Dan penggabungannya?

Laporan pada akhir tahun lalu tentang pembangunan reaktor untuk sintesis oleh spesialis Cina terdengar sensasional (1). Media pemerintah China melaporkan bahwa fasilitas HL-2M, yang terletak di pusat penelitian di Chengdu, akan beroperasi pada tahun 2020. Nada laporan media menunjukkan bahwa masalah akses ke energi fusi termonuklir yang tidak ada habisnya diselesaikan selamanya.

Melihat lebih dekat pada detail membantu mendinginkan optimisme.

baru peralatan tipe tokamak, dengan desain yang lebih canggih dari yang diketahui selama ini, seharusnya menghasilkan plasma dengan suhu di atas 200 juta derajat Celcius. Ini diumumkan dalam siaran pers oleh kepala Institut Fisika Barat Daya dari Perusahaan Nuklir Nasional China Duan Xiuru. Perangkat akan memberikan dukungan teknis kepada orang Cina yang mengerjakan proyek Reaktor Eksperimental Termonuklir Internasional (ITER)serta konstruksi.

Jadi saya pikir itu belum revolusi energi, meskipun itu diciptakan oleh Cina. reaktor KhL-2M sejauh ini sedikit yang diketahui. Kita tidak tahu apa prediksi keluaran termal dari reaktor ini atau tingkat energi apa yang dibutuhkan untuk menjalankan reaksi fusi nuklir di dalamnya. Kami tidak tahu hal yang paling penting - apakah reaktor fusi Cina merupakan desain dengan keseimbangan energi positif, atau hanya reaktor fusi eksperimental lain yang memungkinkan reaksi fusi, tetapi pada saat yang sama membutuhkan lebih banyak energi untuk "penyalaan" daripada energi yang diperoleh dari reaksi.

Upaya internasional

Cina, bersama dengan Uni Eropa, Amerika Serikat, India, Jepang, Korea Selatan, dan Rusia, adalah anggota program ITER. Ini adalah proyek penelitian internasional paling mahal saat ini yang didanai oleh negara-negara tersebut di atas, dengan biaya sekitar US$20 miliar. Itu dibuka sebagai hasil kerja sama antara pemerintah Mikhail Gorbachev dan Ronald Reagan selama era Perang Dingin, dan bertahun-tahun kemudian dimasukkan dalam perjanjian yang ditandatangani oleh semua negara ini pada tahun 2006.

2. Di lokasi konstruksi tokamak ITER

Proyek ITER di Cadarache di Prancis selatan (2) sedang mengembangkan tokamak terbesar di dunia, yaitu ruang plasma yang harus dijinakkan menggunakan medan magnet kuat yang dihasilkan oleh elektromagnet. Penemuan ini dikembangkan oleh Uni Soviet pada tahun 50-an dan 60-an. Manajer proyek, Lavan Koblenzo, mengumumkan bahwa organisasi harus menerima "plasma pertama" pada Desember 2025. ITER harus mendukung reaksi termonuklir untuk sekitar 1 orang setiap kali. detik, mendapatkan kekuatan 500-1100 MW. Sebagai perbandingan, tokamak Inggris terbesar hingga saat ini, JET (joint European torus), mempertahankan reaksi selama beberapa puluh detik dan memperoleh kekuatan hingga 16 MW. Energi dalam reaktor ini akan dilepaskan dalam bentuk panas - tidak seharusnya diubah menjadi listrik. Mengirimkan kekuatan fusi ke jaringan tidak mungkin karena proyek ini hanya untuk tujuan penelitian. Hanya atas dasar ITER generasi masa depan reaktor termonuklir akan dibangun, mencapai kekuatan 3-4 ribu. MW.

Alasan utama mengapa pembangkit listrik fusi normal masih belum ada (meskipun penelitian ekstensif dan mahal selama lebih dari enam puluh tahun) adalah sulitnya mengendalikan dan "mengelola" perilaku plasma. Namun, eksperimen bertahun-tahun telah menghasilkan banyak penemuan berharga, dan hari ini energi fusi tampak lebih dekat dari sebelumnya.

