Inginerii spanioli au dezvoltat un prototip de reactor de fuziune prietenos cu mediul cu plasmă inerțială, care se bazează pe fuziunea nucleară în loc de fisiunea nucleară. Se susține că invenția va economisi semnificativ combustibilul și va evita poluarea mediu inconjurator.

Profesorul la Universitatea Politehnică din Madrid, José González Diez, a brevetat un reactor care utilizează un izotop de hidrogen drept combustibil, care poate fi izolat din apă, ceea ce permite economii semnificative în producerea de energie electrică. Sinteza în reactor are loc folosind radiația laser de 1000 MW.

Fuziunea nucleară a fost studiată de mulți ani pentru a oferi o alternativă la fisiunea nucleară în ceea ce privește siguranța și beneficiile financiare. Cu toate acestea, astăzi nu există un singur reactor de fuziune pentru producerea de energie electrică continuă de înaltă tensiune. Un exemplu de reactor termonuclear natural este Soarele, în interiorul căruia plasma încălzită la temperaturi enorme este ținută într-o stare de densitate ridicată.

Ca parte a proiectului Fusion Power, Gonzalez Diez a creat un prototip de reactor de fuziune cu plasmă inerțială. Camera de sinteză a reactorului se poate adapta tipului de combustibil utilizat. Reacțiile teoretic posibile ar putea fi deuteriu-tritiu, deuteriu-deuteriu sau hidrogen-hidrogen.

Dimensiunile camerei, precum și forma acesteia, pot fi adaptate în funcție de tipul de combustibil. În plus, va fi posibilă modificarea formei exteriorului și echipament intern, tipul de lichid de răcire etc.

Potrivit lui Boris Boyarshinov, candidat la științe fizice și matematice, proiectele de creare a unui reactor termonuclear au fost implementate de patruzeci de ani.

„Încă din anii 70, problema fuziunii termonucleare controlate a fost acută, dar până acum numeroase încercări de a crea un reactor termonuclear au fost eșuate. Lucrările la invenția sa sunt încă în desfășurare și, cel mai probabil, vor fi în curând încununate de succes”, a menționat domnul Boyarshinov.

Șeful programului energetic Greenpeace Rusia, Vladimir Chuprov, este sceptic cu privire la ideea utilizării fuziunii termonucleare.

„Acesta este departe de a fi un proces sigur. Dacă plasați o „pătură” de uraniu-238 lângă un reactor termonuclear, atunci toți neutronii vor fi absorbiți de acest înveliș, iar uraniul-238 va fi transformat în plutoniu-239 și 240. Din punct de vedere economic, chiar dacă fuziunea termonucleară poate fi realizată și pusă în funcțiune comercială, costul ei este de așa natură încât nu orice țară își poate permite, fie și doar pentru că este nevoie de personal foarte competent pentru deservirea acestui proces”, spune ecologistul.

Potrivit acestuia, complexitatea și costul ridicat al acestor tehnologii este piatra de poticnire de care se va împiedica orice proiect, chiar dacă se desfășoară la nivel tehnic. „Dar chiar dacă va avea succes, capacitatea maximă instalată a stațiilor de fuziune până la sfârșitul secolului va fi de 100 GW, ceea ce reprezintă aproximativ 2% din ceea ce va avea nevoie umanitatea. Ca urmare, fuziunea termonucleară nu se rezolvă problema globala„, - Domnul Chuprov este sigur.

Text
Oleg Akbarov

Text
Nikolai Udintsev

Ieri, compania americană Lockheed Martin a anunțat că intenționează să creeze un reactor portabil de fuziune. Potrivit comunicatului de presă, aceștia au făcut progrese semnificative în rezolvarea problemelor nerezolvate până acum, iar primul prototip complet funcțional va apărea în 2019. Într-o lume în care prețurile fluctuante ale energiei sunt atât de importante, apariția unei astfel de tehnologii ar putea schimba la nivel global nu numai mediul, ci și peisajul economic și politic. Look At Me a descoperit istoria problemei și, de asemenea, a aflat mai detaliat cine este Lockheed Martin și ce pregătesc.

