Пет технологија које ће омогућити фузионој индустрији

Енергија фузије треба више од сталне реакције фузије пре него што може да помогне свету да произведе довољно угљеник-неутралне енергије. Министарство енергетике САД је идентификовало план истраживања и развоја за пакет технологија и процеса који ће омогућити фузију.

Два званичника ДОЕ навела су пет од ових хитних технологија у а вебинар У четвртак домаћини су Националне академије науке, инжењерства и медицине (НАСЕМ). Више је покривено у НАСЕМ-у за 2021 извештај то подстиче брз развој технологије која омогућава фузију:

„Иако се ово често одлаже за будућност, циљ економичне фузијске енергије у наредних неколико деценија, будући да амерички стратешки интерес покреће потребу за брзим повећањем истраживања и развоја материјала, компоненти и фузионих нуклеарних технологија.

Пет истакнутих у четвртак укључују:

1 Материјали отпорни на фузију

Плазма у којој се јавља реакција фузије може бити топлије од сунца. Снажно магнетно поље или инерција могу да ограниче плазму, одвајајући је од зидова и компоненти реактора, али фузиони реактори ће ипак захтевати материјале који могу да поднесу екстремну топлоту и бомбардовање неутронима који се ослобађају када се изотопи водоника трансформишу у хелијум.

Да би тестирали потенцијалне материјале, научници морају створити услове сличне реакцији фузије.

„Постоји веома велика потреба за извором неутрона са прототипом фузије да би могао да прикупи податке о материјалима, што може потрајати много година излагања“, рекао је Скот Хсу, водећи координатор за фузију у ДОЕ. Док је тај извор неутрона у развоју, додао је он, машинско учење и тестирање материјала могу помоћи да се смањи број материјала кандидата.

Такође постоји потенцијал да се у потпуности избегну материјали коришћењем „заиста трансформативног дизајна првог зида и покривача, где можда чак и немате чврст материјал окренут према плазми, а то скоро заобилази питање материјала“, рекао је Хсу. „И морамо да задржимо те идеје на столу.

2 Узгајивач трицијума

Најчешћи дизајни фузионих реактора користе два изотопа водоника - деутеријум (²Х) и трицијум (³Х)—као гориво.

„Ако ћемо користити циклус горива деутеријум-трицијум, мораћемо да извучемо топлоту и узгајамо трицијум“, рекао је Рицхард Хаврилук, виши технички саветник у Канцеларији за науку ДОЕ и председник извештаја НАСЕМ-а за 2021. .

„Посебан изазов је потреба да се безбедно и ефикасно затвори циклус горива“, наводи се у том извештају, „што за дизајн деутеријум-трицијума фузије укључује развој покривача за размножавање и екстракцију трицијума, као и пуњење горивом, исцрпљивање, ограничавање, екстракција и одвајање трицијума у ​​значајним количинама.”

3 Издувни систем

Нешто од недокучиве топлоте произведене у реакцији фузије ће се користити за производњу енергије, али прво њоме треба управљати, а ваш стандардни кухињски вентилатор неће радити.

„Пуни истраживачки програм ће захтевати постројења за тестирање која производе окружења која су све сличнија фузионој електрани како би се проценило руковање издувним гасовима релевантним за реактор у окружењу фузионих неутрона“, наводи се у извештају НАСЕМ-а.

4 ефикаснија ласера

Национална установа за паљење ДОЕ (НИФ) прославила је дуго тражено достигнуће у децембру када је изазвала реакцију фузије која је ослободила више енергије (3.15 мегаџула) од снопа ласера ​​који га је запалио (2.05 мегаџула). Али било је потребно 300 мегаџула за напајање ласера.

На крају, такви ласери ће се, након покретања, напајати електричном енергијом из фузионог реактора. Али ефикаснији ласери значе ефикасније реакторе, остављајући више снаге за корисника или мрежу.

5 Понављање

Није довољно да ласер буде ефикасан. Такође мора да делује мање као мускета, а више као митраљез.

„Диван резултат на НИФ-у“, рекао је Хаврилук, „дошли смо до те тачке тако што смо направили неколико удараца годишње. Морате бити у стању да дођете до тачке у којој радите неколико удараца у секунди, или један ударац у секунди, тако да је и стопа понављања коју морамо да савладамо.”

То повећава стопу понављања за сваки корак у процесу, почевши од капсуле за гориво. Према часопису Наука, „Милион капсула дневно би требало да се направи, напуни, позиционира, разнесе и очисти – огроман инжењерски изазов.“

ВИШЕ ОД ФОРБАФусион ће ускоро постати инвестиција која се мора имати, каже званичник ДОЕBy Јефф МцМахон