Ak fizyon an?

Rapò nan fen ane pase a sou konstriksyon an nan yon raktor pou sentèz pa espesyalis Chinwa son sansasyonalis (1). Medya eta Lachin nan rapòte ke etablisman HL-2M, ki chita nan yon sant rechèch nan Chengdu, pral operasyonèl nan 2020. Ton an nan rapò medya yo endike ke pwoblèm nan aksè nan enèji inépuizabl nan fizyon tèrmonikleyè te rezoud pou tout tan.

Yon gade pi pre nan detay yo ede refwadi optimis la.

nouvo aparèy kalite tokamak, ak yon konsepsyon ki pi avanse pase sa yo konnen byen lwen tèlman, yo ta dwe jenere plasma ak tanperati ki pi wo a 200 milyon degre Sèlsiyis. Sa a te anonse nan yon lage laprès pa tèt la nan Sidwès Enstiti Fizik nan Lachin Nasyonal Nikleyè Corporation Duan Xiuru. Aparèy la pral bay sipò teknik Chinwa k ap travay sou pwojè a Entènasyonal Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)osi byen ke konstriksyon.

Se konsa, mwen panse ke li poko yon revolisyon enèji, menm si li te kreye pa Chinwa yo. raktor KhL-2M jiskaprezan pa konnen. Nou pa konnen ki sa pwodiksyon tèmik projetée nan raktor sa a se oswa ki nivo enèji ki nesesè pou kouri yon reyaksyon fizyon nikleyè ladan l. Nou pa konnen bagay ki pi enpòtan - se raktor fizyon Chinwa a se yon konsepsyon ki gen yon balans enèji pozitif, oswa se jis yon lòt reyaktè fizyon eksperimantal ki pèmèt yon reyaksyon fizyon, men an menm tan an mande plis enèji pou "ignisyon" pase a. enèji ki ka jwenn kòm rezilta reyaksyon.

Efò entènasyonal

Lachin, ansanm ak Inyon Ewopeyen an, Etazini, Lend, Japon, Kore di Sid ak Larisi, se manm pwogram ITER. Sa a se pi chè nan pwojè rechèch entènasyonal aktyèl yo finanse pa peyi yo mansyone anwo a, koute anviwon 20 milya dola ameriken. Li te louvri kòm yon rezilta nan koperasyon ant gouvènman yo nan Mikhail Gorbachev ak Ronald Reagan pandan epòk Lagè Fwad la, ak anpil ane pita te enkli nan yon trete tout peyi sa yo te siyen an 2006.

2. Nan sit konstriksyon tokamak ITER la

Pwojè ITER nan Cadarache nan sid Lafrans (2) ap devlope pi gwo tokamak nan mond lan, sa vle di, yon chanm plasma ki dwe donte ak yon pwisan jaden mayetik ki te pwodwi pa elektwo-aman. Envansyon sa a te devlope pa Inyon Sovyetik nan ane 50 ak 60 yo. Manadjè Pwojè, Lavan Koblenz, te anonse ke òganizasyon an ta dwe resevwa "premye plasma a" pa Desanm 2025. ITER ta dwe sipòte yon reyaksyon tèrmonikleyè pou apeprè 1 mil moun chak fwa. segonn, pran fòs 500-1100 MW. Pou konparezon, pi gwo tokamak Britanik la jodi a, JET (joint Ewopeyen torus), kenbe yon reyaksyon pou plizyè dizèn de segonn ak pwogrè fòs jiska 16 MW. Enèji a nan raktor sa a pral lage nan fòm lan nan chalè - li pa sipoze konvèti nan elektrisite. Livre pouvwa fizyon nan griy la pa kesyon an paske pwojè a se pou rezon rechèch sèlman. Se sèlman sou baz ITER ke jenerasyon fiti réacteurs thermonucléaires pral konstwi, rive nan pouvwa a. 3-4 mil. mw.

Rezon prensipal ki fè nòmal izin elektrik fizyon toujou pa egziste (malgre plis pase swasant ane nan rechèch vaste ak koute chè) se difikilte pou kontwole ak "jere" konpòtman an nan plasma a. Sepandan, ane eksperyans nan te bay anpil dekouvèt ki gen anpil valè, e jodi a enèji fizyon sanble pi pre pase tout tan.