Cum funcționează reacția termonucleară?

Reactoarele nucleare actuale folosesc dezintegrarea nucleelor ​​atomice ale elementelor supergrele,în urma cărora se formează altele mai ușoare și se eliberează energie. În timpul unei reacții termonucleare, nucleele atomilor elementelor mai ușoare se combină în altele mai grele datorită energiei cinetice a mișcării termice. De exemplu, Soarele și alte stele funcționează pe același principiu.

Pentru a obține acest efect, este necesar ca nucleele, depășind bariera coulombiană, să se apropie la o distanță apropiată de dimensiunea nucleelor ​​înșiși și mult dimensiune mai mică atom. În astfel de condiții, nucleele nu se mai pot respinge unul pe altul, așa că sunt forțați să se combine într-un element mai greu. Și când sunt combinate, iese în evidență cantitate semnificativă energie de interacțiune puternică. Este produsul reactorului.

Ce vor ei să facă
la Lockheed Martin

Lockheed Martin a fost un furnizor important al Pentagonului de zeci de ani. Ea este responsabilă pentru dezvoltarea aeronavei de recunoaștere U-2, F-117 Nighthawk, F-22 Raptor și alte 22 de avioane. Cu toate acestea, în anul trecut Numărul de contracte militare pentru companie, care primește aproximativ 90% din veniturile sale de la Departamentul de Apărare al SUA, a început să scadă. De aceea, Lockheed Martin a devenit interesat de energia alternativă.

→ Lockheed Martin: Cercetare și dezvoltare Compact Fusion

ÎN acest moment reacția termonucleară controlată se realizează în tokamak sau stellaratori. Acestea sunt instalații în formă de torus care conțin plasmă la temperatură ridicată (temperatura peste un milion de kelvin)în interior folosind un electromagnet puternic. Problema acestei abordări este că în această etapă energia primită este aproape egală cu cea cheltuită pentru menținerea funcționării instalației.

Principala diferență dintre conceptul echipei Lockheed Martin și tokamak este aceea că plasma este conținută într-un mod diferit: în locul camerelor în formă de torus se folosește un set de bobine supraconductoare. Ele creează o geometrie diferită a câmpului magnetic care deține întreaga cameră în care are loc reacția. Și cu cât presiunea plasmei este mai mare, cu atât câmpul magnetic o va menține mai puternic.

„Tehnologia noastră compactă a reactorului de fuziune combină abordări multiple ale problemei confinării magnetice a plasmei și permite prototipului reactorului să fie cu 90% mai mic decât conceptele anterioare”, Thomas McGuire, șeful programelor de tehnologie revoluționară Skunk Works. (parte a Lockheed Martin).

În cuvintele lui McGuire însuși, care și-a susținut activitatea de absolvent la Institutul de Tehnologie din Massachusetts pe tema fuziunii nucleare, el „a combinat în esență diferite concepte într-un singur prototip, umplând golurile fiecăruia cu avantajele celuilalt”. Rezultatul este un produs fundamental nou, la care lucrează echipa sa de la Lockheed Martin.

Un reactor portabil are nevoie de aproximativ 20 kg de combustibil de fuziune

→ Reactoarele tradiționaleocupă gropi de gunoi întregi și sunt deservite de sute de specialiști

Deși reactorul ar trebui să fie construit atât de mare încât să încapă într-o remorcă de camion, puterea sa ar trebui să fie suficientă pentru a furniza energie. oras mic sau 80 de mii de case. Va transforma hidrogenul ieftin și ecologic (deuteriu si tritiu)în heliu. În același timp, un reactor portabil are nevoie de aproximativ 20 kg de combustibil termonuclear pe an. Volumul deșeurilor sale, potrivit reprezentanților Lockheed Martin, va fi mult mai mic decât deșeurile din exploatarea, de exemplu, a unei centrale electrice pe cărbune.

