Ang pisika, bagaman ito ay, parang, isang agham tungkol sa nakapaligid na mundo, ay medyo malayo pa rin sa pang-araw-araw na buhay, iyon ay, malayo ito sa mga interes. ordinaryong mga tao. Ang mga hindi pangkaraniwang tao ay tumutuon sa pisika. Kung titingnan mo ang mga talambuhay ng "mga dakilang physicist" na ganap na nalubog sa mga problema ng kalawakan, makikita mo na ang ilan sa kanila ay mga kliyente ng mga psychiatrist, ang iba ay umiwas dito, bagaman mayroon silang kakaibang pag-uugali. Gayunpaman, ang mga "mahusay na pisiko" na ito ay pangunahing mga teorista, kosmologist, mathematician, ang kanilang pangkalahatang kahulugan ay . Mayroong sa isang malaking komunidad ng mga physicist at medyo mentally mga normal na tao, ngunit ito ay mga loafers, mga mahilig sa "dolce vita", na umangkop sa "nakita" ang pera ng estado, na nangangako sa estado ng iba't ibang mga benepisyo na "naubos nila mula sa kalikasan" sa pamamagitan ng pag-impluwensya nito sa iba't ibang mga nakatutuwang teorya na dating binuo ng " British scientists”.
Mayroong maraming mga linya ng aktibidad ng mga dead-end physicist na ito pisikal na kahulugan, ngunit mayabong sa kahulugan ng pera. Ang isa sa mga lugar ng aktibidad ng "sawyers" ng badyet ay ang paglikha ng isang thermonuclear reactor.
Siyempre, ang kasaysayan ng paglikha ng mga thermonuclear reactor ay nagsimula sa anyo ng mga medyo siyentipikong proyekto.
Noong 1949, sinubukan ang isang bomba atomika ng Sobyet, isang kopya ng Amerikano. Ngunit ang mga strategist ng Sobyet ay nagnanais ng isang bagay na mas makapangyarihan at nakakatakot para sa mga kaaway.
Ang mga theorist sa simula ng ika-20 siglo ay nagpasya na ang pinaka mahusay na mapagkukunan ng enerhiya ay ang mga thermonuclear reactions, na, sa kanilang opinyon, ay nagbibigay ng enerhiya ng mga bituin, kabilang ang Araw. . Ang mga reaksyon ng thermonuclear ay nagaganap lamang sa mga flare sa Araw, sa mga pagsabog ng New at Supernova na mga bituin.
Naniniwala si Sakharov sa thermonuclear fusion at nagtrabaho sa kung ano ang paniniwalaan niya bombang thermonuclear. Sa katunayan, lumikha siya ng isang mas malakas na bomba ng atom sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tritium at lithium-6 deuteride sa komposisyon nito ...
Ang Thermonuclear fusion ay hindi gumana, ngunit ang kapangyarihan ng pagsabog ng bomba ng Sakharov ay angkop sa parehong mga strategist ng militar at pisiko. Ang bomba ay idineklara na hydrogen, at bilang isang alamat, ang bersyon ay nagsimulang kumalat na ito ay thermonuclear. Lihim! Sino ang magsusuri!
Maraming mga physicist ang naniniwala sa posibilidad ng hindi makontrol na thermonuclear fusion sa Earth, kaya ang ideya ng pagkuha ng enerhiya sa tulong ng isang kinokontrol na thermonuclear reaction ay nakatanggap ng publisidad sa press at suporta sa pananalapi.
Nagpasya si Sakharov na posibleng magpasabog ng maliliit na bomba ng hydrogen sa isang matibay na bunker sa ilalim ng lupa, at gamitin ang inilabas na init. Siya, siyempre, ay hindi interesado sa katotohanan na ang paggawa ng tritium nang masigla at matipid ay hindi magbabayad ng enerhiya na nakuha sa ganitong paraan.
Kasabay nito, ang isang sarhento na si Oleg Lavrentiev, sa isang liham kay Stalin, ay iminungkahi na panatilihing electrostatically ang plasma sa loob ng silid. Tinalakay ni Beria ang liham ni Lavrentiev kasama sina Tamm at Sakharov, na nagsabing mas mainam na gumamit ng magnetic field upang makulong ang plasma.
Inutusan ni Kurchatov si Artsimovich na pamunuan ang gawain sa kinokontrol na thermonuclear fusion.
Natuklasan ni Artsimovich kung ano ang alam ng lahat na nakakita ng kidlat, iyon ay, natuklasan niya na ang malakas na paglabas ng kasalukuyang sa deuterium ay lumikha ng isang manipis na kurdon. Ang kurdon ay pumipintig, nagpi-compress at nag-unclenching... Sa kurdon, na itinalaga, bilang ito ay, siyentipiko, kurot, buhol ay lumitaw sa panahon ng ikalawang alon ng kasalukuyang, at sila ang mga pinagmumulan ng mga neutron. () Naglabas din ng malalakas na x-ray.
