FormationVidenskab

Syntese af termonukleære. Problemer med termonuklear fusion

Innovative projekter, der bruger moderne superledere i den nærmeste fremtid, vil gøre det muligt at gennemføre kontrolleret termonuklear fusion, siger nogle optimister. Eksperter forudsiger dog, at praktisk anvendelse vil tage flere årtier.

Hvorfor er det så svært?

Energien ved termonuklear fusion betragtes som en potentiel kilde til fremtidig energi. Dette er atomens rene energi. Men hvad er det, og hvorfor er det så svært at opnå? Til at begynde med er det nødvendigt at forstå forskellen mellem den klassiske fission af kernen og termonuklear fusion.

Fission af et atom består i, at radioaktive isotoper, uran eller plutonium opdeles og omdannes til andre stærkt radioaktive isotoper, som derefter skal bortskaffes eller genanvendes.

Reaktionen af termonuklear fusion består i, at de to isotoper af hydrogen, deuterium og tritium fusionerer i en enkelt helhed, der danner et ikke-toksisk helium og en enkelt neutron, der ikke producerer radioaktivt affald.

Problemet med kontrol

Reaktionerne, der finder sted på Solen eller i en brintbombe, er termonuklear fusion, og ingeniører står over for den skræmmende opgave at kontrollere denne proces på et kraftværk.

Dette er noget, som forskere har arbejdet på siden 1960'erne. En anden eksperimentel termonuklear fusionsreaktor kaldet Wendelstein 7-X begyndte at arbejde i den nordtyske by Greifswald. For tiden er det ikke meningen at skabe en reaktion - det er bare et specielt design, der passerer testen (stellarator i stedet for tokamak).

Høj-energi plasma

Alle termonukleære installationer har en fælles funktion - en ringformet form. Det er baseret på ideen om at bruge kraftige elektromagneter til at skabe et stærkt elektromagnetisk felt, der har form af et torus - et oppustet cykelkamera.

Dette elektromagnetiske felt skal være så tæt, at når det opvarmes i mikrobølgeovnen til en million grader Celsius, skal plasma vises i midten af ringen. Derefter antændes det, så en termonukleær fusion kan begynde.

Demonstration af muligheder

I Europa er der for øjeblikket to sådanne forsøg. En af dem er Wendelstein 7-X, som for nylig genererede sit første helium plasma. Den anden er ITER, en stor eksperimentel fusionsinstallation i det sydlige Frankrig, som stadig er under opførelse og vil være klar til lancering i 2023.

Det antages, at ITER vil opleve reelle nukleare reaktioner, dog kun i en kort periode og bestemt ikke længere end 60 minutter. Denne reaktor er blot et af mange trin på vejen til at gøre atomfusion i praksis .

Termonukleare reaktor: mindre og mere kraftfuld

For nylig annoncerede adskillige designere oprettelsen af et nyt reaktor design. Ifølge en gruppe studerende fra Massachusetts Institute of Technology samt repræsentanter for armaturfabrikanten Lockheed Martin kan termonuklear fusion udføres i installationer, der er meget kraftfulde og mindre end ITER, og de er klar til at gøre dette inden for 10 år.

Ideen om et nyt design er at bruge moderne højtemperatur superledere i elektromagneter, der udviser deres egenskaber, når de afkøles med flydende nitrogen, snarere end konventionelle, der kræver flydende helium. En ny, mere fleksibel teknologi vil helt ændre reaktorens design.

Klaus Hesch, der er ansvarlig for atomfusionsteknologi ved Karlsruhe Institute of Technology i det sydvestlige Tyskland, er skeptisk. Han støtter brugen af nye højtemperatur superledere til nye reaktor design. Men ifølge ham er det ikke nok at udvikle noget på computeren under hensyntagen til fysikkens love. Det er nødvendigt at tage hensyn til de udfordringer, der opstår, når ideen er udformet i praksis.

Science Fiction

Ifølge Hesh viser modellen af MIT-studerende kun muligheden for at gennemføre projektet. Men faktisk har den en masse science fiction. Projektet antager, at alvorlige tekniske problemer med termonuklear fusion er løst. Men moderne videnskab har ingen idé om, hvordan man løser dem.

