A plazmafizika területe a csillagok palackozásának vágya miatt virágzott. Az elmúlt néhány évtizedben a terület számtalan irányba fejlődött, az asztrofizikától az űridőjáráson át a nanotechnológiáig.
Ahogy a plazmával kapcsolatos általános ismereteink nőttek, úgy nőtt az a képességünk is, hogy több mint egy másodpercig fenntartsuk a fúziós körülményeket. Az év elején egy új szupravezető fúziós reaktor Kínában volt képes rekord 102 másodpercig tartani a plazmát 50 millió Celsius-fokon. A Wendelstein X-7 Stellarator, amely tavaly ősszel először jelent meg Németországban, várhatóan megdönti ezt a rekordot, és egyszerre akár 30 percig is megtartja a plazmát.
A legutóbbi NSTX-U frissítés szerénynek tűnik ezekhez a szörnyekhez képest: a kísérlet immár egy helyett öt másodpercig képes megtartani a plazmát. De ez is egy fontos mérföldkő.
„Egy olyan fúziós plazma létrehozása, amely csak öt másodpercig él, nem tűnik túl hosszú folyamatnak, de a plazmafizikában az öt másodperc a stabil állapotú fizikához hasonlítható” – mondja Myers, utalva a plazma körülményeire. stabil. A végső cél az "égő plazma" stabil állapotának elérése, amely kis kívülről érkező energiabevitellel önmagában is képes fúziót végezni. Ezt még egyetlen kísérlet sem érte el.
Az NSTX-U lehetővé teszi a princetoni kutatók számára, hogy kitöltsenek néhány űrt a plazmafizikából jelenleg ismertek és aközött, hogy mire lesz szükség egy olyan kísérleti üzem létrehozásához, amely képes az állandósult égés elérésére és tiszta elektromosság előállítására.
Egyrészt a legjobb tárolóanyagok megtalálásához jobban meg kell értenünk, mi történik a fúziós plazma és a reaktor falai között. A Princeton vizsgálja annak lehetőségét, hogy a (széngrafitból készült) reaktor falait folyékony lítium "falra" cserélje a hosszú távú korrózió csökkentése érdekében.
Emellett a tudósok úgy vélik, hogy ha a fúzió segít a globális felmelegedés elleni küzdelemben, sietniük kell. Az NSTX-U segít a fizikusoknak eldönteni, hogy folytatják-e a gömb alakú tokamak kialakításának fejlesztését. A legtöbb tokamak típusú reaktor kevésbé hasonlít egy almához, inkább fánkhoz, bagelhez vagy tóruszhoz. A gömb alakú tórusz szokatlan alakja lehetővé teszi tekercseinek mágneses terének hatékonyabb kihasználását.
„Hosszú távon szeretnénk kitalálni, hogyan optimalizálhatjuk az egyik ilyen gép konfigurációját” – mondja Martin Greenwald, a Plazma- és Fúziós Tudományok Központjának társigazgatója. "Ehhez tudnod kell, hogy a gép teljesítménye hogyan függ valamitől, amit irányítani tudsz, például az alaktól."
Myers utálja megítélni, milyen messze vagyunk a kereskedelmileg lehetséges fúziós energiától, és őt meg lehet érteni. Hiszen a több évtizedes megkerülhetetlen optimizmus komoly károkat okozott ennek a területnek a hírnevében, és megerősítette azt az elképzelést, hogy a szintézis csak álom. Minden anyagi vonzattal együtt.
Nagy csapást mért az MIT fúziós programjára, hogy a szövetségek támogatást nyújtottak az Alcator C-Mid tokamak számára, amely az egyik legerősebb mágneses mezőt állítja elő, és a legmagasabb nyomáson demonstrálja a fúziós plazmát. A függőben lévő NSTX-U kutatások többsége a folyamatos szövetségi támogatástól függ, amely Myers szerint "egy év múlva" érkezik.
Mindenkinek óvatosnak kell lennie a kutatási dollárok elköltésével, és egyes fúziós programok már hihetetlen összegeket zabáltak fel. Vegyük például az ITER-t, a jelenleg Franciaországban épülő hatalmas szupravezető fúziós reaktort. Amikor 2005-ben megkezdődött a nemzetközi együttműködés, 5 milliárd dolláros, 10 éves projektként jelentették be. Több éves kudarc után az ár 40 milliárd dollárra emelkedett. A létesítmény a legoptimistább becslések szerint 2030-ra készül el.
És ahol az ITER valószínűleg addig duzzad, mint egy daganat, amíg ki nem fogynak az erőforrásai és megöli a gazdáját, az MIT lecsupaszított fúziós programja megmutatja, hogyan lehet ezt sokkal kisebb költségvetéssel megvalósítani. Tavaly nyáron az MIT végzős hallgatóiból álló csapat bemutatta az ARC terveit, egy olcsó fúziós reaktort, amely új, magas hőmérsékletű szupravezető anyagokat használva ugyanannyi energiát termel majd, mint az ITER, csak sokkal kisebb eszközzel. 
2016. július 9"A fúzió kihívása egy olyan műszaki út megtalálása, amely gazdaságilag életképessé teszi, amit hamarosan meg is tervezünk" - mondja Greenwald, megjegyezve, hogy az ARC koncepciót jelenleg az MIT Energy Initiative folytatja. "Úgy gondoljuk, hogy ha a fúzió megváltoztatja a globális felmelegedést, akkor gyorsabban kell haladnunk."
"A fúzió a fő energiaforrásnak ígérkezik – valójában ez a végső célunk" – mondja Robert Rosner, a Chicagói Egyetem plazmafizikusa és az Energiapolitikai Intézet társalapítója. „Ugyanakkor van egy fontos kérdés: mennyit vagyunk hajlandók most költeni. Ha annyira lecsökkentjük a finanszírozást, hogy az okos gyerekek következő generációja egyáltalán nem akarja ezt csinálni, akkor lehet, hogy teljesen kiszállunk belőle."