Susunod ang kasaysayan ng tokamak. Mula sa ikalimampu ng XX siglo hanggang sa simula ng III milenyo, halos tatlong dosenang mga ito ay ginawa. Ang kanilang mga sukat, natural, at ang kanilang gastos, ay tumaas sa pag-asa na ang susunod na tokamak ay sa wakas ay makagawa ng hindi lamang mga neutron, kundi pati na rin ang helium, iyon ay, ang thermonuclear fusion ay sa wakas ay maisasakatuparan ... Ngunit walang kabuluhan. Ang helium ay hindi kailanman nakita sa inilarawan na mga eksperimento, iyon ay, walang thermonuclear reaction, at hindi.
Kung bago ang 1961 na mga eksperimento sa tokamaks ay maaari pa ring ituring na siyentipiko, kung gayon ang mga "eksperimento" sa ibang pagkakataon ay isang purong "cut" ng badyet.
Noong 1961 Academician B.P. Sinabi ni Konstantinov kay Artsimovich sa kanyang apela "Bakit hindi itatayo ang thermonuclear power plant sa 1980 o sa 2000" na ang kanyang mga aktibidad ay hindi lamang walang silbi, ngunit nakakapinsala din.
Ipinaliwanag ni Konstantinov na ang reaksyon ng deuterium na may deuterium ay hindi mapapalitan ng reaksyon ng deuterium na may tritium. Ang Tritium ay hindi matatagpuan sa kalikasan, kailangan muna itong malutas mga nuclear reactor. Sa reaksyon ng deuterium na may tritium mabilis na mga neutron mabilis silang nag-aalis ng enerhiya, sinisira ang lahat ng bagay sa kanilang landas, walang mga silid na makatiis nito, sila ay mabilis na mawawasak, at ang plasma, na hindi maaaring gawing matatag, ay lalagpas sa mga dingding at marumi. kapaligiran, pangunahin ang daan-daang kilo ng radioactive tritium.
Siyempre, walang nagsimulang makinig kay Konstantinov at sa iba pang katulad niya. Isang malaking internasyonal na mafia ng "mga pamutol ng badyet" ang nabuo sa paligid ng "thermonuclear fusion", sila ay nagtayo, nagtatayo, at patuloy na magtatayo ng kanilang mga walang kwentang "fusion reactor". Sa teoryang, maaaring pigilan sila ng mga mambabatas, ngunit ang mga mambabatas ay maaaring gumawa ng isang bagay, at pagkatapos ay ayon sa teorya, sa kanilang sariling mga bansa lamang, at ang pang-agham na mafia ay internasyonal. Ngunit kahit na sa ilang mga bansa, ang mga pulitiko ay pumupunta sa kapangyarihan upang kumita lamang ng pera, kaya ang mafia ay madaling bumili ng mga ito at walang liwanag dito, gayunpaman, tulad ng sa maraming iba pang mga lugar ng "pang-agham" na aktibidad.
Post Views: 1,751
kinabukasan. Ang mga siyentipiko 60-70 taon na ang nakakaraan ay naghahanap ng mga paraan upang makakuha ng mas murang enerhiya. Ang pamamaraan ay kilala sa mahabang panahon, ngunit nananatiling imposibleng kontrolin ang enerhiya ng gayong kapangyarihan kahit ngayon. Ito ay tungkol tungkol sa thermonuclear fusion. Ang kinokontrol na thermonuclear fusion ay ang pagsasanib ng mas mabigat atomic nuclei mula sa mas magaan upang makakuha ng malaking enerhiya, na, hindi tulad ng sumasabog na thermonuclear fusion (ginagamit sa mga bomba ng hydrogen), ay ganap na nakokontrol.
Ang kinokontrol na thermonuclear fusion ay naiiba sa tradisyonal na fusion dahil ang huli ay gumagamit ng isang decay reaction kung saan ang mas magaan na nuclei ay maaaring makuha mula sa mabigat na nuclei. Ang isang thermonuclear reactor ay mas ligtas kaysa sa isang nuclear reactor (nuclear reactor) sa mga tuntunin ng radiation. Una sa lahat, ang dami ng mga radioactive substance sa loob nito ay medyo maliit, na ginagawang halos environment friendly.
Ang enerhiya na maaaring ilabas bilang resulta ng ilang uri ng aksidente ay medyo maliit din at hindi maaaring humantong sa pagkasira ng reaktor. Kasabay nito, mayroong ilang mga natural na hadlang sa disenyo ng reaktor na pumipigil sa pagkalat ng mga radioactive substance. Halimbawa, ang silid ng vacuum at ang shell ng cthiostat ay dapat na ganap na selyado, kung hindi, ang reaktor ay hindi maaaring gumana. Gayunpaman, sa panahon ng disenyo, ang malaking pansin ay binabayaran sa kaligtasan ng radiation kapwa sa panahon ng normal na operasyon at sa panahon ng mga posibleng aksidente.
