Подпишитесь

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества

Экология потребления.Наука и техника: Управляемый термоядерный синтез – процесс, который происходит внутри звёзд, и если нам удастся его скопировать, то мы сможем эффективно получать большое количество чистой и безопасной энергии

Сегодня поговорим про один альтернативный проект создания реактора управляемого термоядерного синтеза, который лично мне нравится за свою абсолютную инженерную непохожесть ни на что. Речь пойдет о канадском стартапе General Fusion, существующем уже больше 10 лет и собравшем за это время порядка 100 млн долларов на свои разработки.

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества

Сооснователи компании Doug Richardson (слева) и Michel Laberge (справа) на фоне плазменного инжектора для своей машины.

А теперь послушайте, на какую идею можно насобирать столько денег. В сферическом реакторе GF сотня мощных паровых молотов, расставленных по периметру будет синхронно ударять во вращающуюся трехметровую «каплю» из расплавленного свинца, что бы сформировать сходящуюся сферическую волну. В центре капли остается вертикальный канал в который инжектируются плазменные вихри из дейтерий-тритиевой смеси. Точно расчитанная работа системы приведет к сжатию ровно в центре плазменного образования жидкометаллической стенкой и произойдет термоядерная реакция, в ходе которой выделится эквивалент взрыва нескольких сотен килограмм тротила.

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества
Опытная сфера с 14 паровыми молотами, на которой проверялся принцип формирования сходящейся ударной волны.

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества
Проектное изображение энергетического реактора на этом принципе и последовательность его работы.

Схлопывающаяся жидкометаллическая оболочка вокруг плазменных вихрей рассматривалась в качестве драйвера термоядерной реакции еще в 70х, в концептуальной установке LINUS. Однако 70е...80е — это было время наступающей победы токамаков, первых установок, достигших проявления термоядерных реакций. До LINUS руки не дошли.

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества
Оригинальный концепт LINUS, 1979 год

А вот в 90е годы, когда началось разочарование токамаками, и магнитными ловушками вообще, две альтернативные ветки термоядерных установок, основанные на инерциальном синтезе (“лазерный термояд”) и менее известной идее сжатия замагниченной плазмы (к этому направлению например известный MagLIF, разнообразные pinch-установки и т.п.) получают развитие. При этом, если инерциальный синтез быстро получает поддержку военных, (т.е. условия в мишени получаются близкими к тем что есть в термоядерном оружии), то сжатие замагниченной плазмы (СЗП дальше) становится меккой для стартапов. Самыми известными из них являются Tri Alpha Energy, Helion Energy и вот пожалуй General Fusion.

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества
Работа плазменного инжектора. Видно, что еще до финальной компрессии жидким металлом плазму сжимают в несколько раз, поднимая температуру до 2 млн градусов и плотность до 0,06% от необходимой для термоядерной реакции.

Установка General Fusion планируется как импульсная — один термоядерный микровзрыв раз в 2 секунды. Большим преимуществом по сравнению с другими импульсными установками является отсутствие расходуемых элементов (холраумов, лайнеров, картриджей и т.п.) — нужна только плазма и свинцовая капля. При каждом взрыве будет производиться 720 мегаджоулей тепла, которое будет поглощаться жидким металлом и отводиться на парогенератор через теплообменник. 

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества
Проектное изображение энергетического реактора. Синие элементы — высоковольтное питание плазменных инжекторов.

Часть пара будет работать драйвером паровых молотов, а часть вырабатывать 65 мегаватт электричества на турбогенераторе. Разумеется, в настоящей установке понадобится еще довольно мудренная система высоковольтной запитки плазменных разрядников, очистки свинца, размножения трития (GF считают, что это можно сделать путем подмешивания лития в жидкий свинец. Поглощая термоядерные нейтроны он будет разваливаться на гелий и тритий), но до всего этого еще надо дожить. В целом, если ключевой момент — термоядерный поджиг — будет реализован, на фоне других концептов реакторов УТС это будет прорыв в плане простоты и дешевизны.

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества
Текущая установка GF с жидкометаллической петлей, на которой в 2013 году получены сферические имплозии нужного качества.

Однако ключевой проблемой всего этого направления, и машины GF в частности является развитие неустойчивостей, которые не позволяют концентрировать энергию до нужных значений, а бесполезно рассеивают ее вокруг. Любые несимметричности и неточности в обжатии приведут к тому, что положительного выхода энергии с этого стимпанковского монстра не получится. Эта проблема в тех или иных видах на данный момент успешно похоронила не один десяток концепций. Тем не менее, детище Майкла Лаберже прошло множество проверок на ранних, модельных этапах, с открытыми обсуждениями научными сообществом полученных результатов. Именно такой подход и позволил привлечь множество серьезных инвесторов (в т.ч. основателя Amazon.com Джефа Безоса).

Управляемый термоядерный синтез — возможное решение всех энергетических проблем человечества
Настройка плазменного инжектора для тестов.

Пока GF полны оптимизма, хотя не смотря на успешное создание полноразмерных прототипов всех элементов машины (паровых молотов, сферы с жидким свинцом, разрядников — генераторов плазменных вихрей) и даже самой машины уже два года как не показывают никаких результатов, что скорее всего сигнализирует о том, что как и десятки других концепций в этом поле GF столкнулись с большими сложностями на пути концентрации энергии. опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Присоединяйтесь к нам в Facebook , ВКонтактеОдноклассниках

Источник: https://econet.ru/

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
, чтобы видеть ЛУЧШИЕ материалы у себя в ленте!
Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Каждый слышит то, что понимает. И.Гёте
    Что-то интересное