Compania vrea să construiască un prototip de reactor portabil de fuziune până în 2016. primele prototipuri de 100 MW până în 2019 și modele funcționale până în 2024. Distribuția pe scară largă a dispozitivelor este planificată până în 2045.

Ce va oferi omenirii fuziunea termonucleară controlată?

Din punct de vedere ecologic
energie verde

O reacție termonucleară este mult mai sigură decât una nucleară. De exemplu, se consideră aproape imposibil ca o reacție termonucleară să scape de sub control. Dacă are loc un accident în reactor, daunele aduse mediului vor fi de câteva ori mai mici decât în ​​cazul unui accident la un reactor nuclear. Este de remarcat faptul că reacțiile existente care implică deuteriu și tritiu produc încă o cantitate suficientă de deșeuri radioactive, dar au un timp de înjumătățire scurt. În același timp, reacții promițătoare folosind deuteriu și heliu-3 vor avea loc aproape fără formarea lor.

Zbor
peste sistemul solar

Instalație Lockheed Martin - prototip de motor de rachetă termonuclear (CURTE). Acesta poate fi instalat pe nava spatiala pentru dezvoltare sistem solarși spațiul exterior cel mai apropiat de Pământ. Se crede că TURE va putea atinge o viteză de 10% din viteza luminii (aproximativ 30 mii km/s).În teorie, eficiența unui astfel de motor (impulsul său specific) de cel puțin 20 de ori (și de maximum 9 mii de ori) va depăși eficiența motoarelor rachete existente.

Aproape fără sfârșit
sursa de energie

Deoarece un reactor termonuclear necesită hidrogen pentru a funcționa, combustibilul pentru acesta poate fi obținut din orice apă.În viitor, în loc de tritiu, vor folosi heliu-3, care este destul de abundent în atmosfera pământului și chiar mai mult. (sute de mii de tone) pe luna. Cu timpul (și cu răspândire suficientă a termo energie nucleara) companiile pot reduce extracția de minerale pentru a le arde în centralele electrice existente.

👁 798

Toată această poveste a început în 2013, iar în 2014 reprezentanții Lockheed Martin au făcut cunoscut că lucrează la un dispozitiv similar.

Apoi, un om de știință pe nume Thomas McGuire, șeful Proiectului Compact Fusion, și-a anunțat intenția de a finaliza dezvoltarea în termen de cinci ani. În 2013, și-a anunțat intenția de a avea un prototip funcțional în cinci ani și în zece ani să stabilească productie industriala astfel de sisteme. Skunk Works, care dezvoltă proiectul, este o divizie a Lockheed Martin.

Există o cantitate imensă de informații despre energia termonucleară și instalațiile care sunt capabile să o producă. Începând cu anii 20 ai secolului trecut, oamenii de știință au încercat să-și imagineze cum ar trebui să arate și să funcționeze o instalație termonucleară sau un reactor, creând prototipuri conceptuale de dispozitive. Toate sunt mari și foarte scumpe. De exemplu, cel la care lucrează comunitatea internațională în Franța costă aproximativ 50 de miliarde de dolari și cântărește aproximativ 23.000 de tone. Reactorul ar trebui să fie gata cândva până în 2021. Temperatura din interiorul dispozitivului va fi de aproximativ 150 de milioane de grade Celsius, ceea ce este de 10 ori mai mare decât temperatura de bază. Câmpul magnetic al instalației va fi de aproximativ 200 de mii de ori mai mare decât cel al dispozitivului în sine.

Reporterul FlightGlobal Stephen Trimble a postat pe Twitter că „un nou brevet de la un inginer Skunk Works arată un design compact de reactor de fuziune cu un model pentru F-16 ca o posibilă aplicație. Un reactor prototip este testat în Palmdale.”