Thermonuclear fusion, ang reaksyon ng hydrogen isotopes, hindi katulad ng atomic reaction, ang thermonuclear reaction ay isang fusion reaction, kalaunan ay nabuo ang helium, at ang helium ay nabuo sa pagpapalabas ng napakalaking thermal energy. Ang Thermonuclear fusion ay maaari lamang makuha sa isang espesyal na aparato na tinatawag na tokamak (isang toroidal chamber na may magnetic coils), ang Soviet counterpart ay ang synchrophasotron. Ang mga eksperimento sa larangan ng thermonuclear energy ay nagsimulang isagawa sa Unyong Sobyet noong 30s ng huling siglo, ngunit ang isyu ay hindi pa ganap na nalutas.
Malaki thermal energy hindi ginagabayan, at ginagamit lamang sa mga sandatang thermonuclear. Ang proyekto ng unang thermonuclear reactor sa mundo ay inilunsad sa loob ng 10 taon na, nagsimula ang konstruksiyon sa France, at ayon sa mga siyentipiko, makikita ng mundo ang unang kinokontrol na thermonuclear fusion sa 2026. Kung posible na isagawa ang pagsasanib, malamang na ang mga presyo para sa elektrikal na enerhiya ay bumaba nang husto, dahil tubig lamang ang kailangan para sa thermonuclear fusion ...
Para sa paghahambing, sabihin natin na kung ang 1 baso ng tubig ay sumailalim sa thermonuclear fusion, posible na magbigay ng kuryente sa isang maliit na lungsod sa loob ng 1 araw! Yan ang kapangyarihan ng tubig! (mas tiyak, hydrogen). Ngunit bukod sa thermonuclear fusion, may ilang iba pang mga uri mga alternatibong paraan pagkuha ng kuryente, ngunit maaari mong malaman ang tungkol dito sa pagsusuri na ito, salamat sa iyong pansin - A. Kasyan.
Talakayin ang artikulong CONTROLLED Fusion
thermonuclear reaksyon ay isang reaksyon ng pagsasanib ng magaan na nuclei sa mas mabibigat.
Para sa pagpapatupad nito, kinakailangan na ang mga paunang nucleon o light nuclei ay lumalapit sa isa't isa sa mga distansya na katumbas o mas mababa kaysa sa radius ng globo ng pagkilos ng mga nuklear na puwersa ng pang-akit (ibig sabihin, hanggang sa mga distansyang 10 -15 m). Ang ganitong magkaparehong paglapit ng nuclei ay pinipigilan ng Coulomb repulsive forces na kumikilos sa pagitan ng positively charged nuclei. Para maganap ang isang fusion reaction, kinakailangan na magpainit ng isang substance na may mataas na density hanggang sa over mataas na temperatura(sa pagkakasunud-sunod ng daan-daang milyong Kelvin) upang ang kinetic energy thermal motion ang nuclei ay naging sapat upang madaig ang mga puwersang salungat ng Coulomb. Sa ganitong mga temperatura, ang bagay ay umiiral sa anyo ng isang plasma. Dahil ang pagsasanib ay maaari lamang mangyari sa napakataas na temperatura, ang mga reaksyong nukleyar na pagsasanib ay tinatawag na mga reaksyong thermonuclear (mula sa Griyego. theme"init, init").
Ang mga reaksiyong thermonuclear ay naglalabas ng napakalaking enerhiya. Halimbawa, sa reaksyon ng deuterium fusion sa pagbuo ng helium
\(~^2_1D + \ ^2_1D \to \ ^3_2Siya + \ ^1_0n\)
3.2 MeV ng enerhiya ay inilabas. Sa reaksyon ng deuterium synthesis sa pagbuo ng tritium
\(~^2_1D + \ ^2_1D \to \ ^3_1T + \ ^1_1p\)
Ang 4.0 MeV ng enerhiya ay inilabas, at sa reaksyon
\(~^2_1D + \ ^3_1T \to \ ^4_2Siya + \ ^1_0n\)
17.6 MeV ng enerhiya ang inilabas.
kanin. 1. Scheme ng reaksyon ng deuterium-tritium
Sa kasalukuyan, ang isang kinokontrol na thermonuclear reaction ay isinasagawa sa pamamagitan ng synthesis ng deuterium \(~^2H\) at tritium\(~^3H\). Ang mga reserba ng deuterium ay dapat tumagal ng milyun-milyong taon, at ang mga reserba ng madaling minahan ng lithium (upang makakuha ng tritium) ay sapat na upang matugunan ang mga pangangailangan sa daan-daang taon.
Gayunpaman, sa reaksyong ito, ang karamihan (higit sa 80%) ng inilabas na kinetic energy ay eksaktong nahuhulog sa neutron. Bilang resulta ng mga banggaan ng mga fragment sa iba pang mga atomo, ang enerhiya na ito ay na-convert sa thermal energy. Bilang karagdagan, ang mga mabilis na neutron ay lumilikha ng malaking halaga ng radioactive na basura.
