Зашто је потребна термонуклеарна енергија?
Да би се спречило повећање глобалне температуре за више од 1,5
Шта ако постоји једно енергетско решење које би могло да реши све ове хитне проблеме? Иако ово звучи фантастично, ипак постоји.
Један од најмоћнијих облика енергије микоју данас користимо је нуклеарна енергија. Иако је савремена нуклеарна енергија изузетно ефикасна и не производи емисију угљен -диоксида, има много недостатака, а они су озбиљни: потенцијално топљење нуклеарне енергије и радиоактивни отпад који остаје опасан хиљадама година.
Али постоји бољи начин.
Шта је термонуклеарна фузија и како се може применити на Земљи?
Сви садашњи нуклеарни реактори раде сапомоћу нуклеарне фисије, процеса цепања атома за производњу енергије. Годинама су се научници питали како можемо да користимо обрнути процес - нуклеарну фузију, која „напаја“ Сунце повезивањем атома заједно - како бисмо задовољили растуће потребе за енергијом на Земљи. Сама термонуклеарна фузија је супермоћан процес, неколико пута снажнији од фисије, и не доводи до стварања нуклеарног отпада, будући да његово гориво није уранијум или плутонијум, већ водоник. У ствари, ако је развој термонуклеарног реактора успешан, научници ће створити „мини-сунце“ на Земљи.
"Постизање контролисаних термонуклеарних реакција,који троше више енергије него што је потребно за њихову производњу и комерцијално се сматрају потенцијалним одговором на климатске промене “, објашњава научни дописник Натханиел Гроневолд за Сциентифиц Америцан. „Фузијска енергија ће елиминисати потребу за фосилним горивима и решити питања дисконтинуитета и поузданости својствена обновљивим изворима енергије. Енергија ће се стварати без опасне количине зрачења која изазива забринутост око енергије нуклеарне фисије.
Званичници Међународног термонуклеараЕкспериментални реактор (ИТЕР), мултинационални пројекат са седиштем на југу Француске, најавио је да су сада само 6,5 година од Прве плазме, историјске прекретнице. ИТЕР пројекат, који подржава конзорцијум од 35 земаља, сада је завршен са 65%, наводи се у саопштењу за јавност ове недеље. Новоинсталирани део - основа криостата и доњи цилиндар - отвара пут за уградњу токамака, технолошке структуре изабране за смештај моћног магнетног поља које би окруживало фузиону језгру супер -вреле плазме.
Проблеми нуклеарне фузије
Због тога је нуклеарну фузију тако тешко постићиекстремни услови - на пример, у језгру Сунца - које је потребно репродуковати овде на Земљи. Како је објашњено у америчком Министарству енергетике, „научници проучавају термонуклеарне реакције, али их је тешко одржавати дуже време због огромног притиска и температуре потребне за спајање језгара“.
Енергија фузије захтева задржавањевеома врућа плазма под високим притиском. Магнетно затварање веома вруће плазме – много пута топлије од центра Сунца – захтева јака магнетна поља. Морају бити 10 пута већи од атмосферског притиска на површини Земље. Снага магнетног поља је критичан параметар у постизању ових услова, јер обезбеђује и изолацију да би плазма била врућа и спољни притисак да би је одржао стабилном – све без физичког контакта између плазме и површине материјала.&нбсп;
Иако нуклеарна фузија производиневероватне перспективе за решавање неких од најтежих проблема савременог света, време откуцава, а многи стручњаци кажу да чак и ако је фузија пред вратима, време није на нашој страни. Иако се надамо да ће ИТЕР бити покренут до 2025. и да ће у потпуности бити оперативан око 2035. године, ово би могло бити прекасно. Још 2019. године, стручњаци за климу су тврдили да би рок од 12 година који је Међувладин панел дао свету да преокрене променљиву ситуацију на планети можда морао да буде скраћен на 18 месеци. Ханс Јоацхим Сцхеллнхубер са Института за климу у Потсдаму је то пре годину дана објаснио на овај начин: „Климатска математика је кристално јасна: иако свет можда неће бити излечен у наредних неколико година, можда ће бити смртно рањен немаром пре 2020.