Egyes optimisták szerint a modern szupravezetőket alkalmazó innovatív projektek hamarosan lehetővé teszik a szabályozott termonukleáris fúziót. Szakértők azonban azt jósolják, hogy a gyakorlati alkalmazás több évtizedet vesz igénybe.
Miért olyan nehéz?
A fúziós energiát a jövő potenciális energiaforrásának tekintik. Ez az atom tiszta energiája. De mi ez, és miért olyan nehéz elérni? Először is meg kell értenünk a különbséget a klasszikus maghasadás és a termonukleáris fúzió között.
Az atom hasadása abból áll, hogy a radioaktív izotópokat - uránt vagy plutóniumot - felhasítják és más, erősen radioaktív izotópokká alakítják, amelyeket aztán el kell temetni vagy újra kell hasznosítani.
A fúziós reakció abból áll, hogy a hidrogén két izotópja - a deutérium és a trícium - egyetlen egésszé egyesül, nem mérgező héliumot és egyetlen neutront képezve anélkül, hogy radioaktív hulladék keletkezne.
Vezérlési probléma
A Napon vagy egy hidrogénbombában végbemenő reakciók termonukleáris fúzió, és a mérnökök ijesztő feladat előtt állnak – hogyan irányítsák ezt a folyamatot egy erőműben?
Ezen dolgoznak a tudósok az 1960-as évek óta. Újabb kísérleti fúziós reaktor, a Wendelstein 7-X kezdte meg működését az észak-németországi Greifswald városában. Még nem arra tervezték, hogy reakciót keltsen – ez csak egy speciális kialakítás, amelyet tesztelnek (tokamak helyett sztellarátor).
nagy energiájú plazma
Minden termonukleáris létesítménynek van egy közös jellemzője - a gyűrű alakú. Azon az ötleten alapul, hogy erős elektromágneseket használnak egy erős elektromágneses mező létrehozására, amely tórusz alakú - egy felfújt kerékpárcső.
Ennek az elektromágneses mezőnek olyan sűrűnek kell lennie, hogy mikrohullámú sütőben egymillió Celsius-fokra melegítve egy plazmának kell megjelennie a gyűrű közepén. Ezután meggyújtják, hogy megkezdődhessen a termonukleáris fúzió.
Lehetőségek bemutatása
Jelenleg két ilyen kísérlet folyik Európában. Az egyik a Wendelstein 7-X, amely nemrégiben készítette el első héliumplazmáját. A másik az ITER, egy hatalmas kísérleti fúziós létesítmény Dél-Franciaországban, amely még építés alatt áll, és 2023-ban áll majd üzembe.
Valódi nukleáris reakciók várhatók az ITER-ben, igaz, csak rövid ideig, és természetesen nem hosszabb ideig 60 percnél. Ez a reaktor csak egy lépés a sok közül a magfúzió megvalósítása felé vezető úton.
Fúziós reaktor: kisebb és erősebb
A közelmúltban több tervező új reaktortervet jelentett be. A Massachusetts Institute of Technology hallgatóinak egy csoportja, valamint a Lockheed Martin fegyvergyártó cég képviselői szerint a fúziót az ITER-nél jóval erősebb és kisebb létesítményekben is meg lehet valósítani, és tízen belül készen állnak rá. évek.
Az új kialakítás ötlete, hogy az elektromágnesekben modern, magas hőmérsékletű szupravezetőket alkalmazzanak, amelyek folyékony nitrogénnel hűtve mutatják meg tulajdonságaikat, nem pedig a hagyományos, folyékony héliumot igénylő szupravezetőket. Az új, rugalmasabb technológia lehetővé teszi a reaktor kialakításának teljes megváltoztatását.
Klaus Hesch, aki a délnyugat-németországi Karlsruhei Technológiai Intézetben a magfúziós technológiáért felelős, szkeptikus. Támogatja az új, magas hőmérsékletű szupravezetők használatát az új reaktortervekhez. De szerinte nem elég számítógépen fejleszteni valamit, figyelembe véve a fizika törvényeit. Figyelembe kell venni az ötlet gyakorlatba ültetésekor felmerülő kihívásokat.
Tudományos-fantasztikus
Hesh szerint az MIT hallgatói modellje csak egy projekt lehetőségét mutatja. De valójában ez egy csomó sci-fi. A projekt feltételezi, hogy a termonukleáris fúzióval kapcsolatos komoly technikai problémák megoldódnak. De a modern tudománynak fogalma sincs, hogyan oldja meg ezeket.
Az egyik ilyen probléma az összecsukható tekercsek ötlete. Az elektromágnesek szétszerelhetők, hogy bejussanak a plazmát tartó gyűrűbe az MIT tervezési modelljében.
Ez nagyon hasznos lenne, mert hozzá lehet férni a belső rendszerben lévő objektumokhoz és lecserélni őket. De a valóságban a szupravezetők kerámia anyagból készülnek. Ezek közül több százat kell kifinomult módon összefonni a megfelelő mágneses tér kialakításához. És itt vannak még alapvető nehézségek: a köztük lévő kapcsolatok nem olyan egyszerűek, mint a rézkábelek csatlakozásai. Senkinek sem jutott eszébe olyan koncepciók, amelyek segíthetnének az ilyen problémák megoldásában.
Túl meleg
A magas hőmérséklet is probléma. A fúziós plazma magjában a hőmérséklet eléri a 150 millió Celsius-fokot. Ez az extrém hő a helyén marad – közvetlenül az ionizált gáz közepén. De még körülötte is nagyon meleg van - 500-700 fok a reaktorzónában, amely egy fémcső belső rétege, amelyben a magfúzióhoz szükséges trícium "reprodukálódik".
A fúziós reaktornak van egy még nagyobb problémája – az úgynevezett teljesítményleadás. A rendszernek ez az a része, amely a fúziós folyamatból származó használt üzemanyagot, főként héliumot kap. Az első fém alkatrészeket, amelyekbe a forró gáz belép, "elterelőnek" nevezik. 2000°C fölé is felmelegszik.