Samakatuwid, ang pinaka-promising ay ang "neutronless" na mga reaksyon, halimbawa, deuterium + helium-3.
\(~D + \ ^3Siya \sa \ ^4Siya + p\)
Ang reaksyong ito ay walang neutron yield, na nag-aalis ng malaking bahagi ng kapangyarihan at bumubuo ng sapilitan na radyaktibidad sa disenyo ng reaktor. Bilang karagdagan, ang mga reserba ng helium-3 sa Earth ay mula sa 500 kg hanggang 1 tonelada, ngunit sa Buwan ito ay nasa makabuluhang dami: hanggang sa 10 milyong tonelada (ayon sa kaunting mga pagtatantya - 500 libong tonelada). Kasabay nito, madali itong makuha sa Earth mula sa lithium-6, na malawak na ipinamamahagi sa kalikasan, gamit ang mga umiiral na nuclear fission reactor.
mga sandatang thermonuclear
Sa Earth, ang unang thermonuclear reaction ay isinagawa sa panahon ng pagsabog ng hydrogen bomb noong Agosto 12, 1953 sa Semipalatinsk test site. "Ang kanyang ama" ay ang Academician na si Andrei Dmitrievich Sakharov, na iginawad sa pamagat ng Hero of Socialist Labor nang tatlong beses para sa pagbuo ng mga sandatang thermonuclear. Ang mataas na temperatura na kinakailangan upang simulan ang isang fusion reaction bomba ng hydrogen natanggap bilang resulta ng pagsabog ng nasasakupan nito bomba atomika gumaganap ng papel ng isang detonator. Ang mga thermonuclear reaction na nagaganap sa panahon ng mga pagsabog ng hydrogen bomb ay hindi makontrol.
kanin. 2. Bomba ng hydrogen
Tingnan din
Kinokontrol na mga reaksyon ng thermonuclear
Kung posible na magsagawa ng madaling kontroladong mga reaksyon ng thermonuclear sa ilalim ng mga kondisyong panlupa, ang sangkatauhan ay makakatanggap ng halos hindi mauubos na mapagkukunan ng enerhiya, dahil ang mga reserba ng hydrogen sa Earth ay napakalaki. Gayunpaman, ang mga malalaking teknikal na kahirapan ay humahadlang sa pagpapatupad ng masiglang kapaki-pakinabang na kinokontrol na mga reaksyong thermonuclear. Una sa lahat, kinakailangan upang lumikha ng mga temperatura sa pagkakasunud-sunod ng 10 8 K. Ang ganitong mga ultrahigh na temperatura ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paglikha ng mga high-power electric discharges sa plasma.
tokamak
Ang pamamaraang ito ay ginagamit sa mga pag-install ng uri ng "Tokamak" (TO-Riodal Chamber na may Magnetic Coils), na unang nilikha sa Institute atomic energy sila. I. V. Kurchatova. Sa ganitong mga pag-install, ang plasma ay nilikha sa isang toroidal chamber, na kung saan ay ang pangalawang paikot-ikot ng isang malakas transpormer ng pulso. Ang pangunahing paikot-ikot nito ay konektado sa isang napakalaking capacitor bank. Ang silid ay puno ng deuterium. Kapag ang baterya ng mga capacitor ay pinalabas sa pamamagitan ng pangunahing paikot-ikot sa toroidal chamber, ang isang vortex electric field ay nasasabik, na nagiging sanhi ng ionization ng deuterium at ang hitsura ng isang malakas na pulso sa loob nito. agos ng kuryente, na humahantong sa malakas na pag-init ng gas at pagbuo ng isang mataas na temperatura na plasma kung saan maaaring mangyari ang isang thermonuclear reaction.
kanin. 3. circuit diagram pagpapatakbo ng reaktor
Ang pangunahing kahirapan ay upang mapanatili ang plasma sa loob ng silid sa loob ng 0.1-1 s nang walang kontak sa mga dingding ng silid, dahil walang mga materyales na makatiis sa gayong mataas na temperatura. Ang kahirapan na ito ay maaaring bahagyang malampasan sa tulong ng isang toroidal magnetic field, na naglalaman ng camera. Sa ilalim ng pagkilos ng magnetic forces, ang plasma ay umiikot sa isang kurdon at, parang ito, "nakabitin" sa mga linya ng magnetic field induction, nang hindi hinahawakan ang mga dingding ng silid.
