Ilustracija fuzijskog reaktora.
getty
Energija fuzije treba više od trajne fuzijske reakcije prije nego što može pomoći svijetu da proizvede dovoljno ugljično-neutralne energije. Američko ministarstvo energetike identifikovalo je plan istraživanja i razvoja za skup tehnologija i procesa koji omogućavaju fuziju.
Dva zvaničnika DOE navela su pet od ovih hitnih tehnologija u a webinar U četvrtak su domaćini Nacionalne akademije nauke, inženjerstva i medicine (NASEM). Više je pokriveno u NASEM-u za 2021 izvještaj koji podstiče brz razvoj tehnologije koja omogućava fuziju:
“Iako se to često odlaže za budućnost, cilj ekonomične fuzijske energije u narednih nekoliko decenija, budući da američki strateški interes pokreće potrebu za brzim povećanjem istraživanja i razvoja materijala, komponenti i fuzionih nuklearnih tehnologija.”
Pet istaknutih četvrtaka uključuju:
1 Materijali otporni na fuziju
Plazma u kojoj se javlja reakcija fuzije može biti toplije od sunca. Snažno magnetsko polje ili inercija može ograničiti plazmu, odvajajući je od zidova i komponenti reaktora, ali fuzijski reaktori će ipak zahtijevati materijale koji mogu podnijeti ekstremnu toplinu i bombardiranje neutronima koji se oslobađaju kada se izotopi vodonika transformišu u helijum.
Da bi testirali potencijalne materijale, naučnici moraju stvoriti uslove slične reakciji fuzije.
„Postoji veoma velika potreba za fuzijskim prototipskim izvorom neutrona da bi mogao da prikupi podatke o materijalima, što može potrajati mnogo godina izlaganja,“ rekao je Scott Hsu, vodeći koordinator za fuziju u DOE. Dok je taj izvor neutrona u razvoju, dodao je, mašinsko učenje i testiranje materijala mogu pomoći da se suzi broj materijala kandidata.
Postoji i potencijal da se u potpunosti izbjegnu materijali korištenjem "stvarno transformativnih dizajna prvog zida i pokrivača, gdje možda čak nemate čvrsti materijal okrenut prema plazmi, a to gotovo zaobilazi pitanje materijala", rekao je Hsu. „I moramo da zadržimo te ideje na stolu.”
2 Uzgajivač tritijuma
Najčešći dizajni fuzijskih reaktora koriste dva izotopa vodika - deuterijum (2H) i tricijum (3H)—kao gorivo.
„Ako ćemo koristiti ciklus goriva deuterijum-tricijum, moraćemo da izvučemo toplotu i uzgajamo tricijum“, rekao je Richard Hawryluk, viši tehnički savjetnik u Uredu za nauku DOE i predsjedavajući NASEM izvještaja za 2021. .
„Poseban izazov je potreba da se bezbedno i efikasno zatvori ciklus goriva“, navodi se u tom izveštaju, „što za dizajn deuterijum-tricijum fuzije uključuje razvoj pokrivača za razmnožavanje i ekstrakciju tricijuma, kao i punjenje gorivom, iscrpljivanje, ograničavanje, ekstrakcija i odvajanje tricijuma u značajnim količinama.”
3 Izduvni sistem
Dio nedokučive topline proizvedene u reakciji fuzije koristit će se za proizvodnju energije, ali prvo njome treba upravljati, a vaš standardni kuhinjski ventilator neće moći.
"Puni istraživački program će zahtijevati postrojenja za testiranje koja proizvode okruženja sve sličnija fuzijskoj elektrani kako bi se procijenilo rukovanje ispušnim plinovima relevantnim za reaktor u okruženju fuzijskih neutrona", navodi se u izvještaju NASEM-a.
4 efikasnija lasera
DOE-ovo nacionalno postrojenje za paljenje (NIF) proslavilo je dugo traženo dostignuće u decembru kada je izazvalo reakciju fuzije koja je oslobodila više energije (3.15 megadžula) od snopa lasera koji ga je zapalio (2.05 megadžula). Ali za napajanje lasera bilo je potrebno 300 megadžula.
Na kraju, takvi laseri će se, nakon pokretanja, napajati električnom energijom iz fuzijskog reaktora. Ali efikasniji laseri znače efikasnije reaktore, ostavljajući više energije za korisnika ili mrežu.
5 Ponavljanje
Nije dovoljno da laser bude efikasan. Također mora djelovati manje kao musketa, a više kao mitraljez.
„Divan rezultat na NIF-u“, rekao je Hawryluk, „došli smo do te tačke tako što smo napravili nekoliko udaraca godišnje. Morate biti u mogućnosti da dođete do tačke u kojoj radite nekoliko udaraca u sekundi, ili hitac u sekundi, tako da je i stopa ponavljanja koju moramo savladati.”
To povećava stopu ponavljanja za svaki korak u procesu, počevši od kapsule goriva. Prema časopisu nauka, „Milion kapsula dnevno bi trebalo da se napravi, napuni, pozicionira, raznese i očisti – veliki inženjerski izazov.”
Izvor: https://www.forbes.com/sites/jeffmcmahon/2023/02/20/top-5-side-hustles-for-the-fusion-industry/