Brevetul recent acordat pentru inginerul Skunk Works arată proiectarea unui reactor de fuziune compact, cu desenul unui F-16 inclus ca aplicație potențială. Testarea unui prototip de reactor este în curs de desfășurare în Palmdale. https://t.co/yJuc3gfSib pic.twitter.com/aYhGhsba65

Experții numesc acest lucru imposibil, deși potrivit The War Zone, „este posibil ca corporația americană să facă o declarație oficială în viitorul apropiat”.

Lockheed Martin a spus că brevetul a fost primit pe 15 februarie 2018. La un moment dat, managerul de proiect Compact Fusion, Thomas McGuire, a spus că o fabrică pilot va fi creată în 2014, un prototip în 2019 și un prototip funcțional în 2024.

La rândul lor, oamenii de știință ruși implicați în cercetări în domeniul fuziunii termonucleare controlate au numit mesajul Lockheed Martin o declarație neștiințifică menită să atragă atenția publicului larg.

„Acest lucru nu se poate întâmpla. Cert este că ceea ce se înțelege prin reactor termonuclear este foarte bine cunoscut din punct de vedere fizic. Dacă sună „heliu 3”, ar trebui să înțelegeți imediat că aceasta este o farsă. Acest trăsătură caracteristică astfel de cvasi-descoperiri - unde o linie este „cum se face, cum se implementează” și zece pagini despre cum va fi bine după aceea. Acesta este un semn foarte caracteristic - aici, noi am inventat fuziunea termonucleară la rece și apoi nu spun cum să o implementăm, iar apoi doar zece pagini mai târziu, cât de grozav va fi”, a declarat directorul adjunct al Laboratorului de Reacții Nucleare. dupa o. Flerov JINR în Dubna Andrey Papeko.

„Întrebarea principală este cum să excitați o reacție termonucleară, cu ce să o încălziți, cu ce să o țineți - aceasta este, de asemenea, în general, o întrebare care nu a fost rezolvată acum. Și chiar și, să zicem, instalațiile termonucleare cu laser, o reacție termonucleară normală nu se aprinde acolo. Și, din păcate, nu există nicio soluție în vedere în viitorul apropiat”, a explicat fizicianul nuclear.

„Rusia efectuează destul de multe cercetări, acest lucru este de înțeles, a fost publicat în toată presa deschisă, adică este necesar să se studieze condițiile de încălzire a materialelor pentru o reacție termonucleară. În general, acesta este un amestec cu deuteriu - nu există science fiction, această fizică este foarte bine cunoscută. Cum să-l încălziți, cum să-l țineți, cum să eliminați energia, dacă aprindeți o plasmă foarte fierbinte, va mânca pereții reactorului, îi va topi. În instalațiile mari, poate fi reținut de câmpuri magnetice și focalizat în centrul camerei, astfel încât să nu topească pereții reactorului. Dar în instalațiile mici pur și simplu nu va funcționa, se va topi și arde. Adică acestea, după părerea mea, sunt afirmații foarte premature.

Astfel, șeful agenției ruse ITER, Anatoly Krasilnikov, a declarat public că descoperirea științifică anunțată de Lockheed Martin este de fapt cuvinte goale și nu are nimic de-a face cu realitatea. Iar faptul că americanii sunt gata să înceapă să creeze un prototip de reactor cu dimensiunile declarate i se pare domnului Krasilnikov a fi PR obișnuit. În opinia lui, stiinta moderna nu este încă pregătit să proiecteze un reactor termonuclear sigur pe deplin funcțional, de dimensiuni atât de mici, în următorii câțiva ani.

Ca argumente, Krasilnikov a notat că peste proiect international Fizicieni nucleari onorați din China lucrează la ITER, Coreea de Sud, India, SUA, Japonia, Rusia și țările Uniunii Europene, cu toate acestea, chiar și cele mai bune minți ale vremii noastre adunate speră să primească doar prima plasmă de la ITER până în 2023 în cel mai bun caz. În același timp, nu se vorbește despre nicio compactitate a prototipului.

