Ang mga makabagong proyekto gamit ang mga modernong superconductor ay malapit nang magpapahintulot sa kontroladong thermonuclear fusion, sabi ng ilang optimist. Gayunpaman, hinuhulaan ng mga eksperto na ang praktikal na aplikasyon ay tatagal ng ilang dekada.
Bakit napakahirap?
Ang Fusion energy ay itinuturing na isang potensyal na mapagkukunan ng enerhiya para sa hinaharap. Ito ang purong enerhiya ng atom. Ngunit ano ito at bakit napakahirap makamit? Upang magsimula, kailangan nating maunawaan ang pagkakaiba sa pagitan ng classical nuclear fission at thermonuclear fusion.
Ang fission ng atom ay kapag ang mga radioactive isotopes - uranium o plutonium - ay na-fission at naging iba pang highly radioactive isotopes, na dapat ilibing o i-recycle.
Ang fusion reaction ay binubuo sa katotohanan na ang dalawang isotopes ng hydrogen - deuterium at tritium - ay nagsasama sa iisang kabuuan, na bumubuo ng hindi nakakalason na helium at isang neutron, nang hindi gumagawa ng radioactive waste.
Problema sa pagkontrol
Mga reaksyon nanangyayari sa Araw o sa isang hydrogen bomb - ito ay thermonuclear fusion, at ang mga inhinyero ay nahaharap sa isang nakakatakot na gawain - paano makokontrol ang prosesong ito sa isang planta ng kuryente?
Ito ay isang bagay na ginagawa ng mga siyentipiko mula noong 1960s. Ang isa pang eksperimental na fusion reactor na tinatawag na Wendelstein 7-X ay nagsimula ng operasyon sa hilagang German na lungsod ng Greifswald. Hindi pa ito idinisenyo upang lumikha ng isang reaksyon - isa lamang itong espesyal na disenyo na sinusuri (isang stellarator sa halip na isang tokamak).
High Energy Plasma
Lahat ng thermonuclear installation ay may isang karaniwang tampok - isang annular na hugis. Ito ay batay sa ideya ng paggamit ng malalakas na electromagnets upang lumikha ng isang malakas na electromagnetic field na hugis tulad ng torus - isang napalaki na tubo ng bisikleta.
Ang electromagnetic field na ito ay dapat na sobrang siksik na kapag ito ay pinainit sa microwave oven sa isang milyong degrees Celsius, isang plasma ay dapat lumitaw sa pinakagitna ng singsing. Pagkatapos ay sinindihan ito upang magsimula ang pagsasanib.
Pagpapakita ng mga posibilidad
Sa Europe, dalawang ganoong eksperimento ang kasalukuyang isinasagawa. Ang isa sa mga ito ay ang Wendelstein 7-X, na kamakailang nakabuo ng unang helium plasma nito. Ang isa pa ay ang ITER, isang malaking experimental fusion facility sa timog ng France na nasa ilalim pa ng konstruksyon at handang maging live sa 2023.
Ipinapalagay na ang mga tunay na reaksyong nuklear ay magaganap sa ITER, gayunpaman, sasa maikling panahon at tiyak na hindi hihigit sa 60 minuto. Ang reactor na ito ay isa lamang sa maraming hakbang tungo sa paggawa ng nuclear fusion na isang katotohanan.
Fusion reactor: mas maliit at mas malakas
Kamakailan, ilang designer ang nag-anunsyo ng bagong disenyo ng reactor. Ayon sa isang grupo ng mga mag-aaral mula sa Massachusetts Institute of Technology, pati na rin ang mga kinatawan ng kumpanya ng armas Lockheed Martin, ang pagsasanib ay maaaring isagawa sa mga pasilidad na mas malakas at mas maliit kaysa sa ITER, at handa silang gawin ito sa loob ng sampu. taon.
