Пет технологии за овозможување што ќе и требаат на индустријата за фузија

На енергијата на фузија и треба повеќе од одржлива реакција на фузија пред да може да му помогне на светот да произведе доволно јаглеродно неутрална енергија. Министерството за енергетика на САД идентификуваше агенда за истражување и развој за пакет технологии и процеси за да се овозможи фузија.

Двајца официјални претставници на DOE именуваа пет од оние кои притискаат технологии во a webinar Во четврток домаќин беше Националните академии за наука, инженерство и медицина (NASEM). Повеќе се опфатени во NASEM од 2021 година пријавите што поттикнува брз развој на технологија што овозможува фузија:

„Иако ова често се одложува за иднината, целта за економична енергија од фузија во следните неколку децении како стратешки интерес на САД ја поттикнува потребата за брзо зголемување на истражувањето и развојот на материјалите, компонентите и нуклеарните технологии за фузија“.

Петте нагласени четврток вклучуваат:

1 Материјали кои се отпорни на фузија

Плазмата каде што се јавува реакцијата на фузија може да биде потопло од сонцето. Моќното магнетно поле или инерција може да ја ограничи плазмата, тампонирајќи ја од ѕидовите и компонентите на реакторот, но сепак за реакторите за фузија ќе бидат потребни материјали кои можат да се справат со екстремна топлина и бомбардирање од неутроните кои се ослободуваат кога изотопи на водород се трансформираат во хелиум.

За да ги тестираат потенцијалните материјали, научниците треба да создадат услови слични на реакцијата на фузија.

„Постои огромна потреба за извор на неутрони со прототип на фузија за да може да се соберат податоци за материјалите, што може да потрае многу години на изложеност“, рече Скот Хсу, главен координатор за фузија на DOE. Додека тој извор на неутрони е во развој, додаде тој, машинското учење и тестирањето на материјали може да помогнат да се намали бројот на кандидати материјали.

Исто така, постои можност целосно да се избегнат материјалите со користење на „вистински трансформативни дизајни на прв ѕид и ќебиња, каде што можеби нема ни цврст материјал свртен кон плазмата, а тоа речиси го заобиколува прашањето за материјалите“, рече Хсу. „И ние треба да ги задржиме тие идеи на маса“.

2 Одгледувач на тритиум

Најчестите дизајни на реактори за фузија користат два изотопи на водород - деутериум (²H) и тритиум (³H) - како гориво.

„Ако сакаме да користиме циклус на гориво деутериум-тритиум, ќе треба да ја извлечеме топлината и да создадеме тритиум“, рече Ричард Хаврилук, виш технички советник во Канцеларијата за наука на DOE и претседавач со извештајот NASEM за 2021 година. .

„Посебен предизвик е потребата за безбедно и ефикасно затворање на циклусот на гориво“, се вели во тој извештај, „што за дизајните на фузија на деутериум-тритиум вклучува развој на ќебиња за одгледување и екстракција на тритиум, како и полнење гориво, исцрпување, ограничување, екстракција и одвојување на тритиум во значителни количини“.

3 Издувен систем

Дел од неразбирливата топлина произведена во реакцијата на фузија ќе се користи за производство на струја, но прво треба да се управува, а вашиот стандарден вентилатор за кујна нема да го прави тоа.

„За целосна истражувачка програма ќе бидат потребни капацитети за тестирање кои произведуваат средини сè повеќе слични на централа со фузија за да се процени ракувањето со издувните гасови во реакторот во фузија неутронска средина“, се вели во извештајот на NASEM.

4 поефикасни ласери

Националната постројка за палење (NIF) на DOE го прослави долго бараното достигнување во декември кога предизвика реакција на фузија која ослободи повеќе енергија (3.15 мегаџули) отколку зраците од ласерот што го запали (2.05 мегаџули). Но, потребни се 300 мегаџули за да се напојува ласерот.

На крајот, ваквите ласери ќе се напојуваат, по нивното стартување, со електрична енергија од реакторот за фузија. Но, поефикасни ласери значат поефикасни реактори, оставајќи повеќе енергија за корисникот или мрежата.

5 Повторување

Не е доволно ласерот да биде ефикасен. Исто така, мора да работи помалку како мускет, а повеќе како митралез.

„Прекрасен резултат на НИФ“, рече Хаврилук, „дојдовме до тој момент правејќи неколку снимки годишно. Мора да бидете во можност да стигнете до точка каде што правите неколку снимки во секунда, или шут во секунда, така што стапката на повторување е исто така што треба да ја совладаме“.

Тоа ја зголемува стапката на повторување за секој чекор во процесот, почнувајќи од капсулата за гориво. Според списанието наука, „Милион капсули дневно ќе треба да се направат, да се полнат, да се позиционираат, да се разнесуваат и да се исчистат - огромен инженерски предизвик“.

ПОВЕЕ ОД ФОРБИФјужн ќе стане задолжителна инвестиција, вели претставник на DOEBy Effеф Мекмахон