Међутим, ове недеље су се наде у чисту енергију поново разбуктале.
СПАРЦ пројекат
Научници развијају компактну верзијуУ низу истраживачких радова показало се да реактор нуклеарне фузије функционише, оживљавајући наде да се дуго неухватљиви циљ имитације производње сунчеве енергије може постићи и на крају допринети борби против климатских промена.
Центар за плазма истраживања и термонуклеарнеМИТ у сарадњи са приватним покретањем Цоммонвеалтх Фусион Системс (ЦФС) развија дизајн концепта СПАРЦ. Ово је компактни високонапонски експеримент са чистом термонуклеарном енергијом. Очекује се да ће СПАРЦ бити величине постојећих фузионих уређаја средњег домета, али са много јачим магнетним пољем. На основу закона физике, научници се надају да ће уређај произвести 50-100 МВ термонуклеарне енергије. Такав експеримент ће бити прва демонстрација стварања чисте енергије и могућности стварања уређаја изграђеног по новој суперпроводној технологији. СПАРЦ је део свеобухватне стратегије за убрзање развоја фузије употребом нових магнета за високо поље, високе температуре, суперпроводних (ХТСЦ).
Спаркова фузијска електрана биће релативно мала, као што је приказано на овој слици реакционе коморе.
Т. Хендерсон / ЦФС / МИТ-ПСФЦ
Време изградње
Очекује се да ће изградња реактора подНазив СПАРЦ, који развијају истраживачи са МИТ -а и подружнице Цоммонвеалтх Фусион Системс, почеће следећег пролећа и трајаће три или четири године, рекли су истраживачи и званичници компаније.
Иако има још много озбиљних проблема,компанија је саопштила да ће након изградње уследити испитивања и, ако успе, електрана која би могла да користи фузиону енергију за производњу електричне енергије од следеће деценије.
Овај амбициозни распоред је много бржи однајвећи светски пројекат фузионе енергије, мултинационални пројекат на југу Француске под називом ИТЕР. Овај реактор је у изградњи од 2013. године и иако није дизајниран за производњу електричне енергије, очекује се да ће до 2035. године произвести реакције фузије.
Боб Мумгаард, извршни директор ЦоммонвеалтхаФусион, и један од оснивача компаније, рекао је да је циљ пројекта СПАРЦ развој термонуклеарне фузије на вријеме како би одиграо улогу у ублажавању ефеката глобалног загријавања. "Фокусирани смо на што бржу добијање термонуклеарне енергије", рекао је он.
Термонуклеарна фузија, у којој су лаки атомиокупљање на температурама од десетина милиона степени да би се ослободила енергија је постао начин да се свет носи са утицајем климатских промена које производи електрична енергија.&нбсп;
Попут конвенционалне нуклеарне фисионе електране, која цепа атоме, фузионо постројење неће сагоревати фосилна горива и неће производити емисије гасова стаклене баште.&нбсп;
Критика пројекта
Упркос амбицијама пројекта, препреке на путустварање машине способне да створи термонуклеарну плазму и манипулише вртложеним супер-врелим облаком атома који оштећује или уништава све до чега дође додир је огроман.
Неки научници који су деценијама радили на термонуклеарној енергији кажу да, иако су одушевљени Спарцовим изгледима, временски оквир може једноставно бити нереалан.
„Читање ових докумената (истраживачких радова- цца. ур.) даје ми осећај да ће програмери имати контролисану термонуклеарну термонуклеарну плазму о којој сви сањамо “, рекла је Цареи Форест, физичарка са Универзитета у Висконсину која није укључена у пројекат. Међутим, није сигуран да ли је временски оквир пројекта реалан.
Према др. Мумгаарду, СПАРЦ ће бити многомањи од ИТЕР -а - величине тениског терена у поређењу са фудбалским тереном - и много јефтинији од међународног пројекта, који ће, према званичним проценама, коштати око 22 милијарде долара, али ова бројка није граница. Цоммонвеалтх Фусион, основан 2018. године са око 100 запослених, до данас је прикупио 200 милиона долара за свој пројекат.