Terelő probléma
Annak érdekében, hogy a telepítés kibírja az ilyen hőmérsékleteket, a mérnökök a régimódi izzólámpákban használt fém wolframot próbálják felhasználni. A wolfram olvadáspontja körülbelül 3000 fok. De vannak más korlátok is.
Az ITER-ben ezt meg lehet tenni, mert a fűtés nem fordul elő folyamatosan. Feltételezhető, hogy a reaktor az időnek csak 1-3%-ában fog működni. De ez nem lehetséges egy olyan erőműnél, amelynek 24/7-ben kell működnie. És ha valaki azt állítja, hogy az ITER-rel azonos teljesítményű kisebb reaktort tud építeni, akkor nyugodtan mondhatja, hogy nincs megoldása az eltérítő problémára.
Erőmű néhány évtized múlva
Mindazonáltal a tudósok optimisták a termonukleáris reaktorok fejlesztését illetően, bár az nem lesz olyan gyors, mint azt egyes rajongók jósolják.
Az ITER-nek meg kell mutatnia, hogy a szabályozott fúzió valójában több energiát tud termelni, mint amennyit a plazma melegítésére fordítanak. A következő lépés egy vadonatúj hibrid demonstrációs erőmű építése, amely ténylegesen villamos energiát termel.
A mérnökök már dolgoznak a tervezésén. Tanulniuk kell az ITER-től, amely a tervek szerint 2023-ban indul. A tervezéshez, tervezéshez és kivitelezéshez szükséges idő miatt valószínűtlennek tűnik, hogy az első fúziós erőművet jóval korábban, mint a 21. század közepén indítsák el.
Cold Fusion Rossi
2014-ben az E-Cat reaktor független tesztje arra a következtetésre jutott, hogy az eszköz átlagosan 2800 watt teljesítményt adott 32 nap alatt, 900 watt fogyasztással. Ez több, mint amit bármely kémiai reakció képes elkülöníteni. Az eredmény vagy áttörésről szól a termonukleáris fúzióban, vagy pedig nyílt csalásról. A jelentés csalódást okozott a szkeptikusoknak, akik kételkednek abban, hogy a teszt valóban független volt-e, és a vizsgálati eredmények esetleges meghamisítására utalnak. Mások azzal voltak elfoglalva, hogy kitalálják azokat a "titkos összetevőket", amelyek lehetővé teszik Rossi fúziója számára a technológia megismétlését.
Rossi csaló?
Andrea impozáns. Egyedülálló angol nyelven publikálja a világnak szóló kiáltványokat weboldalának, az előkelően Journal of Nuclear Physicsnek nevezett, megjegyzés rovatában. De korábbi sikertelen próbálkozásai között szerepelt egy olasz hulladék-üzemanyag-projekt és egy termoelektromos generátor. A Petroldragon, a hulladékból energiává alakító projekt részben azért bukott meg, mert az illegális hulladéklerakást az olasz szervezett bűnözés ellenőrzi, és a hulladékgazdálkodási előírások megsértése miatt büntetőeljárást indított ellene. A US Army Corps of Engineers számára is készített egy termoelektromos eszközt, de a tesztelés során a kütyü a bejelentett teljesítménynek csak a töredékét produkálta.
Sokan nem bíznak Rossiban, a New Energy Times főszerkesztője pedig egyenesen bűnözőnek nevezte, aki mögött meghiúsult energetikai projektek sora áll.
Független ellenőrzés
Rossi szerződést írt alá az amerikai Industrial Heat céggel egy 1 MW-os hidegfúziós erőmű egy éves titkos tesztjének elvégzésére. Az eszköz egy szállítókonténer volt, amelybe több tucat E-Cat volt. A kísérletet egy harmadik félnek kellett irányítania, aki meg tudta erősíteni, hogy valóban hőtermelés zajlik. Rossi azt állítja, hogy az elmúlt év nagy részét gyakorlatilag egy konténerben töltötte, és napi több mint 16 órát felügyelte a műveleteket, hogy bebizonyítsa az E-Cat kereskedelmi életképességét.
A teszt márciusban ért véget. Rossi hívei izgatottan várták a megfigyelők jelentését, remélve, hogy hősük felmentést kap. De végül beperelték őket.
Próba
Egy floridai bírósági beadványban Rossi azt állítja, hogy a teszt sikeres volt, és egy független választottbíró megerősítette, hogy az E-Cat reaktor hatszor több energiát termel, mint amennyit fogyaszt. Azt is állította, hogy az Industrial Heat beleegyezett abba, hogy 100 millió dollárt fizet neki – 11,5 millió dollárt előre a 24 órás próbaidőszak után (állítólag a licencjogokért, hogy a vállalat eladhassa a technológiát az Egyesült Államokban), és további 89 millió dollárt a kiterjesztett próba sikeres befejezése után. 350 napon belül. Rossi azzal vádolta meg az IH-t, hogy „csalási tervet” folytat szellemi tulajdonának eltulajdonítására. Azzal is vádolta a céget, hogy visszaélt az E-Cat reaktorokkal, illegálisan másol innovatív technológiákat és termékeket, funkcionalitást és dizájnt, valamint visszaélt a szellemi tulajdonára vonatkozó szabadalommal.
Aranybánya
Rossi másutt azt állítja, hogy az egyik demonstrációján az IH 50-60 millió dollárt kapott a befektetőktől, és további 200 millió dollárt Kínától, miután a kínai vezető tisztségviselőket is bevonták. Ha ez igaz, akkor több mint százmillió dollár forog kockán. Az Industrial Heat ezeket az állításokat alaptalannak minősítette, és aktívan védekezni fog. Ennél is fontosabb, hogy „több mint három évig dolgozott azon eredmények megerősítésén, amelyeket Rossi állítólag elért az E-Cat technológiájával, de mindez sikertelenül”.