Et sådant problem er ideen om sammenfoldelige spoler. For at komme ind i ringen, der holder plasmaet i MIT-designmodellen, kan elektromagneterne demonteres.

Dette ville være meget nyttigt, fordi du kunne have adgang til objekter i det interne system og erstatte dem. Men i virkeligheden er superledere lavet af keramisk materiale. Hundreder af dem skal være sammenflettet på en sofistikeret måde for at danne det korrekte magnetfelt. Og her er der flere grundlæggende vanskeligheder: forbindelserne mellem dem er ikke så enkle som forbindelserne af kobberkabler. Ingen har endda tænkt på begreber, der ville hjælpe med at løse sådanne problemer.

For varmt

Varme er også et problem. I kernen af termonukleær plasma vil temperaturen nå omkring 150 millioner grader Celsius. Denne ekstreme varme forbliver på plads - lige i midten af den ioniserede gas. Men selv om den er det stadig meget varmt - fra 500 til 700 grader i reaktorzonen, som er et indre lag af et metalrør, hvori tritium vil blive "reproduceret", således at atomfusion finder sted.

Termonukleare reaktoren har et endnu større problem - den såkaldte effektudgang. Dette er en del af det system, hvori det brugte brændsel kommer fra synteseprocessen, hovedsageligt helium. De første metalkomponenter, som den varme gas kommer ind i, kaldes "divertor". Det kan opvarmes over 2000 ° C.

Problemet med divertor

For at installationen skal kunne modstå sådanne temperaturer, forsøger ingeniører at bruge metallisk wolfram, der anvendes i gammeldags glødelamper. Smeltepunktet af wolfram er ca. 3000 grader. Men der er andre begrænsninger.

I ITER kan dette gøres, fordi opvarmning i det ikke er konstant. Det antages, at reaktoren kun vil drive 1-3% af tiden. Men dette er ikke en mulighed for et kraftværk, der skal fungere i 24/7 mode. Og hvis nogen hævder at han kan bygge en mindre reaktor med samme kapacitet som ITER, kan vi med sikkerhed sige, at han ikke har nogen løsning på diverterproblemet.

Kraftværk i flere årtier

Ikke desto mindre er forskere optimistiske over udviklingen af termonukleare reaktorer, selv om det ikke vil være så hurtigt som nogle entusiaster forudser.

ITER skal vise, at kontrolleret termonuklear fusion faktisk kan producere mere energi end det, der vil blive brugt til opvarmning af plasmaet. Det næste skridt vil være opførelsen af et helt nyt hybrid demonstration kraftværk, der rent faktisk ville producere elektricitet.

Ingeniører arbejder allerede på sit design. De skal lære af ITER, som er planlagt til at blive lanceret i 2023. I betragtning af den tid, der kræves til design, planlægning og konstruktion, forekommer det usandsynligt, at det første termonukleære kraftværk vil blive lanceret meget tidligere end midten af det 21. århundrede.

Kold termonukleær syntese af Rossi

I 2014 konkluderede en uafhængig test af E-Cat-reaktoren, at enheden i gennemsnit 32 dage producerede 2800 watt udgangseffekt ved et forbrug på 900 watt. Dette er mere end nogen kemisk reaktion kan skelne fra. Resultatet siger enten om et gennembrud i termonuklear fusion eller om frank svindel. Rapporten skuffede skeptikerne, der tvivler på, om verifikationen var virkelig uafhængig og foreslår mulig forfalskning af testresultaterne. Andre involveret i at præcisere de "hemmelige ingredienser", som tillader implementeringen af den termonukleære syntese af Rossi for at reproducere denne teknologi.

Er Rossi en bedrageri?

Andrea er imponerende. Han udgiver appeller til verden i unik engelsk i kommentarfeltet på hans hjemmeside, prætentiøst kaldt Journal of Nuclear Physics. Men hans tidligere mislykkede forsøg omfattede det italienske projekt om at omdanne affald til brændstof og en termoelektrisk generator. Petroldragon, et projekt til affaldshåndtering i en energikilde, mislykkedes dels fordi ulovlig bortskaffelse af affald er kontrolleret af italiensk organiseret kriminalitet, der bringer en straffesag mod ham for krænkelse af reglerne for affaldshåndtering. Han skabte også en termoelektrisk enhed til US Army Corps of Engineers, men under testen producerede gadget kun en del af den påståede kapacitet.