Un comentariu

Fizica știe încă foarte puține despre mecanismul însuși al existenței unui atom. Atomul este gândit ca un depozit închis energetic de energie inepuizabilă. Într-un cuvânt, în încercările de a stăpâni CTS, fizica (teoria și practica sa) a funcționat cu un număr mare de factori necunoscuți. Toate acestea, fără îndoială, sunt o consecință a negării existenței unui mediu spațial non-corpuscular - eterul. Ce noutăți oferă teoria eterului în înțelegerea microcosmosului? În primul rând, ea susține că atomul nu există de la sine, ci doar datorită faptului că absoarbe eterul din exterior, care, fiind supus procesării în învelișul de electroni a atomului și transformându-se în particule elementare, este absorbit. de nucleu (nucleonii săi). Nucleele atomice, lipsite de acces natural la eter din exterior, își selectează componenta negativă sub forma electronilor lor și a electronilor atomilor din impurități. Acesta este efectul negativ al impurităților. Dacă fizicienii încă luptau împotriva accesului atomilor de impurități în plasmă, deși inconștient, atunci nu s-au avut în vedere măsuri cu accesul eterului din exterior. Și pentru a obține o plasmă completă și stabilă, este necesar să o izolăm complet de eter. Nicio tehnologie de vid nu poate rezolva această problemă, deoarece eterul are o capacitate mare de penetrare.

Inginerii spanioli au dezvoltat un prototip de reactor de fuziune prietenos cu mediul cu plasmă inerțială, care se bazează pe fuziunea nucleară în loc de fisiunea nucleară. Se susține că invenția va permite economii semnificative de combustibil și va evita poluarea mediului.

Profesorul la Universitatea Politehnică din Madrid, José González Diez, a brevetat un reactor care utilizează un izotop de hidrogen drept combustibil, care poate fi izolat din apă, ceea ce permite economii semnificative în producerea de energie electrică. Sinteza în reactor are loc folosind radiația laser de 1000 MW.

Fuziunea nucleară a fost studiată de mulți ani pentru a oferi o alternativă la fisiunea nucleară în ceea ce privește siguranța și beneficiile financiare. Cu toate acestea, astăzi nu există un singur reactor de fuziune pentru producerea de energie electrică continuă de înaltă tensiune. Un exemplu de reactor termonuclear natural este Soarele, în interiorul căruia plasma încălzită la temperaturi enorme este ținută într-o stare de densitate ridicată.

Ca parte a proiectului Fusion Power, Gonzalez Diez a creat un prototip de reactor de fuziune cu plasmă inerțială. Camera de sinteză a reactorului se poate adapta tipului de combustibil utilizat. Reacțiile teoretic posibile ar putea fi deuteriu-tritiu, deuteriu-deuteriu sau hidrogen-hidrogen.

Dimensiunile camerei, precum și forma acesteia, pot fi adaptate în funcție de tipul de combustibil. În plus, va fi posibilă modificarea formei echipamentelor externe și interne, a tipului de lichid de răcire etc.

Potrivit lui Boris Boyarshinov, candidat la științe fizice și matematice, proiectele de creare a unui reactor termonuclear au fost implementate de patruzeci de ani.

„Încă din anii 70, problema fuziunii termonucleare controlate a fost acută, dar până acum numeroase încercări de a crea un reactor termonuclear au fost eșuate. Lucrările la invenția sa sunt încă în desfășurare și, cel mai probabil, vor fi în curând încununate de succes”, a menționat domnul Boyarshinov.

Șeful programului energetic Greenpeace Rusia, Vladimir Chuprov, este sceptic cu privire la ideea utilizării fuziunii termonucleare.

„Acesta este departe de a fi un proces sigur. Dacă plasați o „pătură” de uraniu-238 lângă un reactor termonuclear, atunci toți neutronii vor fi absorbiți de acest înveliș, iar uraniul-238 va fi transformat în plutoniu-239 și 240. Din punct de vedere economic, chiar dacă fuziunea termonucleară poate fi realizată și pusă în funcțiune comercială, costul ei este de așa natură încât nu orice țară își poate permite, fie și doar pentru că este nevoie de personal foarte competent pentru deservirea acestui proces”, spune ecologistul.

