýři již pracují na svém designu. Budou se muset poučit z ITER, které je naplánováno na trh v roce 2023 S ohledem na dobu potřebnou pro navrhování, plánování a výstavbě, zdá se nepravděpodobné, že by první fúzní elektrárna bude zahájena mnohem dříve, než poloviny století XXI.

Studená termonukleární syntéza Rossi

V roce 2014 nezávislý test reaktoru E-Cat dospěl k závěru, že zařízení mělo průměrně 2800 wattů výstupního výkonu po dobu 32 dnů při 900 wattech. To je víc, než jakákoli chemická reakce může rozlišovat. Výsledkem je buď průlom v termonukleární fúzi nebo upřímný podvod. Zpráva zklamala skeptiky, kteří pochybují o tom, zda ověření bylo skutečně nezávislé, a naznačují možné padělání výsledků testů. Jiní se zabývali objasněním "tajných složek", které umožňují realizaci termonukleární syntézy Rossi, aby reprodukovaly tuto technologii.

Je Ross podvodem?

Andrea je impozantní. Publikuje prohlášení světu o unikátní angličtiny v sekci komentáře o svých internetových stránkách, honosně nazývá „Journal of jaderné fyziky“. Ale jeho předchozí neúspěšné pokusy zahrnovaly italský projekt přeměny odpadků na palivo a termoelektrický generátor. Petroldragon projekt nakládání s odpady ve zdroji energie, selhala zčásti proto, že nelegální ukládání odpadů je řízeno italského organizovaného zločinu, který se otevřel trestní řízení proti němu za porušení předpisů pro likvidaci odpadu. On také vytvořil termoelektrického zařízení pro Corps of Engineers americké armády, ale při testování gadgetu vyrábět jen část deklarované kapacitě.

Mnoho z nich nedůvěřuje Rossi a šéfredaktor New Energy Times ho nazval zločincem, za ním byl řada neúspěšných energetických projektů.

Nezávislé ověření

Rossi podepsal smlouvu s americkou společností Industrial Heat, která provedla jednoroční tajný test 1 MW studené fúzní jednotky. Zařízení bylo přepravní kontejner, naplněný desítkami E-Catů. Experiment měl být kontrolován třetí stranou, což by mohlo potvrdit, že výroba tepla se skutečně odehrává. Rossi říká, že strávil většinu minulého roku téměř žije v kontejneru, a pozoroval provoz na více než 16 hodin denně, aby se prokázat obchodní životaschopnost E-Cat.

Test byl dokončen v březnu. Stoupenci Ruska netrpělivě čekali na zprávu pozorovatelů a doufali, že ospravedlnění jejich hrdiny. Nakonec však obdrželi soudní spory.

Soudní spory

Ve svém prohlášení k soudu Floridy Rossi tvrdí, že test byl úspěšný a nezávislý arbitr potvrdil, že E-Cat reaktor produkuje šestkrát více energie, než spotřebuje. Tvrdil také, že společnost Industrial Heat souhlasil, že mu zaplatí 100 milionů dolarů - mil 11,5 zálohu po testu 24 hodin (údajně k právům licencí pro společnost mohla prodat tuto technologii ve Spojených státech) a další 89 mil po úspěšném dokončení rozšířeného testu po dobu 350 dnů. Rusko obviňuje IH při provádění „podvodné schéma“, jehož cílem bylo krádež jejího duševního vlastnictví. On také obvinil společnost z zpronevěry reaktoru E-Cat, nelegálnímu kopírování inovativních technologií a produktů, funkcí a struktur a nelegální pokus dostat patent na své duševní vlastnictví.

Zlatý důl

Jinde Rossi tvrdí, že na pozadí jedné z jeho demonstrací získala společnost IH od investorů 50 až 60 milionů dolarů a dalších 200 milionů z Číny po přehrání za účasti čínských nejvyšších představitelů. Pokud je to pravda, pak je v sázce více než sto milionů dolarů. Industrial Heat odmítl tyto tvrzení jako neopodstatněné a chystá se aktivně bránit. Ještě důležitější je, že tvrdila, že "pracuje více než tři roky, aby potvrdila výsledky, které Rossi údajně dosáhl svou technologií E-Cat, a to všechno selhalo."

IH nevěří v výkon E-Cat a New Energy Times nevidí žádný důvod pochybovat o tom. V červnu 2011 zástupce publikace navštívil Itálii, rozhovoril Rossiho a natočil demonstraci svého E-Cat. O den později oznámil vážné obavy ohledně metody měření tepelného výkonu. Po 6 dnech zveřejnil novinář své video na YouTube. Odborníci z celého světa mu poslali analýzy, které byly zveřejněny v červenci. Bylo jasné, že to byl podvod.

Experimentální potvrzení

Nicméně, řada výzkumníků - Alexander Parkhomov of Přátelství univerzity ruských Peoples` a paměť projekt Martina Fleischmanna (MFPM) - podařilo rozmnožit studené fúzi Rossi. Zpráva MFPM se nazývala "Konec uhlíkové éry se blíží." Důvodem pro toto obdivu byl objev gama záblesků, které nelze vysvětlit pouze tím, že fúzní reakce. Podle výzkumníků má Rossi přesně to, co říká.

Životaschopný otevřený recept na studenou nukleární fúzi může způsobit energii "zlaté spěchání". Mohou být nalezeny alternativní metody, které obejdou Rossiho patenty a udrží jej pryč od miliardového obchodu s energií.

Takže Rossi by se radši vyhnul tomuto potvrzení.