Ajoute elyòm-3, brase ak chalè

ITER se konsantre prensipal rechèch fizyon mondyal la, men anpil sant rechèch, konpayi ak laboratwa militè yo ap travay tou sou lòt pwojè fizyon ki devye ak apwòch klasik la.

Pou egzanp, fèt nan dènye ane yo sou soti nan Massachusetts Institute of Technology eksperyans ak Ḫelem-3 sou tokamak la te bay rezilta enteresan, ki gen ladan ogmantasyon dis fwa nan enèji iyon plasma. Syantis k ap fè eksperyans sou C-Mod tokamak nan Massachusetts Institute of Technology, ansanm ak espesyalis ki soti nan Bèljik ak UK a, te devlope yon nouvo kalite gaz tèrmonikleyè ki gen twa kalite iyon. Ekip Alcator C-Mod (3) te fè yon etid tounen nan mwa septanm nan 2016, men done ki soti nan eksperyans sa yo te sèlman dènyèman te analize, revele yon gwo ogmantasyon nan enèji plasma. Rezilta yo te tèlman ankourajan ke syantis yo ki te dirije pi gwo laboratwa fizyon opere nan mond lan, JET nan UK a, te deside repete eksperyans yo. Yo te reyalize menm ogmantasyon nan enèji. Rezilta etid la pibliye nan jounal Nature Physics.

3. Tokamak Alcator C-Mod nan operasyon

Kle a pou amelyore efikasite gaz nikleyè te ajoute kantite tras elyòm-3, yon izotòp ki estab nan elyòm, ak yon netwon olye de de. Gaz nikleyè yo te itilize nan metòd Alcator C te deja genyen sèlman de kalite iyon, deteryòm ak idwojèn. Deteryòm, yon izotòp ki estab nan idwojèn ki gen yon netwon nan nwayo li (kòm opoze a idwojèn san netwon), fè apeprè 95% nan gaz la. Syantis nan Plasma Research Center ak Massachusetts Institute of Technology (PSFC) te itilize yon pwosesis ki rele RF chofaj. Antèn yo akote tokamak yo sèvi ak yon frekans radyo espesifik pou eksite patikil yo, epi vag yo kalibre pou "sib" iyon idwojèn yo. Paske idwojèn fè yon ti fraksyon nan dansite total gaz la, konsantre sèlman yon ti fraksyon nan iyon yo sou chofaj pèmèt nivo enèji ekstrèm yo dwe rive. Pli lwen, iyon idwojèn ankouraje yo pase nan iyon deteryòm dominan nan melanj lan, ak patikil ki fòme nan fason sa a antre nan koki ekstèn raktor a, divilge chalè.

Efikasite pwosesis sa a ogmante lè yo ajoute elyòm-3 iyon nan melanj lan nan yon kantite mwens pase 1%. Lè yo konsantre tout chofaj radyo a sou yon ti kantite elyòm-3, syantis yo ogmante enèji iyon yo nan megaelectronvolts (MeV).

Premye vini - premye sèvi Ekivalan nan Ris: Manje envite an reta ak zo

Te gen anpil devlopman nan mond lan nan travay fizyon kontwole pandan kèk ane ki sot pase yo ki te raviv espwa yo nan syantis yo ak tout moun nan nou finalman rive nan "Sen Graal" nan enèji.

Bon siyal yo enkli, pami lòt moun, dekouvèt nan Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Depatman Enèji Ameriken an (DOE). Onn radyo yo te itilize ak anpil siksè pou redwi siyifikativman sa yo rele perturbasyon plasma yo, ki ka enpòtan anpil nan pwosesis pou "abiye" reyaksyon tèrmonikleyè. Menm ekip rechèch la nan mwa mas 2019 te rapòte yon eksperyans tokamak ityòm kote mi enteryè reyaktè tès la te kouvwi ak ityòm, yon materyèl ki byen konnen nan pil yo itilize souvan nan elektwonik. Syantis yo te note ke pawa ityòm sou mi yo nan raktor la absòbe patikil plasma gaye, anpeche yo reflete tounen nan nwaj plasma a epi entèfere ak reyaksyon tèrmonikleyè.