Az IH nem hisz az E-Catben, és a New Energy Times sem lát okot kétségbe vonni. 2011 júniusában a kiadvány képviselője Olaszországba látogatott, interjút készített Rossival, és lefilmezte az E-Cat bemutatóját. Egy nappal később komoly aggodalmairól számolt be a hőteljesítmény mérési módszerével kapcsolatban. 6 nap elteltével az újságíró feltette videóját a YouTube-ra. Szakértők a világ minden tájáról küldtek neki elemzéseket, amelyek júliusban jelentek meg. Világossá vált, hogy ez egy átverés.
Kísérleti megerősítés
Ennek ellenére számos kutatónak – Alekszandr Parkhomovnak, az Oroszországi Népek Barátság Egyetemének munkatársa és a Martin Fleishman Memorial Project (MFPM) munkatársa – sikerült megismételnie Oroszország hidegfúzióját. Az MFPM-jelentés a „Közel a szén-dioxid-korszak vége” címet viselte. Az ilyen csodálat oka a gamma-sugárzás kitörésének felfedezése volt, amely nem magyarázható másként, mint egy termonukleáris reakcióval. A kutatók szerint Rossinak pontosan az van, amiről beszél.
Egy életképes nyitott recept a hidegfúzióhoz energia-aranylázat válthat ki. Alternatív módszereket találhatnak Rossi szabadalmainak megkerülésére, és távol tarthatják őt a több milliárd dolláros energiaüzlettől.
Így talán Rossi inkább elkerülné ezt a megerősítést.
Fizikai szempontból a probléma egyszerűen megfogalmazódik. Az önfenntartó magfúziós reakció létrejöttéhez két feltétel teljesítése szükséges és elegendő.
1. A reakcióban részt vevő atommagok energiája legalább 10 keV legyen. A magfúzió megindulásához a reakcióban részt vevő atommagoknak a nukleáris erők mezejébe kell esniük, amelyek sugara 10-12-10-13 s.cm. Az atommagok azonban pozitív elektromos töltéssel rendelkeznek, és a hasonló töltések taszítják egymást. A nukleáris erők hatásának határán a Coulomb-taszítás energiája körülbelül 10 keV. Ennek az akadálynak a leküzdéséhez az ütközésben lévő atommagok kinetikai energiájának legalább ennél kisebbnek kell lennie.
2. A reagáló atommagok koncentrációjának és annak a retenciós időnek a szorzata, amely alatt a jelzett energiát megtartják, legalább 1014 s.cm-3 legyen. Ez a feltétel – az ún. Lawson-kritérium – határozza meg a reakció energetikai jövedelmezőségének határát. Ahhoz, hogy a fúziós reakció során felszabaduló energia legalább fedezni tudja a reakció beindításának energiaköltségét, az atommagoknak sok ütközésnek kell átesnie. Minden olyan ütközésnél, amelyben fúziós reakció megy végbe a deutérium (D) és a trícium (T) között, 17,6 MeV energia szabadul fel, azaz körülbelül 3,10-12 J. Ha például 10 MJ energiát fordítanak a gyújtásra, akkor a A reakció akkor is megszakad, ha legalább 3,1018 D-T pár vesz részt benne. Ehhez pedig egy meglehetősen sűrű, nagy energiájú plazmát kell sokáig a reaktorban tartani. Ezt a feltételt a Lawson-kritérium fejezi ki.
Ha mindkét követelmény egyidejűleg teljesíthető, akkor a szabályozott termonukleáris fúzió problémája megoldódik.
Ennek a fizikai problémának a technikai megvalósítása azonban óriási nehézségekkel néz szembe. Hiszen 10 keV energia 100 millió fokos hőmérséklet. Egy ilyen hőmérsékletű anyagot csak vákuumban, a berendezés falaitól elszigetelve lehet a másodperc töredékeig tartani.
De van egy másik módszer a probléma megoldására - a hideg fúzió. Mi a hideg fúzió - ez egy szobahőmérsékleten lejátszódó "forró" termonukleáris reakció analógja.
A természetben legalább két módja van az anyag megváltoztatásának a kontinuum egy dimenzióján belül. Tűzön forralhatsz vizet, pl. termikusan, vagy mikrohullámú sütőben, pl. frekvencia. Az eredmény ugyanaz - a víz felforr, az egyetlen különbség az, hogy a frekvencia módszer gyorsabb. Az ultramagas hőmérséklet elérését is felhasználja az atommag felosztására. A termikus módszer szabályozatlan magreakciót ad. A hideg fúzió energiája az átmeneti állapot energiája. A hidegfúziós reakciót végrehajtó reaktor tervezésének egyik fő feltétele a piramis-kristályos formájának állapota. Egy másik fontos feltétel a forgó mágneses és torziós mező jelenléte. A mezők metszéspontja a hidrogénmag instabil egyensúlyi pontján történik.
Tudósok Ruzi Taleiarkhan az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumból, Richard Leikhi a Műszaki Egyetemről. Renssilira és Robert Nigmatulin akadémikus - hideg termonukleáris reakciót rögzítettek a laboratóriumban.
A csoport két-három pohárnyi méretű folyékony acetont használt. A hanghullámok intenzíven áthaladtak a folyadékon, ami a fizikában akusztikus kavitációként ismert hatást váltott ki, melynek következménye a szonolumineszcencia. A kavitáció során apró buborékok jelentek meg a folyadékban, amelyek átmérője két milliméterre nőtt és felrobbantak. A robbanásokat fényvillanások és energiafelszabadulás kísérte i.e. a buborékok belsejében a hőmérséklet a robbanás idején elérte a 10 millió Kelvin fokot, és a felszabaduló energia a kísérletezők szerint elegendő a termonukleáris fúzió végrehajtásához.
"Technikailag" a reakció lényege abban rejlik, hogy a deutérium két atomjának kombinációja eredményeként egy harmadik jön létre - a hidrogén izotópja, az úgynevezett trícium, és egy neutron, amelyet hatalmas mennyiségű energia jellemez. .
3.1 Gazdasági problémák
A TCB létrehozásakor azt feltételezzük, hogy ez egy nagyméretű, nagy teljesítményű számítógépekkel felszerelt telepítés lesz. Egy egész kis város lesz. Ám baleset vagy berendezés meghibásodása esetén az állomás működése akadozik.