Ang simula ng modernong panahon sa pag-aaral ng mga posibilidad ng thermonuclear fusion ay dapat isaalang-alang noong 1969, kapag ang temperatura na 3 M°C ay naabot sa isang plasma na halos 1 m 3 sa pasilidad ng Russian Tokamak T3. Pagkatapos nito, kinilala ng mga siyentipiko sa buong mundo ang disenyo ng tokamak bilang ang pinaka-promising para sa magnetic plasma confinement. Pagkalipas ng ilang taon, isang matapang na desisyon ang ginawa upang lumikha ng pasilidad ng JET (Joint European Torus) na may mas malaking dami ng plasma (100 m3). Ang operating cycle ng unit ay humigit-kumulang 1 minuto, dahil ang toroidal coils nito ay gawa sa tanso at mabilis na uminit. Nagsimulang gumana ang pasilidad na ito noong 1983 at nananatiling pinakamalaking tokamak sa mundo, na nagbibigay ng plasma heating sa temperaturang 150 M°C.
kanin. 4. Disenyo ng JET reactor
Noong 2006 ang mga kinatawan ng Russia, South Korea, China, Japan, India, European Union at United States ay lumagda sa isang kasunduan sa Paris upang simulan ang trabaho sa pagtatayo ng unang International Thermonuclear Experimental Reactor (International Tokamak Experimental Reactor - ITER). Magnetic coils Ang mga ITER reactor ay itatayo gamit ang mga superconducting na materyales (na, sa prinsipyo, ay nagbibigay-daan sa tuluy-tuloy na operasyon hangga't ang kasalukuyang nasa plasma ay pinananatili), kaya ang mga designer ay umaasa na magkaroon ng isang garantisadong duty cycle na hindi bababa sa 10 minuto.
kanin. 5. Disenyo ng ITER reactor.
Ang reactor ay itatayo malapit sa lungsod ng Cadarache, na matatagpuan 60 kilometro mula sa Marseille sa southern France. Magsisimula ang paghahanda sa site sa susunod na tagsibol. Ang pagtatayo mismo ng reactor ay nakatakdang magsimula sa 2009.
Ang pagtatayo ay tatagal ng sampung taon, ang trabaho sa reaktor ay inaasahang isasagawa sa loob ng dalawampung taon. kabuuang gastos Ang proyekto ay humigit-kumulang $10 bilyon. Apatnapung porsyento ng mga gastos ang sasagutin ng European Union, animnapung porsyento ang mahuhulog sa pantay na bahagi sa iba pang mga kalahok sa proyekto.
Tingnan din
- International Experimental Fusion Reactor
- Bagong pag-install para sa paglulunsad ng thermonuclear fusion: 01/25/2010
Laser thermonuclear fusion (ULS)
Ang isa pang paraan upang makamit ang layuning ito ay laser fusion. Ang kakanyahan ng pamamaraang ito ay ang mga sumusunod. Ang isang nakapirming pinaghalong deuterium at tritium, na inihanda sa anyo ng mga bola na may diameter na mas mababa sa 1 mm, ay pantay na naiilaw mula sa lahat ng panig na may malakas na radiation ng laser. Ito ay humahantong sa pag-init at pagsingaw ng sangkap mula sa ibabaw ng mga bola. Sa kasong ito, ang presyon sa loob ng mga bola ay tataas sa mga halaga ng pagkakasunud-sunod ng 10 15 Pa. Sa ilalim ng pagkilos ng naturang presyon, ang pagtaas ng density at isang malakas na pag-init ng sangkap sa gitnang bahagi ng mga bola ay nangyayari, at nagsisimula ang isang thermonuclear reaction.
Hindi tulad ng magnetic plasma confinement, sa oras ng laser Ang pagkakulong (i.e., ang oras ng pagkakaroon ng isang plasma na may mataas na density at temperatura, na tumutukoy sa tagal ng mga reaksyong thermonuclear) ay 10–10 - 10–11 s; samakatuwid, ang LTS ay maaari lamang isagawa sa isang pulsed mode. Ang panukala na gumamit ng mga laser para sa thermonuclear fusion ay unang ginawa sa Physical Institute. P. N. Lebedev Academy of Sciences ng USSR noong 1961 N. G. Basov at O. N. Krokhin.
Nakumpleto ng Lawrence Livermore National Laboratory sa California (Mayo 2009) ang pagtatayo ng pinakamakapangyarihang laser complex sa mundo. Tinawag itong "National Incendiary Plant" (US National Ignition Facility, NIF). Ang konstruksyon ay tumagal ng 12 taon. $3.5 bilyon ang ginastos sa laser complex.
kanin. 7. Schematic diagram ng ULS
Ang NIF ay batay sa 192 malalakas na laser na sabay-sabay na ididirekta sa isang millimeter spherical target (mga 150 micrograms ng thermonuclear fuel - isang pinaghalong deuterium at tritium; sa hinaharap, ang radioactive tritium ay maaaring mapalitan ng isang light isotope ng helium-3 ). Bilang resulta, ang target na temperatura ay aabot sa 100 milyong degrees, habang ang presyon sa loob ng bola ay magiging 100 bilyong beses na mas mataas kaysa sa presyon ng atmospera ng lupa.
