Заманауи асқын өткізгіштерді пайдаланатын инновациялық жобалар жақын арада басқарылатын термоядролық синтезге мүмкіндік береді, дейді кейбір оптимистер. Алайда сарапшылардың болжамынша, практикалық қолдану бірнеше ондаған жылдарға созылады.
Неге сонша қиын?
Фьюзиялық энергия болашақ үшін әлеуетті энергия көзі болып саналады. Бұл атомның таза энергиясы. Бірақ бұл не және неге оған жету қиын? Алдымен біз классикалық ядролық бөліну мен термоядролық синтез арасындағы айырмашылықты түсінуіміз керек.
Атомның ыдырауы радиоактивті изотоптар - уран немесе плутоний ыдырап, басқа жоғары радиоактивті изотоптарға айналады, содан кейін оларды көму немесе қайта өңдеу қажет.
Біріктіру реакциясы сутегінің екі изотопы – дейтерий мен тритий – радиоактивті қалдықтарды шығармай, улы емес гелий мен бір нейтрон түзетін бір бүтінге қосылуынан тұрады.
Басқару мәселесі
РеакцияларКүнде немесе сутегі бомбасында пайда болады - бұл термоядролық синтез және инженерлердің алдында күрделі міндет тұр - бұл процесті электр станциясында қалай басқаруға болады?
Бұл ғалымдар 1960 жылдардан бері жұмыс істеп келе жатқан нәрсе. Германияның солтүстігіндегі Грейфсвальд қаласында Wendelstein 7-X деп аталатын тағы бір тәжірибелік синтез реакторы жұмысын бастады. Ол реакция жасау үшін әлі жасалмаған - бұл тек сынақтан өтіп жатқан арнайы дизайн (токамак орнына жұлдызшы).
Жоғары энергия плазмасы
Барлық термоядролық қондырғылардың ортақ қасиеті бар – сақиналы пішін. Ол торус тәрізді күшті электромагниттік өрісті - үрленген велосипед түтігін жасау үшін қуатты электромагниттерді пайдалану идеясына негізделген.
Бұл электромагниттік өріс соншалықты тығыз болуы керек, оны микротолқынды пеште бір миллион градус Цельсийге дейін қыздырғанда, сақинаның дәл ортасында плазма пайда болуы керек. Содан кейін балқытуды бастау үшін ол тұтанады.
Мүмкіндіктерді көрсету
Еуропада қазір осындай екі эксперимент жүргізілуде. Олардың бірі - жақында өзінің алғашқы гелий плазмасын жасаған Wendelstein 7-X. Екіншісі - ITER, Францияның оңтүстігінде әлі салынып жатқан және 2023 жылы пайдалануға дайын болатын үлкен эксперименттік синтез қондырғысы.
Нақты ядролық реакциялар ITER-де болады деп болжануда, алайда текқысқа мерзімге және, әрине, 60 минуттан аспайды. Бұл реактор ядролық синтезді жүзеге асыруға бағытталған көптеген қадамдардың бірі ғана.
Фьюзиялық реактор: кішірек және қуаттырақ
Жақында бірнеше дизайнерлер реактордың жаңа дизайнын жариялады. Массачусетс технологиялық институтының студенттері тобының, сондай-ақ Lockheed Martin қару-жарақ компаниясы өкілдерінің айтуынша, синтез ITER-ден әлдеқайда қуатты және кішірек нысандарда жүзеге асырылуы мүмкін және олар оны он жыл ішінде жасауға дайын. жыл.
Жаңа дизайн идеясы - электромагниттерде сұйық гелийді қажет ететін әдеттегіден гөрі, сұйық азотпен салқындату кезінде өз қасиеттерін көрсететін заманауи жоғары температуралы асқын өткізгіштерді пайдалану. Жаңа, икемді технология реакторды толығымен қайта құруға мүмкіндік береді.
Германияның оңтүстік-батысындағы Карлсруэ технологиялық институтында ядролық синтез технологиясына жауапты Клаус Хеш күмәнмен қарайды. Ол реактордың жаңа конструкциялары үшін жаңа жоғары температуралы асқын өткізгіштерді пайдалануды қолдайды. Бірақ, оның айтуынша, физика заңдарын ескере отырып, компьютерде бірдеңе әзірлеу жеткіліксіз. Идеяны жүзеге асыру кезінде туындайтын қиындықтарды ескеру қажет.
Ғылыми-фантастика
Хештің айтуынша, MIT студенттік моделі тек жобаның мүмкіндігін көрсетеді. Бірақ бұл шын мәнінде көптеген ғылыми фантастика. Жобасинтездің күрделі техникалық мәселелері шешілді деп болжайды. Бірақ қазіргі ғылым оларды қалай шешуге болатынын білмейді.