Ezt például a modern atomerőmű-tervek nem biztosítják. Úgy gondolják, hogy a fő dolog az, hogy megépítsék őket, és nem számít, mi történik ezután.
De 1 állomás meghibásodása esetén sok város áram nélkül marad. Ez jól látható az örmény atomerőmű példáján. A radioaktív hulladék elszállítása nagyon megdrágult. A zöld atomerőmű kérésére bezárták. A lakosság áram nélkül maradt, az erőmű berendezései elhasználódtak, a nemzetközi szervezetek által helyreállításra szánt pénzek kárba vesztek.
Komoly gazdasági probléma a felhagyott iparágak szennyeződésmentesítése, ahol az uránt feldolgozták. Például "Aktau városának saját kicsi" Csernobilja van. A vegyi-hidrometallurgiai üzem (KhGMZ) területén található. Az uránfeldolgozó műhelyben (HMC) helyenként eléri a gamma-háttérsugárzást. 11 000 mikro-röntgén óránként, az átlagos háttérszint 200 mikro-röntgén ( A szokásos természetes háttér 10-25 mikro-röntgén óránként. Az üzem leállítása után itt egyáltalán nem végeztek dekontaminációt. Jelentős A berendezések egy része, mintegy tizenötezer tonna, már eltávolíthatatlan radioaktivitású, ugyanakkor az ilyen veszélyes tárgyakat a szabadban, rosszul őrzik és folyamatosan elviszik a KhGMZ területéről.
Ezért, mivel nincsenek örökkévaló gyártások, az új technológiák megjelenése kapcsán a TCB bezárható, és akkor a vállalkozásból tárgyak, fémek kerülnek a piacra, és a helyi lakosság megsínyli.
Víz kerül felhasználásra a TCB hűtőrendszerben. De a környezetvédők szerint, ha az atomerőművekre vonatkozó statisztikákat vesszük, ezekből a tározókból származó víz nem alkalmas ivásra.
A szakértők szerint a tározó tele van nehézfémekkel (különösen tórium-232-vel), és egyes helyeken a gamma-sugárzás szintje eléri az 50-60 mikroröntgént óránként.
Vagyis most, az atomerőművek építése során nem biztosítanak olyan forrásokat, amelyek visszaállítanák a területet az eredeti állapotba. A vállalkozás bezárása után pedig senki sem tudja, hogyan temetje el a felgyülemlett hulladékot, és hogyan takarítsa el a korábbi vállalkozást.
3.2 Orvosi problémák
A CTS káros hatásai közé tartozik a vírusok és baktériumok mutánsainak termelése, amelyek káros anyagokat termelnek. Ez különösen igaz az emberi szervezetben lévő vírusokra és baktériumokra. A rosszindulatú daganatok és a rák megjelenése nagy valószínűséggel gyakori betegség lesz a TCB közelében élő falvak lakói körében. A lakosok mindig többet szenvednek, mert nincs védelmük. A dózismérők drágák, és nem állnak rendelkezésre gyógyszerek. A TCF-ből származó hulladékot folyókba dobják, a levegőbe engedik, vagy a föld alatti rétegekbe szivattyúzzák, ami most az atomerőművekben történik.
A nagy dózisnak való kitettség után röviddel fellépő károsodásokon túl az ionizáló sugárzás hosszú távú hatásokat is okoz. Alapvetően karcinogenezis és genetikai rendellenességek, amelyek bármilyen dózis és típusú expozíció esetén (egyszeri, krónikus, helyi) előfordulhatnak.
Az atomerőművek dolgozóinak betegségeit regisztráló orvosok jelentései szerint először a szív- és érrendszeri betegségek (szívroham), majd a rák. A szívizom sugárzás hatására elvékonyodik, petyhüdtté, kevésbé tartóssá válik. Vannak egészen felfoghatatlan betegségek. Például májelégtelenség. De miért történik ez, még mindig egyik orvos sem tudja. Ha egy baleset során radioaktív anyag kerül a légutakba, az orvosok kivágják a tüdő és a légcső sérült szöveteit, a fogyatékos személy pedig hordozható lélegeztetőeszközzel jár.
4. Következtetés
Az emberiségnek szüksége van energiára, és évről évre növekszik rá. Ugyanakkor a hagyományos természetes tüzelőanyagok (olaj, szén, gáz stb.) készletei végesek. A nukleáris üzemanyagnak is véges készletei vannak - urán és tórium, amelyekből plutónium nyerhető tenyészreaktorokban. A termonukleáris üzemanyag - hidrogén - tartalékai gyakorlatilag kimeríthetetlenek.
1991-ben először sikerült jelentős mennyiségű energiát nyerni - körülbelül 1,7 millió wattot az irányított magfúzió eredményeként a Joint European Laboratoryban (Torus). 1993 decemberében a Princeton Egyetem kutatói egy tokamak típusú fúziós reaktort használtak szabályozott nukleáris reakció előidézésére, a felszabaduló energia 5,6 millió watt volt. Azonban a tokamak típusú reaktor és a Torus laboratórium is több energiát költött, mint amennyi beérkezett.
Ha a nukleáris fúziós energiatermelés gyakorlatilag megfizethetővé válik, akkor ez korlátlan üzemanyagforrást biztosít.
5. Hivatkozások
1) A "New Look" magazin (Fizika; A jövő elitjének).
2) Fizika tankönyv 11. évfolyam.
3) Energetikai Akadémia (analitika; ötletek; projektek).
4) Emberek és atomok (William Lawrence).
5) A világegyetem elemei (Seaborg és Valens).
6) Szovjet enciklopédikus szótár.
7) Encarta Encyclopedia 96.
8) Csillagászat - http://www.college.ru./astronomy.
Egyes optimisták szerint a modern szupravezetőket alkalmazó innovatív projektek hamarosan lehetővé teszik a szabályozott termonukleáris fúziót. Szakértők azonban azt jósolják, hogy a gyakorlati alkalmazás több évtizedet vesz igénybe.