Mange stoler ikke på Rossi, og New Energy Times redaktørchef kaldte ham en kriminel bag sig en række mislykkede energiprojekter.

Uafhængig verifikation

Rossi underskrev en kontrakt med det amerikanske firma Industrial Heat til at gennemføre en års hemmelig test af en 1 MW kold fusion enhed. Enheden var en fragtbeholder, pakket med snesevis af E-Cat. Forsøget skulle kontrolleres af en tredjepart, som kunne bekræfte, at der virkelig er en generation af varme. Rossi hævder at have brugt det meste af sidste år, næsten lever i en container og så operationerne i mere end 16 timer om dagen for at bevise E-Cat's kommercielle levedygtighed.

Prøven blev afsluttet i marts. Russlands tilhængere ventede ivrigt på observatørernes rapport og håbede på begrundelsen for deres helt. Men til sidst modtog de en retssag.

forsøg

I en erklæring til Florida-dommen hævder Rossi, at testen var vellykket, og den uafhængige voldgiftsmand bekræftede, at E-Cat-reaktoren producerer seks gange mere energi end den forbruger. Han hævdede også, at Industrial Heat blev enige om at betale ham $ 100 millioner - $ 11,5 millioner på forhånd efter en 24-timers prøveperiode (angiveligt for licensrettigheder, således at virksomheden kunne sælge teknologien i USA) og yderligere 89 millioner efter den vellykkede gennemførelse af den udvidede test I 350 dage. Rossi beskyldte IH for at udføre en "bedragerisk ordning", hvis formål var at stjæle sin intellektuelle ejendom. Han anklagede også selskabet for at misbruge E-Cat-reaktorer, ulovlig kopiering af innovative teknologier og produkter, funktionalitet og design og et mislykket forsøg på at få patent på sin intellektuelle ejendomsret.

Guldmine

Andre steder hævder Rossi, at IH modtaget fra en af sine demonstrationer modtog IH fra investorer 50-60 millioner dollars og yderligere 200 millioner fra Kina efter replayen med deltagelse af kinesiske øverste embedsmænd. Hvis dette er sandt, så er der meget mere end hundrede millioner dollars på spil. Industrial Heat afviste disse krav som grundløse og vil aktivt forsvare sig. Endnu vigtigere hævder hun, at hun "arbejdede i mere end tre år for at bekræfte de resultater, som Rossi angiveligt opnåede med sin E-Cat-teknologi, og alle mislykkedes."

IH tror ikke på E-Cat's præstationer, og New Energy Times ser ingen grund til at tvivle på. I juni 2011 besøgte repræsentanten for publikationen Italien, interviewede Rossi og filmade en demonstration af hans E-Cat. En dag senere rapporterede han sine alvorlige bekymringer over metoden til måling af varmeudgang. Efter 6 dage offentliggjorde journalisten sin video på YouTube. Eksperter fra hele verden sendte ham analyser, som blev offentliggjort i juli. Det blev klart, at dette var en bedrag.

Eksperimentel bekræftelse

Ikke desto mindre formåede en række forskere - Alexander Parkhomov fra Folkets Venskabsuniversitet i Rusland og Martin Fleischmann Memorial Project (MFPM) - at reproducere den kolde fusion af termokernen Rossi. MFPM-rapporten blev kaldt "Enden af Carbon Era er nær." Årsagen til en sådan beundring var opdagelsen af en udbrud af gammastråling, som ikke kan forklares på anden måde end som en termonuklear reaktion. Ifølge forskerne har Rossi præcis det, han siger.

En levedygtig åben opskrift på kold nuklear fusion kan forårsage en energi "gold rush". Alternative metoder kan findes, der vil omgå Rossi's patenter og holde ham væk fra multibillion-dollar energibedriften.

Så måske foretrækker Rossi at undgå denne bekræftelse.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 da.unansea.com. Theme powered by WordPress.