Осындай мәселелердің бірі жиналмалы катушкалар идеясы болып табылады. MIT дизайн үлгісіндегі плазманы ұстайтын сақинаның ішіне кіру үшін электромагниттерді бөлшектеуге болады.
Бұл өте пайдалы болар еді, себебі ішкі жүйедегі нысандарға кіріп, оларды ауыстыруға болады. Бірақ шын мәнінде асқын өткізгіштер керамикалық материалдан жасалған. Дұрыс магнит өрісін қалыптастыру үшін олардың жүздегені күрделі түрде біріктірілуі керек. Және мұнда іргелі қиындықтар бар: олардың арасындағы байланыстар мыс кабельдерінің қосылымдары сияқты қарапайым емес. Мұндай мәселелерді шешуге көмектесетін тұжырымдамаларды ешкім әлі ойлаған жоқ.
Тым ыстық
Жоғары температура да проблема болып табылады. Біріктірілген плазманың өзегінде температура Цельсий бойынша 150 миллион градусқа жетеді. Бұл шектен тыс жылу орнында қалады - иондалған газдың дәл ортасында. Бірақ оның айналасында әлі де өте ыстық - реактор аймағында 500-ден 700 градусқа дейін, бұл металл құбырдың ішкі қабаты болып табылады, онда ядролық синтезге қажетті тритий «көбейтіледі»
Термоядролық реакторда одан да үлкен мәселе бар - қуатты босату деп аталатын. Бұл термоядролық процесстен пайдаланылған отынды, негізінен гелийді алатын жүйе бөлігі. Біріншіыстық газ кіретін металл компоненттері «диверторлар» деп аталады. Ол 2000°C жоғары қызады.
Дивертор мәселесі
Зауыт осы температураға төтеп беруі үшін инженерлер ескі үлгідегі қыздыру шамдарында қолданылатын металл вольфрамды қолдануға тырысуда. Вольфрамның балқу температурасы шамамен 3000 градус. Бірақ басқа шектеулер де бар.
ITER-де мұны істеуге болады, себебі ондағы қыздыру үнемі болмайды. Реактор уақыттың 1-3% ғана жұмыс істейді деп болжануда. Бірақ бұл тәулік бойы жұмыс істейтін электр станциясы үшін опция емес. Ал егер біреу ITER қуатымен бірдей кішірек реактор жасай аламын десе, оның дивертор мәселесінің шешімі жоқ деп айтуға болады.
Электр станциясы бірнеше онжылдықтарда
Дегенмен, ғалымдар термоядролық реакторлардың дамуына оптимистік көзқараспен қарайды, алайда бұл кейбір энтузиастар болжағандай жылдам болмайды.
ITER басқарылатын синтездің шын мәнінде плазманы қыздыруға жұмсалатын энергиядан көбірек қуат өндіретінін көрсетуі керек. Келесі қадам - электр қуатын нақты өндіретін жаңа гибридті электр станциясын салу.
Инженерлер оның дизайнымен қазірдің өзінде жұмыс істеп жатыр. Олар 2023 жылы іске қосылуы жоспарланған ITER-ден үйренуі керек. Жобалауға, жоспарлауға және құрылысқа қажет уақытты ескере отырып,Алғашқы синтездік электр станциясының 21 ғасырдың ортасынан әлдеқайда ертерек іске қосылуы екіталай.
Rossi Cold Fusion
2014 жылы E-Cat реакторының тәуелсіз сынағы құрылғы 900 ватт тұтынумен 32 күн ішінде орташа есеппен 2800 Вт қуат өндірді деген қорытындыға келді. Бұл кез келген химиялық реакцияны оқшаулай алатындан көп. Нәтиже не термоядролық синтездегі серпіліс туралы, не тікелей алаяқтық туралы айтады. Есеп скептиктердің көңілін қалдырды, олар тесттің шынымен тәуелсіз болғанына күмәнданды және сынақ нәтижелерін бұрмалау мүмкіндігін ұсынады. Басқалары Россидің синтезіне технологияны қайталауға мүмкіндік беретін "құпия ингредиенттерді" анықтаумен айналысты.
Росси алаяқ па?
Андреа таң қалдырады. Ол өзінің веб-сайтының «Journal of Nuclear Physics» деп аталатын түсініктемелер бөлімінде бірегей ағылшын тілінде әлемге мәлімдемелер жариялайды. Бірақ оның бұрынғы сәтсіз әрекеттері итальяндық қалдықтарды отынға айналдыру жобасы мен термоэлектрлік генераторды қамтыды. Petroldragon, қалдықтарды энергияға айналдыру жобасы ішінара сәтсіз аяқталды, өйткені қалдықтарды заңсыз тастауды итальяндық ұйымдасқан қылмыс басқарады, ол қалдықтарды басқару ережелерін бұзғаны үшін оған қарсы қылмыстық іс қозғады. Ол сондай-ақ АҚШ армиясының инженерлер корпусы үшін термоэлектрлік құрылғы жасады, бірақ сынақ кезінде гаджет мәлімделген қуаттың бір бөлігін ғана өндірді.