Miért olyan nehéz?
A fúziós energiát potenciális forrásnak tekintik, ez egy atom tiszta energiája. De mi ez, és miért olyan nehéz elérni? Először is meg kell értened a különbséget a klasszikus és a termonukleáris fúzió között.
Az atom hasadása abból áll, hogy a radioaktív izotópokat - uránt vagy plutóniumot - felhasítják és más, erősen radioaktív izotópokká alakítják, amelyeket aztán el kell temetni vagy újra kell hasznosítani.
A szintézis abból áll, hogy a hidrogén két izotópja - a deutérium és a trícium - egyetlen egésszé egyesül, nem mérgező héliumot és egyetlen neutront képezve anélkül, hogy radioaktív hulladék keletkezne.
Vezérlési probléma
A Napon vagy egy hidrogénbombában végbemenő reakciók termonukleáris fúzió, és a mérnökök ijesztő feladat előtt állnak – hogyan irányítsák ezt a folyamatot egy erőműben?
Ezen dolgoznak a tudósok az 1960-as évek óta. Újabb kísérleti fúziós reaktor, a Wendelstein 7-X kezdte meg működését az észak-németországi Greifswald városában. Még nem arra tervezték, hogy reakciót keltsen – ez csak egy speciális kialakítás, amelyet tesztelnek (tokamak helyett sztellarátor).
nagy energiájú plazma
Minden termonukleáris létesítménynek van egy közös jellemzője - a gyűrű alakú. Azon az ötleten alapul, hogy erős elektromágneseket használnak egy erős elektromágneses mező létrehozására, amely tórusz alakú - egy felfújt kerékpárcső.
Ennek az elektromágneses mezőnek olyan sűrűnek kell lennie, hogy mikrohullámú sütőben egymillió Celsius-fokra melegítve egy plazmának kell megjelennie a gyűrű közepén. Ezután meggyújtják, hogy megkezdődhessen a termonukleáris fúzió.
Lehetőségek bemutatása
Jelenleg két ilyen kísérlet folyik Európában. Az egyik a Wendelstein 7-X, amely nemrégiben készítette el első héliumplazmáját. A másik az ITER, egy hatalmas kísérleti fúziós létesítmény Dél-Franciaországban, amely még építés alatt áll, és 2023-ban áll majd üzembe.
Valódi nukleáris reakciók várhatók az ITER-ben, igaz, csak rövid ideig, és természetesen nem hosszabb ideig 60 percnél. Ez a reaktor csak egy lépés a sok közül a magfúzió megvalósítása felé vezető úton.
Fúziós reaktor: kisebb és erősebb
A közelmúltban több tervező új reaktortervet jelentett be. A Massachusetts Institute of Technology hallgatóinak egy csoportja, valamint a Lockheed Martin fegyvergyártó cég képviselői szerint a fúziót az ITER-nél jóval erősebb és kisebb létesítményekben is meg lehet valósítani, és tízen belül készen állnak rá. évek.
Az új kialakítás ötlete, hogy az elektromágnesekben modern, magas hőmérsékletű szupravezetőket alkalmazzanak, amelyek folyékony nitrogénnel hűtve mutatják meg tulajdonságaikat, nem pedig a hagyományosakat, amelyek egy új, rugalmasabb technológiát igényelnek, ami teljesen megváltoztatja az elektromágnesek kialakítását. reaktor.
Klaus Hesch, aki a délnyugat-németországi Karlsruhe Institute of Technology technológiáért felelős, szkeptikus. Támogatja az új, magas hőmérsékletű szupravezetők használatát az új reaktortervekhez. De szerinte nem elég számítógépen fejleszteni valamit, figyelembe véve a fizika törvényeit. Figyelembe kell venni az ötlet gyakorlatba ültetésekor felmerülő kihívásokat.
Tudományos-fantasztikus
Hesh szerint az MIT hallgatói modellje csak egy projekt lehetőségét mutatja. De valójában ez egy csomó sci-fi. A projekt feltételezi, hogy a termonukleáris fúzióval kapcsolatos komoly technikai problémák megoldódnak. De a modern tudománynak fogalma sincs, hogyan oldja meg ezeket.
Az egyik ilyen probléma az összecsukható tekercsek ötlete. Az elektromágnesek szétszerelhetők, hogy bejussanak a plazmát tartó gyűrűbe az MIT tervezési modelljében.
Ez nagyon hasznos lenne, mert hozzá lehet férni a belső rendszerben lévő objektumokhoz és lecserélni őket. De a valóságban a szupravezetők kerámia anyagból készülnek. Ezek közül több százat kell kifinomult módon összefonni a megfelelő mágneses tér kialakításához. És itt vannak még alapvető nehézségek: a köztük lévő kapcsolatok nem olyan egyszerűek, mint a rézkábelek csatlakozásai. Senkinek sem jutott eszébe olyan koncepciók, amelyek segíthetnének az ilyen problémák megoldásában.
Túl meleg
A magas hőmérséklet is probléma. A fúziós plazma magjában a hőmérséklet eléri a 150 millió Celsius-fokot. Ez az extrém hő a helyén marad – közvetlenül az ionizált gáz közepén. De még körülötte is nagyon meleg van - 500-700 fok a reaktorzónában, amely egy fémcső belső rétege, amelyben a magfúzióhoz szükséges trícium "reprodukálódik".
Ennek van egy még nagyobb problémája – az úgynevezett power release. A rendszernek ez az a része, amely a fúziós folyamatból származó használt üzemanyagot, főként héliumot kap. Az első fém alkatrészeket, amelyekbe a forró gáz belép, "elterelőnek" nevezik. 2000°C fölé is felmelegszik.
Terelő probléma
Annak érdekében, hogy a telepítés kibírja az ilyen hőmérsékleteket, a mérnökök a régimódi izzólámpákban használt fém wolframot próbálják felhasználni. A wolfram olvadáspontja körülbelül 3000 fok. De vannak más korlátok is.