Ang ideya ng bagong disenyo ay ang paggamit ng mga modernong superconductor na may mataas na temperatura sa mga electromagnet, na nagpapakita ng kanilang mga katangian kapag pinalamig gamit ang likidong nitrogen, sa halip na mga tradisyonal, na nangangailangan ng likidong helium. Ang isang bago, mas flexible na teknolohiya ay magbibigay-daan sa kumpletong muling pagdidisenyo ng reactor.
Klaus Hesch, na namamahala sa nuclear fusion technology sa Karlsruhe Institute of Technology sa timog-kanlurang Germany, ay may pag-aalinlangan. Sinusuportahan nito ang paggamit ng mga bagong superconductor na may mataas na temperatura para sa mga bagong disenyo ng reactor. Ngunit, ayon sa kanya, upang bumuo ng isang bagay sa isang computer, na isinasaalang-alang ang mga batas ng pisika, ay hindi sapat. Kinakailangang isaalang-alang ang mga hamon na lalabas kapag isinasabuhay ang isang ideya.
Sci-fi
Ayon kay Hesh, ang modelo ng estudyante ng MIT ay nagpapakita lamang ng posibilidad ng isang proyekto. Ngunit ito ay talagang maraming science fiction. Proyektonagmumungkahi na ang mga seryosong teknikal na problema ng pagsasanib ay nalutas na. Ngunit walang ideya ang modernong agham kung paano lutasin ang mga ito.
Ang isang ganoong problema ay ang ideya ng mga collapsible coil. Maaaring lansagin ang mga electromagnet upang makapasok sa loob ng singsing na naglalaman ng plasma sa modelo ng disenyo ng MIT.
Ito ay magiging lubhang kapaki-pakinabang dahil maaaring ma-access ng isa ang mga bagay sa panloob na system at palitan ang mga ito. Ngunit sa katotohanan, ang mga superconductor ay gawa sa ceramic material. Daan-daang mga ito ay dapat na magkakaugnay sa isang sopistikadong paraan upang mabuo ang tamang magnetic field. At dito mayroong higit pang mga pangunahing paghihirap: ang mga koneksyon sa pagitan ng mga ito ay hindi kasing simple ng mga koneksyon ng mga tansong cable. Wala pang nakakaisip ng mga konseptong makakatulong sa paglutas ng mga ganitong problema.
Masyadong mainit
Problema din ang mataas na temperatura. Sa core ng fusion plasma, ang temperatura ay aabot sa humigit-kumulang 150 milyong degrees Celsius. Nananatili ang matinding init na ito - sa gitna mismo ng ionized gas. Ngunit kahit sa paligid nito ay napakainit pa rin - mula 500 hanggang 700 degrees sa reactor zone, na siyang panloob na layer ng isang metal pipe kung saan ang tritium na kinakailangan para mangyari ang nuclear fusion ay "magpaparami"
May mas malaking problema ang fusion reactor - ang tinatawag na power release. Ito ang bahagi ng system na tumatanggap ng ginamit na gasolina, pangunahin ang helium, mula sa proseso ng pagsasanib. Unaang mga bahaging metal kung saan pumapasok ang mainit na gas ay tinatawag na "mga divertor". Maaari itong magpainit hanggang higit sa 2000°C.
Problema sa divertor
Upang makayanan ng planta ang mga temperaturang ito, sinusubukan ng mga inhinyero na gamitin ang metal tungsten na ginagamit sa mga luma na incandescent light bulbs. Ang punto ng pagkatunaw ng tungsten ay tungkol sa 3000 degrees. Ngunit may iba pang mga limitasyon din.
Sa ITER, maaari itong gawin, dahil ang pag-init dito ay hindi nangyayari palagi. Ipinapalagay na ang reactor ay gagana lamang ng 1-3% ng oras. Ngunit hindi iyon isang opsyon para sa isang planta ng kuryente na kailangang tumakbo 24/7. At, kung may mag-claim na makakagawa siya ng mas maliit na reactor na may kapangyarihan tulad ng ITER, ligtas na sabihin na wala siyang solusyon sa problema sa divertor.