4. Pwojè vizyalizasyon TAE Technologies

Entelektyèl ki soti nan gwo enstitisyon syantifik ki gen bon repitasyon yo te menm vin optimis pridan nan deklarasyon yo. Dènyèman, te gen tou yon gwo ogmantasyon nan enterè nan teknik fizyon kontwole nan sektè prive a. Nan 2018, Lockheed Martin te anonse yon plan pou devlope yon pwototip reaktè fizyon kontra (CFR) nan pwochen deseni kap vini an. Si teknoloji konpayi an ap travay sou travay, yon aparèy ki menm gwosè ak kamyon yo pral kapab bay ase elektrisite pou satisfè bezwen yon aparèy 100 pye kare. moun ki rete nan vil yo.

Lòt konpayi ak sant rechèch ap fè konpetisyon pou wè ki moun ki ka konstwi premye reyaktè fizyon reyèl la, tankou TAE Technologies ak Massachusetts Institute of Technology. Menm Jeff Bezos Amazon ak Bill Gates Microsoft fèk patisipe nan pwojè fizyon yo. NBC News dènyèman konte disèt ti konpayi fizyon sèlman nan peyi Etazini. Startups tankou Jeneral Fusion oswa Commonwealth Fusion Systems yo konsantre sou pi piti réacteurs ki baze sou supèkondiktè inovatè.

Konsèp la nan "fizyon frèt" ak altènativ a gwo réacteurs, pa sèlman tokamaks, men tou sa yo rele an. stellarators, ak yon konsepsyon yon ti kras diferan, bati ki gen ladan nan Almay. Rechèch la pou yon apwòch diferan tou ap kontinye. Yon egzanp sa a se yon aparèy ki rele Z-zongle, te konstwi pa syantis ki soti nan University of Washington ak dekri nan youn nan dènye nimewo yo nan jounal la Physics World. Z-pinch la travay pa pyèj ak konpresyon plasma a nan yon jaden mayetik pwisan. Nan eksperyans la, li te posib yo estabilize plasma a pou 16 mikrosgond, ak reyaksyon fizyon an te kontinye pou apeprè yon tyè nan tan sa a. Demonstrasyon an te sipoze montre ke sentèz ti-echèl posib, byenke anpil syantis toujou gen dout grav sou sa.

Nan vire, gras a sipò Google ak lòt envestisè ki enplike nan teknoloji avanse, konpayi Kalifòni TAE Technologies itilize yon diferan, pase tipik pou eksperyans ak fizyon, melanj gaz bor, ki te itilize yo devlope pi piti ak pi bon mache réacteurs, okòmansman nan bi pou yo sa yo rele fizyon motè fizyon an. Yon pwototip silendrik reyaktè fizyon (4) ak travès kontwa (CBFR), ki chofe gaz idwojèn pou fòme de bag plasma. Yo konbine avèk pake nan patikil inaktif epi yo kenbe nan yon eta sa a, ki ta dwe kontribye nan yon ogmantasyon nan enèji a ak rezistans nan plasma a.

Yon lòt startup fizyon Jeneral Fusion ki soti nan pwovens Kanadyen British Columbia jwi sipò Jeff Bezos tèt li. Senpleman mete, konsèp li se enjekte plasma cho nan yon boul metal likid (yon melanj de ityòm ak plon) andedan yon boul asye, apre yo fin ki plasma a konprese pa piston, menm jan ak yon motè dyezèl. Presyon an kreye ta dwe mennen nan fizyon, ki pral lage yon gwo kantite enèji pou pouvwa turbin yo nan yon nouvo kalite plant elektrik. Mike Delage, ofisye anchèf teknoloji nan General Fusion, di fizyon nikleyè komèsyal yo ta ka fè premye nan dis ane.

5. Ilistrasyon ki soti nan yon patant tèrmonikleyè US Navy.

Dènyèman, US Navy tou te depoze yon patant pou yon "aparèy fizyon plasma". Patant la pale sou chan mayetik pou kreye "vibrasyon akselere" (5). Lide a se pou konstwi réacteurs fusion ti ase pou kapab pòtab. Evidamman di, aplikasyon patant sa a te rankontre ak dout.