Az ITER-ben ezt meg lehet tenni, mert a fűtés nem fordul elő folyamatosan. Feltételezhető, hogy a reaktor az időnek csak 1-3%-ában fog működni. De ez nem lehetséges egy olyan erőműnél, amelynek 24/7-ben kell működnie. És ha valaki azt állítja, hogy az ITER-rel azonos teljesítményű kisebb reaktort tud építeni, akkor nyugodtan mondhatja, hogy nincs megoldása az eltérítő problémára.
Erőmű néhány évtized múlva
Mindazonáltal a tudósok optimisták a termonukleáris reaktorok fejlesztését illetően, bár az nem lesz olyan gyors, mint azt egyes rajongók jósolják.
Az ITER-nek meg kell mutatnia, hogy a szabályozott fúzió valójában több energiát tud termelni, mint amennyit a plazma melegítésére fordítanak. A következő lépés egy vadonatúj hibrid demonstrációs erőmű építése, amely ténylegesen villamos energiát termel.
A mérnökök már dolgoznak a tervezésén. Tanulniuk kell az ITER-től, amely a tervek szerint 2023-ban indul. A tervezéshez, tervezéshez és kivitelezéshez szükséges idő miatt valószínűtlennek tűnik, hogy az első fúziós erőművet jóval korábban, mint a 21. század közepén indítsák el.
Cold Fusion Rossi
2014-ben az E-Cat reaktor független tesztje arra a következtetésre jutott, hogy az eszköz átlagosan 2800 watt teljesítményt adott 32 nap alatt, 900 watt fogyasztással. Ez több, mint amit bármely kémiai reakció képes elkülöníteni. Az eredmény vagy áttörésről szól a termonukleáris fúzióban, vagy pedig nyílt csalásról. A jelentés csalódást okozott a szkeptikusoknak, akik kételkednek abban, hogy a teszt valóban független volt-e, és a vizsgálati eredmények esetleges meghamisítására utalnak. Mások azzal voltak elfoglalva, hogy kitalálják azokat a "titkos összetevőket", amelyek lehetővé teszik Rossi fúziója számára a technológia megismétlését.
Rossi csaló?
Andrea impozáns. Egyedülálló angol nyelven publikálja a világnak szóló kiáltványokat weboldalának, az előkelően Journal of Nuclear Physicsnek nevezett, megjegyzés rovatában. De korábbi sikertelen próbálkozásai között szerepelt egy olasz hulladék-üzemanyag-projekt és egy termoelektromos generátor. A Petroldragon, a hulladékból energiává alakító projekt részben azért bukott meg, mert az illegális hulladéklerakást az olasz szervezett bűnözés ellenőrzi, és a hulladékgazdálkodási előírások megsértése miatt büntetőeljárást indított ellene. A US Army Corps of Engineers számára is készített egy termoelektromos eszközt, de a tesztelés során a kütyü a bejelentett teljesítménynek csak a töredékét produkálta.
Sokan nem bíznak Rossiban, a New Energy Times főszerkesztője pedig egyenesen bűnözőnek nevezte, aki mögött meghiúsult energetikai projektek sora áll.
Független ellenőrzés
Rossi szerződést írt alá az amerikai Industrial Heat céggel egy 1 MW-os hidegfúziós erőmű egy éves titkos tesztjének elvégzésére. Az eszköz egy szállítókonténer volt, amelybe több tucat E-Cat volt. A kísérletet egy harmadik félnek kellett irányítania, aki meg tudta erősíteni, hogy valóban hőtermelés zajlik. Rossi azt állítja, hogy az elmúlt év nagy részét gyakorlatilag egy konténerben töltötte, és napi több mint 16 órát felügyelte a műveleteket, hogy bebizonyítsa az E-Cat kereskedelmi életképességét.
A teszt márciusban ért véget. Rossi hívei izgatottan várták a megfigyelők jelentését, remélve, hogy hősük felmentést kap. De végül beperelték őket.
Próba
Egy floridai bírósági beadványban Rossi azt állítja, hogy a teszt sikeres volt, és egy független választottbíró megerősítette, hogy az E-Cat reaktor hatszor több energiát termel, mint amennyit fogyaszt. Azt is állította, hogy az Industrial Heat beleegyezett abba, hogy 100 millió dollárt fizet neki – 11,5 millió dollárt előre a 24 órás próbaidőszak után (állítólag a licencjogokért, hogy a vállalat eladhassa a technológiát az Egyesült Államokban), és további 89 millió dollárt a kiterjesztett próba sikeres befejezése után. 350 napon belül. Rossi azzal vádolta meg az IH-t, hogy „csalási tervet” folytat szellemi tulajdonának eltulajdonítására. Azzal is vádolta a céget, hogy visszaélt az E-Cat reaktorokkal, illegálisan másol innovatív technológiákat és termékeket, funkcionalitást és dizájnt, valamint visszaélt a szellemi tulajdonára vonatkozó szabadalommal.
Aranybánya
Rossi másutt azt állítja, hogy az egyik demonstrációján az IH 50-60 millió dollárt kapott a befektetőktől, és további 200 millió dollárt Kínától, miután a kínai vezető tisztségviselőket is bevonták. Ha ez igaz, akkor több mint százmillió dollár forog kockán. Az Industrial Heat ezeket az állításokat alaptalannak minősítette, és aktívan védekezni fog. Ennél is fontosabb, hogy „több mint három évig dolgozott azon eredmények megerősítésén, amelyeket Rossi állítólag elért az E-Cat technológiájával, de mindez sikertelenül”.
Az IH nem hisz az E-Catben, és a New Energy Times sem lát okot kétségbe vonni. 2011 júniusában a kiadvány képviselője Olaszországba látogatott, interjút készített Rossival, és lefilmezte az E-Cat bemutatóját. Egy nappal később komoly aggodalmairól számolt be a hőteljesítmény mérési módszerével kapcsolatban. 6 nap elteltével az újságíró feltette videóját a YouTube-ra. Szakértők a világ minden tájáról küldtek neki elemzéseket, amelyek júliusban jelentek meg. Világossá vált, hogy ez egy átverés.