Көбісі Россиге сенбейді және New Energy Times газетінің бас редакторы оның артында көптеген сәтсіз энергетикалық жобалары бар қылмыскер деп атады.
Тәуелсіз растау
Росси американдық Industrial Heat компаниясымен 1 МВт суық термоядролық қондырғыны бір жыл бойы құпия сынақтан өткізуге келісім-шартқа отырды. Құрылғы ондаған E-Cat бар жүк тасымалдау контейнері болды. Экспериментті үшінші тарап бақылауы керек еді, ол шынымен де жылу пайда болып жатқанын растай алады. Росси өткен жылдың көп бөлігін іс жүзінде контейнерде өмір сүріп, E-Cat-тің коммерциялық өміршеңдігін дәлелдеу үшін күніне 16 сағаттан астам операцияларды бақылағанын айтады.
Тестілеу наурыз айында аяқталды. Россидің жақтастары өз кейіпкерінің ақталуына үміттеніп, бақылаушылардың есебін тағатсыздана күтті. Бірақ соңында олар сотқа жүгінді.
Сот ісі
Флорида сотында Росси сынақ сәтті өтті деп мәлімдейді және тәуелсіз арбитр E-Cat реакторы тұтынғаннан алты есе көп энергия өндіретінін растады. Ол сондай-ақ Industrial Heat оған 24 сағаттық сынақтан кейін 100 миллион доллар төлеуге келіскенін айтты - 11,5 миллион доллар (компания АҚШ-та технологияны сата алатындай лицензиялық құқықтар үшін) және ұзартылған жоба сәтті аяқталғаннан кейін тағы 89 миллион доллар. сынақ мерзімі 350 күн ішінде. Росси IH-ді «алаяқтық схеманы» жүргізді деп айыптадыоның мақсаты оның зияткерлік меншігін ұрлау болды. Ол сондай-ақ компанияны E-Cat реакторларын заңсыз иемденді, инновациялық технологиялар мен өнімдерді, функционалдылық пен дизайнды заңсыз көшірді және оның зияткерлік меншігіне патентті теріс пайдаланды деп айыптады.
Алтын кеніші
Басқа жерде Росси өзінің демонстрацияларының бірінде Қытайдың жоғары лауазымды тұлғалары қатысқан қайталаудан кейін IH инвесторлардан 50-60 миллион доллар және Қытайдан тағы 200 миллион доллар алды деп мәлімдейді. Егер бұл рас болса, онда жүз миллионнан астам долларға қауіп төніп тұр. Industrial Heat бұл шағымдарды негізсіз деп санады және өзін белсенді түрде қорғайды. Ең бастысы, ол «Росси өзінің E-Cat технологиясы арқылы қол жеткізген нәтижелерді растау үшін үш жылдан астам жұмыс істеді, бірақ табыссыз» деп мәлімдейді.
IH E-Cat-ге сенбейді және New Energy Times оған күмәндануға негіз жоқ деп санайды. 2011 жылдың маусымында басылымның өкілі Италияға барып, Россиден сұхбат алып, оның E-Cat демонстрациясын түсірді. Бір күннен кейін ол жылу қуатын өлшеу әдісіне қатысты өзінің елеулі алаңдаушылығын хабарлады. 6 күннен кейін журналист өзінің видеосын YouTube желісінде жариялады. Оған әлемнің түкпір-түкпірінен сарапшылар шілде айында жарияланған талдаулар жіберді. Мұның өтірік екені белгілі болды.
Эксперименттік растау
Алайда, бірқатар зерттеушілер – Ресей халықтар достығы университетінен Александр Пархомов және Мартин Флейшманды еске алу жобасы (MFPM) –Ресейдің суық термоядролық синтезін жаңғырта алды. MFPM есебі «Көміртегі дәуірінің соңы жақын» деп аталды. Мұндай таңданудың себебі термоядролық реакциядан басқаша түсіндіруге болмайтын гамма-сәулеленудің жарылысының ашылуы болды. Зерттеушілердің пікірінше, Росси айтқанын дәл айтады.
Суық синтезге арналған өміршең ашық рецепт энергияның алтын ағынын тудыруы мүмкін. Россидің патенттерін айналып өтіп, оны миллиардтаған долларлық энергия бизнесінен аулақ ұстаудың балама әдістері табылуы мүмкін.
Сондықтан Росси бұл растаудан аулақ болғысы келетін шығар.