Tingnan din
- Kinokontrol na thermonuclear fusion: TOKAMAKI laban sa laser fusion 16.05.2009
Mga Benepisyo ng Synthesis
Ang mga tagapagtaguyod ng paggamit ng mga fusion reactor upang makabuo ng kuryente ay gumagawa ng mga sumusunod na argumento sa kanilang pabor:
- halos hindi mauubos na reserba ng gasolina (hydrogen). Halimbawa, ang halaga ng uling na kinakailangan para magpatakbo ng 1 GW thermal power plant ay 10,000 tonelada bawat araw (sampung rail cars), at ang isang thermonuclear plant na may parehong kapangyarihan ay kumonsumo lamang ng halos 1 kilo ng mixture kada araw. D + T . Ang isang medium-sized na lawa ay nakapagbibigay ng enerhiya sa anumang bansa sa loob ng daan-daang taon. Ginagawa nitong imposible para sa isa o isang grupo ng mga bansa na monopolyo ang gasolina;
- kawalan ng mga produkto ng pagkasunog;
- hindi na kailangang gumamit ng mga materyales na maaaring magamit upang makabuo ng mga sandatang nuklear, kaya inaalis ang mga kaso ng sabotahe at terorismo;
- kumpara sa mga nuclear reactor, ang isang hindi gaanong halaga ng radioactive na basura ay ginawa na may maikling kalahating buhay;
- ang fusion reaction ay hindi gumagawa ng atmospheric emissions ng carbon dioxide, na isang malaking contributor sa global warming.
Bakit nagtagal ang paglikha ng mga thermonuclear installation?
1. Sa mahabang panahon naisip na ang problema praktikal na gamit Ang enerhiya ng thermonuclear fusion ay hindi nangangailangan ng mga kagyat na desisyon at aksyon, dahil noong 80s ng huling siglo, ang mga mapagkukunan ng fossil fuel ay tila hindi mauubos, at ang mga problema sa kapaligiran at pagbabago ng klima ay hindi nababahala sa publiko. Batay sa mga pagtatantya ng US Geological Survey (2009), ang paglago ng produksyon ng langis sa daigdig ay magpapatuloy nang hindi hihigit sa susunod na 20 taon (hulaan ng ibang mga eksperto na ang rurok ng produksyon ay maaabot sa loob ng 5–10 taon), pagkatapos nito ang ang dami ng langis na ginawa ay magsisimulang bumaba sa rate na humigit-kumulang 3% sa taon. Ang mga prospect para sa natural na produksyon ng gas ay hindi mukhang mas mahusay. Usually sinasabi nila yan matigas na uling mayroon tayong sapat para sa isa pang 200 taon, ngunit ang pagtataya na ito ay batay sa pagpapanatili ng kasalukuyang antas ng produksyon at pagkonsumo. Samantala, tumataas na ngayon ng 4.5% kada taon ang pagkonsumo ng karbon, na agad na binabawasan ang nabanggit na panahon ng 200 taon hanggang 50 taon na lamang! Malinaw sa sinabi na ngayon ay kailangan na nating maghanda para sa wakas panahon ng fossil fuel. 2. Ang isang thermonuclear installation ay hindi maaaring gawin at ipakita sa maliit na sukat. Ang mga pang-agham at teknikal na kakayahan at mga bentahe ng thermonuclear installation ay maaari lamang masuri at maipakita sa sapat na malalaking istasyon, tulad ng ITER reactor na binanggit sa itaas. Ang lipunan ay hindi handang tustusan ang mga malalaking proyekto hanggang sa magkaroon ng sapat na tiwala sa tagumpay.Ang mga makabagong proyekto na gumagamit ng mga modernong superconductor ay malapit nang magpapahintulot sa kinokontrol na thermonuclear fusion, sabi ng ilang mga optimist. Gayunpaman, hinuhulaan iyon ng mga eksperto praktikal na gamit aabutin ng ilang dekada.
Bakit napakahirap?
Ang fusion energy ay itinuturing na isang potensyal na mapagkukunan. Ito ay ang purong enerhiya ng isang atom. Ngunit ano ito at bakit napakahirap makamit? Una kailangan mong maunawaan ang pagkakaiba sa pagitan ng classical at thermonuclear fusion.
Ang dibisyon ng isang atom ay radioactive isotopes- uranium o plutonium - ay na-fission at na-convert sa iba pang mataas na radioactive isotopes, na pagkatapos ay dapat ilibing o iproseso.
Binubuo ang synthesis sa katotohanan na ang dalawang isotopes ng hydrogen - deuterium at tritium - ay pinagsama sa isang solong kabuuan, na bumubuo ng hindi nakakalason na helium at isang neutron, nang hindi gumagawa ng radioactive na basura.