Kísérleti megerősítés
Ennek ellenére számos kutatónak – Alekszandr Parkhomovnak, az Oroszországi Népek Barátság Egyetemének munkatársa és a Martin Fleishman Memorial Project (MFPM) munkatársa – sikerült megismételnie Oroszország hidegfúzióját. Az MFPM-jelentés a „Közel a szén-dioxid-korszak vége” címet viselte. Az ilyen csodálat oka a felfedezés volt, amely nem magyarázható másként, mint termonukleáris reakcióval. A kutatók szerint Rossinak pontosan az van, amiről beszél.
Egy életképes nyitott recept a hidegfúzióhoz energia-aranylázat válthat ki. Alternatív módszereket találhatnak Rossi szabadalmainak megkerülésére, és távol tarthatják őt a több milliárd dolláros energiaüzlettől.
Így talán Rossi inkább elkerülné ezt a megerősítést.
A cikk azokat az okokat tárgyalja, amelyek miatt a szabályozott termonukleáris fúzió még nem talált ipari alkalmazásra.
Amikor az 1950-es években erőteljes robbanások rázták meg a Földet termonukleáris bombák, békés használat előtt úgy tűnt magfúziós energia már nagyon kevés van hátra: egy-két évtized. Megvolt az okuk az optimizmusra: az atombomba felhasználásának pillanatától az elektromos áramot termelő reaktor megalkotásáig mindössze 10 év telt el.
De a megfékezés feladata termonukleáris fúzió rendkívül nehéznek bizonyult. Évtizedek teltek el egymás után, és nem lehetett hozzáférni a korlátlan energiatartalékokhoz. Ez idő alatt az emberiség a fosszilis erőforrásokat elégetve kibocsátással szennyezte a légkört, és üvegházhatású gázokkal túlmelegítette. A csernobili és a Fukusima-1 katasztrófa hiteltelenné tette az atomenergiát.
Mi akadályozta meg a termonukleáris fúzió egy ilyen ígéretes és biztonságos folyamatának elsajátítását, amely örökre megszüntetheti az emberiség energiaellátásának problémáját?
Kezdetben egyértelmű volt, hogy a reakció lezajlásához olyan közel kell egymáshoz hozni a hidrogénatommagokat, hogy a nukleáris erők jelentős mennyiségű energia felszabadulásával egy új elem - a hélium - magját alkothassák. De a hidrogénatommagokat elektromos erők taszítják el egymástól. A szabályozott termonukleáris reakció kezdeti hőmérsékletének és nyomásának felmérése azt mutatta, hogy egyetlen anyag sem tud ellenállni az ilyen hőmérsékleteknek.
Ugyanezen okokból a tiszta deutériumot, a hidrogén izotópját is elutasították. Dollármilliárdok és évtizedek elköltése után a tudósok végre nagyon rövid időre képesek voltak egy termonukleáris lángot meggyújtani. Még meg kell tanulni, hogyan kell a fúziós plazmát elég sokáig tartani. El kellett térni a számítógépes szimulációtól a valódi reaktor felépítéséhez.
Ebben a szakaszban világossá vált, hogy az egyes államok erőfeszítései és forrásai nem lesznek elegendőek a kísérleti és kísérleti erőművek építéséhez és működtetéséhez. Nemzetközi együttműködés keretében döntöttek egy kísérleti termonukleáris reaktor több mint 14 milliárd dollár értékű projektjének megvalósításáról.
De 1996-ban az Egyesült Államok megszüntette részvételét és ennek megfelelően a projekt finanszírozását. A megvalósítást egy ideig Kanada, Japán és Európa finanszírozta, de a reaktor megépítése soha nem valósult meg.
A második, szintén nemzetközi projekt Franciaországban valósul meg. A hosszú távú plazma visszatartás a mágneses mező speciális formájának köszönhető - palack formájában. Ennek a módszernek az alapját szovjet fizikusok fektették le. Első "Tokamak" telepítés több energiát kell adnia a kimenetnek, mint amennyit a plazma gyújtására és visszatartására fordítanak.
2012-re be kellett volna fejezni a reaktor telepítését, de a sikeres működésről egyelőre nincs információ. Talán az elmúlt évek gazdasági megrázkódtatásai is módosították a tudósok terveit.
Nehézségek a szabályozott fúzió elérésében számos találgatásra és hamis jelentésre adott okot az ún Az atommagok "hideg" termonukleáris fúziós reakciója. Annak ellenére, hogy még nem találtak fizikai lehetőségeket vagy törvényeket, sok kutató állítja a létezését. Hiszen a tét túl nagy: a tudósok Nobel-díjától egy olyan állam geopolitikai dominanciájáig, amely elsajátította az ilyen technológiát és hozzájutott az energiabőséghez.
De minden ilyen üzenet eltúlzottnak vagy egyenesen hamisnak bizonyul. A komoly tudósok szkepticizmussal tekintenek egy ilyen reakció létezésére.
A termonukleáris reaktorok szintézisének elsajátításának és ipari működésének megkezdésének valós lehetőségei a 21. század közepére tolódnak vissza. Ekkorra már lehetőség nyílik a szükséges anyagok kiválasztására és a biztonságos működés kidolgozására. Mivel az ilyen reaktorok nagyon alacsony sűrűségű plazmával működnek, a fúziós erőművek biztonsága sokkal magasabb lesz, mint az atomerőműveknél.
Bármilyen megsértés a reakciózónában azonnal „kioltja” a termonukleáris lángot. De a biztonsági intézkedéseket sem szabad elhanyagolni: a reaktorok egységteljesítménye akkora lesz, hogy egy baleset akár a hőelvezető körökben is személyi sérülésekkel és környezetszennyezéssel járhat. A lényeg továbbra is kicsi: várni 30-40 évet, és látni az energiabőség korszakát. Ha élünk, persze.