Power plant sa loob ng ilang dekada
Gayunpaman, optimistiko ang mga siyentipiko tungkol sa pagbuo ng mga thermonuclear reactor, gayunpaman, hindi ito magiging kasing bilis ng hula ng ilang mahilig.
Dapat ipakita ng ITER na ang kinokontrol na pagsasanib ay talagang makakapagdulot ng mas maraming enerhiya kaysa gagastusin sa pag-init ng plasma. Ang susunod na hakbang ay ang pagbuo ng bagong hybrid demonstration power plant na aktwal na gumagawa ng kuryente.
Inaayos na ng mga inhinyero ang disenyo nito. Kakailanganin nilang matuto mula sa ITER, na nakatakdang ilunsad sa 2023. Isinasaalang-alang ang oras na kinakailangan para sa disenyo, pagpaplano at pagtatayo, tilamalabong ilulunsad ang unang fusion power plant nang mas maaga kaysa sa kalagitnaan ng ika-21 siglo.
Rossi Cold Fusion
Noong 2014, napagpasyahan ng isang independent test ng E-Cat reactor na nakagawa ang device ng average na 2,800 watts ng power output sa loob ng 32-araw na panahon na may konsumo na 900 watts. Ito ay higit pa sa anumang kemikal na reaksyon na kayang ihiwalay. Ang resulta ay nagsasalita ng alinman sa isang tagumpay sa thermonuclear fusion, o ng tahasang panloloko. Ang ulat ay nabigo sa mga nag-aalinlangan, na nagdududa kung ang pagsusulit ay tunay na independyente at nagmumungkahi ng posibleng palsipikasyon ng mga resulta ng pagsusulit. Ang iba ay abala sa pag-iisip ng "mga lihim na sangkap" na nagbibigay-daan sa pagsasanib ni Rossi na gayahin ang teknolohiya.
Si Rossi ay isang scammer?
Kahanga-hanga si Andrea. Naglalathala siya ng mga proklamasyon sa mundo sa natatanging Ingles sa seksyon ng mga komento ng kanyang website, na tinatawag na Journal of Nuclear Physics. Ngunit ang kanyang mga nakaraang nabigong pagtatangka ay may kasamang isang Italian waste-to-fuel project at isang thermoelectric generator. Ang Petroldragon, isang waste-to-energy project, ay nabigo sa bahagi dahil ang iligal na pagtatapon ng basura ay kontrolado ng Italian organized crime, na nagsampa ng mga kasong kriminal laban dito dahil sa paglabag sa mga regulasyon sa pamamahala ng basura. Gumawa rin siya ng thermoelectric device para sa US Army Corps of Engineers, ngunit sa panahon ng pagsubok, ang gadget ay gumawa lamang ng maliit na bahagi ng ipinahayag na kapangyarihan.
Marami ang hindi nagtitiwala kay Rossi, at tahasan siyang tinawag ng editor-in-chief ng New Energy Times na isang kriminal na may sunod-sunod na mga bigong proyekto ng enerhiya sa likod niya.
Independent verification
Rossi ay pumirma ng kontrata sa American company na Industrial Heat para magsagawa ng isang taon na lihim na pagsubok ng isang 1-MW cold fusion plant. Ang device ay isang shipping container na puno ng dose-dosenang E-Cats. Ang eksperimento ay kailangang kontrolin ng isang ikatlong partido na maaaring kumpirmahin na ang pagbuo ng init ay talagang nagaganap. Sinasabi ni Rossi na ginugol niya ang halos lahat ng nakaraang taon sa praktikal na pamumuhay sa isang lalagyan at pangangasiwa sa mga operasyon nang higit sa 16 na oras sa isang araw upang patunayan ang komersyal na posibilidad ng E-Cat.
Natapos ang pagsusulit noong Marso. Ang mga tagasuporta ni Rossi ay sabik na naghihintay sa ulat ng mga nagmamasid, na umaasang mapapawalang-sala ang kanilang bayani. Ngunit sa huli ay nagdemanda sila.