Tambahkan helium-3, aduk dan panaskan

ITER adalah fokus utama penelitian fusi global, tetapi banyak pusat penelitian, perusahaan, dan laboratorium militer juga mengerjakan proyek fusi lain yang menyimpang dari pendekatan klasik.

Misalnya, dilakukan dalam beberapa tahun terakhir pada dari Institut Teknologi Massachusetts percobaan dengan Helem-3 di tokamak memberikan hasil yang menarik, termasuk peningkatan energi sepuluh kali lipat ion plasma. Para ilmuwan yang melakukan eksperimen pada tokamak C-Mod di Massachusetts Institute of Technology, bersama dengan spesialis dari Belgia dan Inggris, telah mengembangkan jenis bahan bakar termonuklir baru yang mengandung tiga jenis ion. Tim Alcator C-Mod (3) melakukan penelitian pada September 2016, tetapi data dari eksperimen ini baru dianalisis baru-baru ini, mengungkapkan peningkatan besar dalam energi plasma. Hasilnya sangat menggembirakan sehingga para ilmuwan yang menjalankan laboratorium fusi operasi terbesar di dunia, JET di Inggris, memutuskan untuk mengulangi eksperimen tersebut. Peningkatan energi yang sama dicapai. Hasil penelitian tersebut dipublikasikan dalam jurnal Nature Physics.

3. Tokamak Alcator C-Mod sedang beroperasi

Kunci untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar nuklir adalah penambahan sejumlah kecil helium-3, isotop helium yang stabil, dengan satu neutron, bukan dua. Bahan bakar nuklir yang digunakan pada metode Alcator C sebelumnya hanya mengandung dua jenis ion, yaitu deuterium dan hidrogen. Deuterium, isotop hidrogen yang stabil dengan neutron di dalam nukleusnya (berlawanan dengan hidrogen tanpa neutron), membentuk sekitar 95% bahan bakar. Para ilmuwan di Pusat Penelitian Plasma dan Institut Teknologi Massachusetts (PSFC) menggunakan proses yang disebut Pemanasan RF. Antena di sebelah tokamak menggunakan frekuensi radio khusus untuk merangsang partikel, dan gelombang dikalibrasi untuk "menargetkan" ion hidrogen. Karena hidrogen merupakan fraksi kecil dari total densitas bahan bakar, pemusatan hanya sebagian kecil ion pada pemanasan memungkinkan tercapainya tingkat energi ekstrem. Selanjutnya, ion hidrogen terstimulasi lolos ke ion deuterium yang ada dalam campuran, dan partikel yang terbentuk dengan cara ini memasuki kulit terluar reaktor, melepaskan panas.

Efisiensi proses ini meningkat ketika ion helium-3 ditambahkan ke dalam campuran dalam jumlah kurang dari 1%. Dengan memusatkan semua pemanasan radio pada sejumlah kecil helium-3, para ilmuwan menaikkan energi ion menjadi megaelektronvolt (MeV).

Pertama datang - pertama dilayani Setara dalam bahasa Rusia: Makan tamu terlambat dan tulang

Ada banyak perkembangan di dunia kerja fusi terkontrol selama beberapa tahun terakhir yang telah menghidupkan kembali harapan para ilmuwan dan kita semua untuk akhirnya mencapai "Cawan Suci" energi.

Sinyal yang baik termasuk, antara lain, penemuan dari Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) dari US Department of Energy (DOE). Gelombang radio telah digunakan dengan sukses besar untuk secara signifikan mengurangi apa yang disebut gangguan plasma, yang dapat menjadi penting dalam proses "mendandani" reaksi termonuklir. Tim peneliti yang sama pada Maret 2019 melaporkan percobaan tokamak lithium di mana dinding bagian dalam reaktor uji dilapisi dengan lithium, bahan yang terkenal dari baterai yang biasa digunakan dalam elektronik. Para ilmuwan mencatat bahwa lapisan lithium di dinding reaktor menyerap partikel plasma yang tersebar, mencegahnya dipantulkan kembali ke awan plasma dan mengganggu reaksi termonuklir.