Problema sa pagkontrol
Ang mga reaksyon na nagaganap sa Araw o sa isang bomba ng hydrogen 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 - ito ay isang espesyal na disenyo lamang na sinusuri (isang stellarator sa halip na isang tokamak).
mataas na enerhiya na plasma
Ang lahat ng mga thermonuclear na halaman ay mayroon karaniwang tampok- hugis singsing. Ito ay batay sa ideya ng paggamit ng makapangyarihang mga electromagnet upang lumikha ng isang malakas electromagnetic field, na may hugis ng torus - isang napalaki na silid ng bisikleta.
Ang electromagnetic field na ito ay dapat na sobrang siksik na kapag ito ay pinainit Microwave oven hanggang sa isang milyong degrees Celsius, ang plasma ay dapat lumitaw sa pinakagitna ng singsing. Pagkatapos ay sinindihan ito upang magsimula ang thermonuclear fusion.
Pagpapakita ng mga posibilidad
Dalawang ganoong eksperimento ang kasalukuyang isinasagawa sa Europa. 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 magiging handa na maging live sa 2023.
Ang mga tunay na reaksyong nuklear ay inaasahang magaganap sa ITER, kahit na sa maikling panahon lamang at tiyak na hindi hihigit sa 60 minuto. Ang reaktor na ito ay isa lamang sa maraming hakbang sa paraan upang maging realidad ang nuclear fusion.
Fusion reactor: mas maliit at mas malakas
Kamakailan, ilang mga taga-disenyo ang nag-anunsyo ng isang bagong disenyo ng reaktor. 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. likidong nitrogen, at hindi mga kumbensiyonal, na nangangailangan ng bago, mas nababaluktot na teknolohiya na ganap na magbabago sa disenyo ng reaktor.
Si Klaus Hesch, na namamahala sa teknolohiya sa Karlsruhe Institute of Technology sa timog-kanlurang Alemanya, 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 lumitaw kapag isinasabuhay ang isang ideya.
Science fiction
Ayon kay Hesh, ang modelo ng estudyante ng MIT ay nagpapakita lamang ng posibilidad ng isang proyekto. Ngunit sa katunayan ito ay marami science fiction. Ipinapalagay na seryoso ang proyekto teknikal na problema nalutas ang thermonuclear fusion. Pero modernong agham walang ideya kung paano lutasin ang mga ito.
Ang isang ganoong problema ay ang ideya ng mga collapsible coils. Maaaring lansagin ang mga electromagnet upang makapasok sa loob ng singsing na may hawak ng plasma sa modelo ng disenyo ng MIT.
Ito ay magiging lubhang kapaki-pakinabang dahil ang isa ay maaaring ma-access ang mga bagay habang panloob na sistema at palitan sila. 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 nakaisip ng mga konsepto na 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".
Mas marami malaking problema- ang tinatawag na release of power. Ito ang bahagi ng system na tumatanggap ng ginamit na gasolina mula sa proseso ng pagsasanib, pangunahin ang helium. Ang mga unang bahagi ng metal na pinapasok ng mainit na gas ay tinatawag na "divertor". Maaari itong magpainit hanggang sa higit sa 2000°C.
Problema sa diverter
Upang ang pag-install ay makatiis sa gayong mga temperatura, sinusubukan ng mga inhinyero na gamitin ang metal tungsten na ginagamit sa mga lumang lamp na maliwanag na maliwanag. Ang punto ng pagkatunaw ng tungsten ay halos 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 ito isang opsyon para sa isang planta ng kuryente na dapat gumana 24/7. At, kung ang isang tao ay nag-aangkin na makakagawa ng isang mas maliit na reactor na may parehong kapangyarihan tulad ng ITER, ligtas na sabihin na wala siyang solusyon sa problema sa divertor.
Power plant sa loob ng ilang dekada
Gayunpaman, umaasa ang mga siyentipiko tungkol sa pagbuo ng mga thermonuclear reactor, bagaman hindi ito magiging kasing bilis ng hula ng ilang mga mahilig.
Dapat ipakita ng ITER na ang kinokontrol na pagsasanib ay maaaring makagawa ng mas maraming enerhiya kaysa sa gagastusin sa pag-init ng plasma. Ang susunod na hakbang ay ang pagbuo ng isang bagong hybrid demonstration power plant na aktwal na bumubuo ng kuryente.
Ginagawa na ng mga inhinyero ang disenyo nito. Kakailanganin nilang matuto mula sa ITER, na nakatakdang ilunsad sa 2023. Dahil sa oras na kailangan para sa disenyo, pagpaplano at pagtatayo, tila hindi malamang na ang unang fusion power plant ay ilulunsad nang mas maaga kaysa sa kalagitnaan ng ika-21 siglo.
Malamig na Fusion Rossi
Noong 2014, napagpasyahan ng isang independiyenteng pagsubok ng E-Cat reactor na ang device ay nag-average ng 2,800 watts ng power output sa loob ng 32-araw na yugto na may konsumo na 900 watts. Ito ay higit sa anuman kemikal na reaksyon. 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-uunawa ng "mga lihim na sangkap" na nagbibigay-daan sa pagsasanib ni Rossi na gayahin ang teknolohiya.