Разлике између Спарц-а и ИТЕР-а
Откако су почели пре скоро једног векаекспериментима фузије, перспектива стварања практичног уређаја за фузију који може да произведе више енергије него што користи остала је неухватљива.&нбсп;
Али, према налазима научника у часопису Тхе Јоурнал оф Пласма Пхисицс, пројекат СПАРЦ ће успети и произвешће 10 пута више енергије него што троши.
Студија „потврђује да је пројекат завршеновај са којим радимо вероватно ће успети “, рекао је Мартин Греенвалд, заменик директора МИТ центра за истраживање и фузију плазме и један од водећих научника пројекта. Др. Греенвалд је оснивач Цоммонвеалтх Фусион -а, али тренутно није повезан са компанијом.
СПАРЦ користи исти тип уређаја каоИТЕР: Токамак или комора у облику крофне, унутар које се одвија фузиона реакција. Будући да је облак плазме толико врућ - топлији од Сунца - мора га задржати магнетна сила.
ИТЕР то ради помоћу огромних електромагнетних завојница које садрже суправодљиве жице које се морају хладити течним хелијумом.
Модел фузионог реактора ИТЕР (попречни пресек)
ЦЦ БИ-СА 2.0 фр
Према Греенвалду, СПАРЦ користипредности нове електромагнетне технологије која користи такозване високотемпературне суперпроводнике, који могу створити много јаче магнетско поље. Као резултат тога, плазма је много мања.
Документи показују да је „овај пут са високимпоље и даље изгледа одрживо “, рекао је др Греенвалд. "Ако можемо да превазиђемо инжењерске изазове, ова машина ће радити онако како предвиђамо."
Цоммонвеалтх Фусион је рекао да ће за неколико месеци објавити где се налази СПАРЦ.
Ко још ради на термонуклеарној енергији и има ли наде?
Цоммонвеалтх Фусион је само један од многихкомпаније које раде на развоју и комерцијализацији фузијске енергије у партнерству са истраживачким институцијама, подржане стотинама милиона долара у инвестицијама.
На пример, ТАЕ Тецхнологиес, засновану јужној Калифорнији ради на дизајну који користи линеарни уређај који испаљује два облака плазме један у други да би произвео нуклеарну фузију.
Фирст Лигхт Фусион, подружница Универзитета Окфорд у Енглеској, користи енергију за компримовање и компримовање фузионог горива.
Др Форест је рекао:Коришћењем јачих магнетних поља, за СПАРЦ се може рећи да је „конзервативнији“. „Ово га у потпуности издваја од свих стартапова, који су по дефиницији више&нбсп; ризично“, наглашава он.
Виллиам Дорланд, физичар са Универзитета Мариланд иуредник Тхе Јоурнал оф Пласма Пхисицс, рекао је да је часопис затражио од представника неких од ових фузијских пројеката да "разговарају о њиховим физичким основама". Група МИТ и Цоммонвеалтх Фусион брзо су се сложили, рекао је он.
„Са моје тачке гледишта, ово је прва од ових група,која има приватни новац, што је заправо врло јасно шта раде “, рекао је др Дорланд. - Разумни људи се не слажу око тога да ли ради. Али само сам срећан што су се појачали и рекли нам, користећи нормалну науку, шта се дешава “, закључује он.
На крају, какве последице очекиватиразвој фузионог реактора? Ако се технолошки процеси отклоне и контролишу, то ће спасити човечанство. Чиста енергија из фузије атома уместо фисије ће бар заштитити планету од нуклеарног отпада.
Која је суштина?
Без обзира на сву опасност и сложеност пројеката наразвој термонуклеарне фузије, чини се да човечанство нема алтернативе. Могућности планете су ограничене, за разлику од људских потреба. Да ли ће СПАРЦ, ИТЕР или било који стартап испунити своја обећања, време ће показати.
Прочитајте такође
Научник је створио боју која може заменити скупе соларне панеле
Мисија ЦХЕОПС пронашла је планету са најтежим условима у свемиру. главна ствар
Астрономи су открили месечев акцелератор из 60-их. Иде према Земљи