Litigation
Sa isang paghaharap sa korte sa Florida, sinabi ni Rossi na matagumpay ang pagsubok at kinumpirma ng isang independiyenteng arbitrator na ang E-Cat reactor ay gumagawa ng anim na beses na mas maraming enerhiya kaysa sa nakonsumo nito. Sinabi rin niya na sumang-ayon ang Industrial Heat na bayaran siya ng $100 milyon - $11.5 milyon pagkatapos ng 24 na oras na pagsubok (para sa mga karapatan sa paglilisensya upang maibenta ng kumpanya ang teknolohiya sa US) at isa pang $89 milyon pagkatapos ng matagumpay na pagkumpleto ng pinalawig na pagsubok. sa loob ng 350 araw. Inakusahan ni Rossi ang IH na nagpapatakbo ng "fraudulent scheme"ang layunin nito ay nakawin ang kanyang intelektwal na ari-arian. Inakusahan din niya ang kumpanya ng maling paggamit ng mga E-Cat reactor, ilegal na pagkopya ng mga makabagong teknolohiya at produkto, functionality at disenyo, at pag-abuso ng patent sa kanyang intelektwal na ari-arian.
Mine of Gold
Sa ibang lugar, sinabi ni Rossi na sa isa sa kanyang mga demonstrasyon, nakatanggap ang IH ng $50-60 milyon mula sa mga mamumuhunan at isa pang $200 milyon mula sa China pagkatapos ng replay na kinasasangkutan ng mga nangungunang opisyal ng China. Kung totoo ito, higit sa isang daang milyong dolyar ang nakataya. Ibinasura ng Industrial Heat ang mga pahayag na ito bilang walang batayan at aktibong ipagtatanggol ang sarili nito. Higit sa lahat, sinabi niyang "nagtrabaho siya nang mahigit tatlong taon upang kumpirmahin ang mga resultang diumano'y nakamit ni Rossi sa kanyang teknolohiyang E-Cat, nang walang tagumpay."
IH ay hindi naniniwala sa E-Cat, at ang New Energy Times ay walang nakikitang dahilan para pagdudahan ito. Noong Hunyo 2011, isang kinatawan ng publikasyon ang bumisita sa Italya, nakapanayam si Rossi at nag-film ng isang demonstrasyon ng kanyang E-Cat. Pagkaraan ng isang araw, iniulat niya ang kanyang malubhang alalahanin tungkol sa paraan ng pagsukat ng thermal power. Pagkatapos ng 6 na araw, nai-post ng mamamahayag ang kanyang video sa YouTube. Ang mga eksperto mula sa buong mundo ay nagpadala sa kanya ng mga pagsusuri, na inilathala noong Hulyo. Naging malinaw na ito ay isang panloloko.
Pang-eksperimentong pagkumpirma
Gayunpaman, maraming mananaliksik - Alexander Parkhomov mula sa Peoples' Friendship University of Russia at Martin Fleishman Memorial Project (MFPM) -nagawang kopyahin ang malamig na thermonuclear fusion ng Russia. Ang ulat ng MFPM ay pinamagatang "The End of the Carbon Era Is Near". Ang dahilan para sa gayong paghanga ay ang pagtuklas ng isang pagsabog ng gamma radiation, na hindi maipaliwanag kung hindi sa pamamagitan ng isang thermonuclear reaction. Ayon sa mga mananaliksik, si Rossi ay may eksaktong sinasabi niya.
Ang isang praktikal na bukas na recipe para sa cold fusion ay maaaring magpasiklab ng energy gold rush. Maaaring matagpuan ang mga alternatibong pamamaraan para ma-bypass ang mga patent ni Rossi at ilayo siya sa multi-bilyong dolyar na negosyo ng enerhiya.
Kaya marahil ay mas gusto ni Rossi na iwasan ang kumpirmasyong ito.