Si Rossi ay isang scammer?
Nakakabilib 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 organisadong krimen ng Italyano, na nagsampa ng mga kasong kriminal laban dito dahil sa paglabag sa mga regulasyon sa pamamahala ng basura. Gumawa din siya ng thermoelectric device para sa US Army Corps of Engineers, ngunit sa panahon ng pagsubok, ang gadget ay gumawa lamang ng isang maliit na bahagi ng ipinahayag na kapangyarihan.
Marami ang hindi nagtitiwala kay Rossi, ngunit Punong Patnugot Ang New Energy Times ay tahasang tinawag siyang isang felon na may isang string ng mga nabigong proyekto ng enerhiya sa likod niya.
Independent Verification
Pumirma si Rossi 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. Inaangkin ni Rossi na gumastos karamihan noong nakaraang taon, halos nakatira sa isang lalagyan, at pinangangasiwaan ang mga operasyon nang higit sa 16 na oras sa isang araw upang patunayan ang komersyal na posibilidad na mabuhay 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 nademanda sila.
Pagsubok
Sa isang paghaharap sa korte sa Florida, sinabi ni Rossi na matagumpay ang pagsubok at kinumpirma ng isang independiyenteng tagapamagitan na ang E-Cat reactor ay gumagawa ng anim na beses na mas maraming enerhiya kaysa sa natupok nito. Inangkin din 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 para 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" para nakawin ang kanyang intelektwal na ari-arian. Inakusahan din niya ang kumpanya ng maling paggamit ng mga E-Cat reactors, ilegal na pagkopya makabagong teknolohiya at mga produkto, tampok, at disenyo at hindi naaangkop na pagtatangka upang makakuha ng patent sa intelektwal na ari-arian nito.
Minahan ng ginto
Sa ibang lugar, inaangkin 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 opisyal ng Tsino. pinakamataas na antas. 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, inaangkin niya na siya ay "nagtrabaho nang higit sa tatlong taon upang kumpirmahin ang mga resulta na diumano'y nakamit ni Rossi sa kanyang teknolohiyang E-Cat, lahat ay walang tagumpay."
Ang 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. Ito ay naging malinaw na ito ay isang scam.
Pang-eksperimentong kumpirmasyon
Gayunpaman, isang bilang ng mga mananaliksik - Alexander Parkhomov ng Peoples' Friendship University of Russia at ang Martin Fleishman Memorial Project (MFPM) - ay nagtagumpay sa pagkopya ng malamig na pagsasanib 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, na hindi maipaliwanag kung hindi sa pamamagitan ng isang thermonuclear reaction. Ayon sa mga mananaliksik, si Rossi ay may eksaktong kung ano ang kanyang pinag-uusapan.
Ang isang praktikal na bukas na recipe para sa malamig na pagsasanib ay maaaring mag-spark ng isang energy gold rush. maaaring matagpuan alternatibong pamamaraan, na lampasan ang mga patent ni Rossi at iiwas siya sa multi-bilyong dolyar na negosyo ng enerhiya.
Kaya marahil mas gusto ni Rossi na iwasan ang kumpirmasyon na ito.
Ang kinokontrol na thermonuclear fusion ay ang pinaka-kawili-wili pisikal na proseso, na (sa ngayon sa teorya) ay maaaring alisin sa mundo ang pag-asa sa enerhiya sa mga fossil fuel. Ang proseso ay batay sa synthesis ng atomic nuclei mula sa mas magaan hanggang sa mas mabigat na may paglabas ng enerhiya. Hindi tulad ng isa pang paggamit ng atom - naglalabas ng enerhiya mula dito sa mga nuclear reactor sa panahon ng pagkabulok - ang pagsasanib sa papel ay halos walang radioactive na by-products.
Ginagaya ng mga fusion reactor ang prosesong nuklear sa loob ng araw sa pamamagitan ng pagtulak ng mas magaan na mga atomo at ginagawang mas mabibigat ang mga ito at naglalabas ng malaking halaga enerhiya sa daan. Sa Araw, ang prosesong ito ay hinihimok ng puwersa ng grabidad. Sa Earth, sinusubukan ng mga inhinyero na muling likhain ang mga kondisyon para sa pagsasanib gamit ang napakataas na temperatura - sa pagkakasunud-sunod ng 150 milyong degrees - ngunit nahihirapan silang maglaman ng plasma na kailangan upang mag-fuse ng mga atomo.
Ang isa sa mga ginawang solusyon ay kinakatawan ng ITER, na dating kilala bilang International Thermonuclear Experimental Reactor, na nasa ilalim ng konstruksyon mula noong 2010 sa Caradas, France. Ang mga unang eksperimento, na orihinal na nakaiskedyul para sa 2018, ay ibinalik sa 2025.
Ilang araw lang ang nakalipas, iniulat namin na ang una