4. Visualisasi proyek TAE Technologies

Cendekiawan dari lembaga ilmiah terkemuka terkemuka bahkan menjadi optimis yang berhati-hati dalam pernyataan mereka. Baru-baru ini, ada juga peningkatan besar dalam minat teknik fusi terkontrol di sektor swasta. Pada tahun 2018, Lockheed Martin mengumumkan rencana untuk mengembangkan prototipe reaktor fusi kompak (CFR) dalam dekade berikutnya. Jika teknologi yang digarap perusahaan berhasil, perangkat berukuran truk akan mampu menyediakan listrik yang cukup untuk memenuhi kebutuhan perangkat seluas 100 kaki persegi. penduduk kota.

Perusahaan dan pusat penelitian lain bersaing untuk melihat siapa yang dapat membangun reaktor fusi nyata pertama, termasuk TAE Technologies dan Massachusetts Institute of Technology. Bahkan Jeff Bezos dari Amazon dan Bill Gates dari Microsoft baru-baru ini terlibat dalam proyek merger. NBC News baru-baru ini menghitung tujuh belas perusahaan fusi kecil saja di AS. Startup seperti General Fusion atau Commonwealth Fusion Systems berfokus pada reaktor yang lebih kecil berdasarkan superkonduktor inovatif.

Konsep "fusi dingin" dan alternatif untuk reaktor besar, tidak hanya tokamaks, tetapi juga yang disebut. bintang, dengan desain yang sedikit berbeda, dibangun termasuk di Jerman. Pencarian untuk pendekatan yang berbeda juga terus berlanjut. Contohnya adalah perangkat yang disebut Z-cubit, dibangun oleh para ilmuwan dari University of Washington dan dijelaskan dalam salah satu edisi terbaru jurnal Physics World. Z-pinch bekerja dengan menjebak dan mengompresi plasma dalam medan magnet yang kuat. Dalam percobaan, dimungkinkan untuk menstabilkan plasma selama 16 mikrodetik, dan reaksi fusi berlangsung sekitar sepertiga dari waktu ini. Demonstrasi itu seharusnya menunjukkan bahwa sintesis skala kecil adalah mungkin, meskipun banyak ilmuwan masih meragukan hal ini.

Pada gilirannya, berkat dukungan Google dan investor teknologi canggih lainnya, perusahaan California TAE Technologies menggunakan eksperimen fusi yang berbeda dari biasanya, campuran bahan bakar boron, yang digunakan untuk mengembangkan reaktor yang lebih kecil dan lebih murah, awalnya untuk tujuan yang disebut mesin roket fusi. Sebuah prototipe reaktor fusi silinder (4) dengan counter beams (CBFR), yang memanaskan gas hidrogen untuk membentuk dua cincin plasma. Mereka bergabung dengan kumpulan partikel lembam dan disimpan dalam keadaan seperti itu, yang seharusnya meningkatkan energi dan daya tahan plasma.

Startup fusi lainnya, General Fusion dari provinsi British Columbia, Kanada, mendapat dukungan dari Jeff Bezos sendiri. Sederhananya, konsepnya adalah menyuntikkan plasma panas ke dalam bola logam cair (campuran lithium dan timbal) di dalam bola baja, setelah itu plasma dikompresi oleh piston, mirip dengan mesin diesel. Tekanan yang diciptakan harus mengarah pada fusi, yang akan melepaskan sejumlah besar energi untuk menggerakkan turbin pembangkit listrik jenis baru. Mike Delage, chief technology officer di General Fusion, mengatakan fusi nuklir komersial bisa debut dalam sepuluh tahun.

5. Ilustrasi dari paten termonuklir Angkatan Laut AS.

Baru-baru ini, Angkatan Laut AS juga mengajukan paten untuk "perangkat fusi plasma". Paten berbicara tentang medan magnet untuk menciptakan "getaran yang dipercepat" (5). Idenya adalah untuk membangun reaktor fusi yang cukup kecil untuk dibawa-bawa. Tak perlu dikatakan, aplikasi paten ini disambut dengan skeptisisme.