Термоядролық реактордың суреті.
Getty
Әлемге көміртегі-бейтарап энергияны өндіруге көмектесу үшін синтез энергиясы тұрақты синтез реакциясынан гөрі көбірек қажет. АҚШ-тың Энергетика министрлігі синтезді қамтамасыз ететін технологиялар мен процестер жиынтығының ғылыми-зерттеу және әзірлеу күн тәртібін анықтады.
DOE екі шенеунігі a вебинар Бейсенбі күні Ұлттық ғылым, инженерлік және медицина академиялары (NASEM) ұйымдастырды. 2021 жылғы NASEM-де көбірек қамтылған есеп синтезді қамтамасыз ететін технологияны жылдам дамытуға шақырады:
«Бұл көбінесе болашаққа кейінге қалдырылғанымен, АҚШ-тың стратегиялық мүддесі ретінде алдағы бірнеше онжылдықта үнемді синтездік энергияның мақсаты мүмкіндік беретін материалдарды, компоненттерді және синтездік ядролық технологияларды зерттеу мен әзірлеуді жылдам арттыру қажеттілігін тудырады».
Бес атап өтілген бейсенбіге мыналар кіреді:
1 Біріктірілмейтін материалдар
Біріктіру реакциясы жүретін плазма болуы мүмкін күннен де ыстық. Қуатты магнит өрісі немесе инерция плазманы реактор қабырғалары мен құрамдас бөліктерінен буферлей отырып шектей алады, бірақ термоядролық реакторлар сутегі изотоптары гелийге айналған кезде босап қалған нейтрондармен қатты қызуды және бомбалауды жеңе алатын материалдарды қажет етеді.
Потенциалды материалдарды сынау үшін ғалымдар синтез реакциясына ұқсас жағдайлар жасауы керек.
«Көп жылдар бойы әсер етуі мүмкін материалдар деректерін жинай алу үшін синтез-прототиптік нейтрон көзіне өте қажеттілік бар», - деді Скотт Хсу, DOE жетекші синтез үйлестірушісі. Бұл нейтрон көзі әзірленуде, деп қосты ол, машиналық оқыту және материалдарды тестілеу кандидаттық материалдардың санын қысқартуға көмектеседі.
Сондай-ақ, «шынайы түрлендіретін бірінші қабырға мен көрпе конструкцияларын қолдану арқылы материалдардан толығымен аулақ болу мүмкіндігі бар, мұнда сізде тіпті плазмаға қарсы ешқандай қатты материал болмауы мүмкін және бұл материалдар мәселесін дерлік айналып өтеді», - деді Хусу. «Және біз бұл идеяларды үстелде сақтауымыз керек».
2 Тритий селекционері
Термоядролық реакторлардың ең көп тараған конструкцияларында сутегінің екі изотопы – дейтерий (2H) және тритий (3H) — отын ретінде.
«Егер біз дейтерий-тритий жанармай циклін қолданатын болсақ, біз жылуды шығарып, тритийді көбейтуіміз керек», - деді Ричард Хаврилюк, DOE Ғылым кеңсесінің аға техникалық кеңесшісі және NASEM 2021 есебінің төрағасы. .
«Айрықша қиындық отын айналымын қауіпсіз және тиімді жабу қажеттілігі болып табылады», - делінген баяндамада, «дейтерий-тритий синтезінің конструкциялары үшін тритийді өсіру және алу үшін көрпелерді әзірлеуді, сондай-ақ жанармай құю, сарқылу, шектеу, тритийді айтарлықтай мөлшерде алу және бөлу».
3 Шығару жүйесі
Термоядролық реакцияда пайда болатын кейбір түсініксіз жылу қуат өндіру үшін пайдаланылады, бірақ алдымен оны басқару керек, ал сіздің стандартты ас үй желдеткішіңіз істемейді.
«Толық зерттеу бағдарламасы термоядролық нейтрондық ортада реакторға сәйкес келетін қуатты пайдалануды бағалау үшін термоядролық электр станциясына көбірек ұқсас орталарды шығаратын сынақ қондырғыларын қажет етеді», - делінген NASEM есебінде.
4 Қосымша тиімді лазерлер
DOE Ұлттық тұтану қондырғысы (NIF) желтоқсанда көптен күткен жетістікті атап өтті, ол оны тұтандырған лазер сәулелерінен (3.15 мегаджоуль) көбірек энергия (2.05 мегаджоуль) бөлетін синтез реакциясын тудырды. Бірақ лазерді қуаттандыру үшін 300 мегаджоуль қажет болды.
Ақырында, мұндай лазерлер іске қосылғаннан кейін термоядролық реактордан келетін электр қуатымен жұмыс істейтін болады. Бірақ тиімдірек лазерлер пайдаланушыға немесе желіге көбірек қуат қалдырып, тиімдірек реакторларды білдіреді.
5 Қайталау
Лазердің тиімді болуы жеткіліксіз. Ол сондай-ақ мушкет сияқты азырақ және пулемет сияқты жұмыс істеуі керек.
«NIF-тегі тамаша нәтиже, - деді Хаврилук, - біз жылына бірнеше рет түсіру арқылы осы деңгейге жеттік. Сіз секундына бірнеше рет түсіретін немесе секундына түсіретін нүктеге жетуіңіз керек, сондықтан қайталау жылдамдығы да біз меңгеруіміз керек ».
Бұл жанармай капсуласынан бастап процестің әрбір қадамы үшін қайталау жылдамдығын арттырады. Журналға сәйкес ғылым, «Күніне бір миллион капсула жасау, толтыру, орналастыру, жару және тазарту қажет - бұл үлкен инженерлік мәселе.»
Дереккөз: https://www.forbes.com/sites/jeffmcmahon/2023/02/20/top-5-side-hustles-for-the-fusion-industry/