Potrivit acestuia, complexitatea și costul ridicat al acestor tehnologii este piatra de poticnire de care se va împiedica orice proiect, chiar dacă se desfășoară la nivel tehnic. „Dar chiar dacă va avea succes, capacitatea maximă instalată a stațiilor de fuziune până la sfârșitul secolului va fi de 100 GW, ceea ce reprezintă aproximativ 2% din ceea ce va avea nevoie umanitatea. Drept urmare, fuziunea termonucleară nu rezolvă problema globală”, este sigur domnul Chuprov.

Oameni de știință de la Institutul de Fizică Nucleară, Filiala Siberiană Academia RusăȘtiințe (BINP SB RAS) intenționează să creeze un model de lucru al unui reactor termonuclear la institutul lor. Managerul de proiect, doctorul în științe fizice și matematice Alexander Ivanov, a declarat pentru Sib.fm despre acest lucru.

Pentru a lansa proiectul „Dezvoltarea principiilor și tehnologiilor fundamentale ale energiei termonucleare ale viitorului”, oamenii de știință au primit o subvenție guvernamentală. În total, oamenii de știință vor avea nevoie de aproximativ jumătate de miliard de ruble pentru a crea reactorul. Institutul intenționează să construiască instalația în termen de cinci ani. După cum sa raportat, cercetările legate de fuziunea termonucleară controlată, în special fizica plasmei, au fost efectuate la BINP SB RAS de mult timp.

„Până acum, am fost implicați în experimente fizice pentru a crea o clasă de reactoare nucleare care pot fi utilizate în reacții de fuziune-fisiune. Am făcut progrese în acest sens și ne-am confruntat cu sarcina de a construi un prototip de stație termonucleară. Până în prezent, am acumulat baza și tehnologia și suntem complet gata să începem lucrul. Acesta va fi un model la scară completă al unui reactor care poate fi folosit pentru cercetare sau, de exemplu, pentru procesarea deșeurilor radioactive. Există multe tehnologii pentru crearea unui astfel de complex. Sunt noi și provocatori și au nevoie de ceva timp pentru a le stăpâni. Toate problemele de fizică a plasmei pe care le vom rezolva sunt relevante pentru comunitatea științifică globală”, a spus Ivanov.

Spre deosebire de energia nucleară convențională, energia termonucleară presupune utilizarea energiei eliberate în timpul formării nucleelor ​​mai grele din cele ușoare. Utilizarea izotopilor de hidrogen - deuteriu și tritiu - este avută în vedere ca combustibil, dar BINP SB RAS plănuiește să lucreze doar cu deuteriu.

„Vom efectua doar experimente de modelare cu generarea de electroni, dar toți parametrii de reacție vor corespunde cu cei reali. Nici noi nu vom genera energie electrică - vom demonstra doar că reacția poate continua, că parametrii plasmei au fost atinși. Sarcinile tehnice aplicate vor fi implementate în alte reactoare”, a subliniat Yuri Tikhonov, director adjunct al Institutului pentru Lucrări Științifice.

Reacțiile care implică deuteriu sunt relativ ieftine și au un randament energetic ridicat, dar atunci când apar, produc radiații neutronice periculoase.

„În instalațiile existente s-au atins temperaturi ale plasmei de 10 milioane de grade. Acesta este un parametru cheie care determină calitatea reactorului. Sperăm să creștem temperatura plasmei din reactorul nou creat de două sau trei ori. La acest nivel, vom putea folosi instalația ca driver de neutroni pentru un reactor de putere. Pe baza modelului nostru, pot fi create reactoare tritiu-deuteriu fără neutroni. Cu alte cuvinte, instalațiile pe care le-am creat vor face posibilă crearea de combustibil fără neutroni”, a explicat Alexander Bondar, un alt director adjunct al BINP SB RAS pentru activități științifice.