Un Tokamak merge mai departe în timp ce două companii avansează planuri pentru stellatori.
Există un număr remarcabil de startup -uri comerciale de putere de fuziune, având în vedere că este o tehnologie care și -a construit o reputație de a fi perpetuu dincolo de orizont. Multe dintre ele se concentrează pe tehnologii radical noi pentru încălzire și comprimare a plasmelor sau contopirea combinațiilor neobișnuite de izotopi. Aceste tehnologii sunt adesea dificil de evaluat – pot genera clar plasme calde, dar este greu de determinat dacă pot deveni suficient de fierbinți, de multe ori suficient pentru a produce cantități de putere utilizabile.
Pe celălalt capăt al spectrului se află o mână de companii care încearcă să comercializeze modele care au fost studiate pe larg în lumea academică. Și aici au existat câteva semne interesante de progres. Recent, Commonwealth Fusion, care construiește o demonstrație Tokamak în Massachussets, a început construcția sistemului de răcire care își va menține magneții supraconductori. Și două companii care speră să construiască un stellator au făcut o validare importantă a conceptelor lor.
Făcând gogoși
Un tokamak este o cameră de fuziune în formă de gogoașă, care se bazează pe câmpuri magnetice intense pentru a comprima și controla plasma din interiorul acesteia. O serie de tokamaks au fost construite de -a lungul anilor, dar cel mare care este de așteptat să producă mai multă energie decât este necesar pentru a o rula, Iters -a confruntat cu multe întârzieri și acum nu este de așteptat să -și atingă potențialul Până în anii 2040. Cu toate acestea, în 2015, unii fizicieni au calculat că superconductorii de temperatură ridicată ar permite performanța în stilul ITER într-un mult mai mic și mai ușor de construit pachet. Această idee a fost comercializată ca Fuziunea Commonwealth.
În prezent, compania încearcă să construiască un echivalent ITER: un tokamak care poate obține fuziunea, dar nu este suficient de mare și îi lipsește un hardware critic necesar pentru a genera electricitate din această reacție. Facilitatea planificată, SPARC, este deja în desfășurare, cu cea mai mare parte a instalației de sprijin în loc și Magneții superconductori sunt construiți. Dar la sfârșitul lunii martie, compania a făcut un pas major prin instalarea primei componente a Tokamak în sine, Baza de criostatcare va suporta hardware -ul care își menține magneții răcoroși.
Alex Creely, directorul de operațiuni Tokamak al Commonwealth Fusion și inginerul șef al SPARC, a declarat pentru Ars că materialele Ciostat trebuie să fie alese pentru a fi capabile să gestioneze temperaturi în zona de 20 de Kelvin și să poată tolera expunerea la neutroni. Din fericire, oțelul inoxidabil este încă în funcție de sarcină. De asemenea, va face parte dintr -o structură care trebuie să se ocupe de un gradient de temperatură extremă. Creely a spus că este nevoie de aproximativ 30 de centimetri pentru a trece de la sute de milioane de grade C din plasmă până la aproximativ 1.000 ° C, după care devine relativ simplu să atingă temperaturi de criostat.
El a spus că este de așteptat ca construcția să se încheie cu aproximativ un an de acum, după care va fi aproximativ un an de punere în funcțiune a hardware -ului, cu experimente de fuziune planificate pentru 2027. Și, în timp ce Iter se poate confrunta cu întârzieri continue, Creely a spus că este esențial pentru păstrarea Commonwealth -ului într -un program strâns. Nu numai că cea mai mare parte a fizicii SPARC este aceeași cu cea a lui Iter, dar o parte din hardware va fi la fel de bine. „Am învățat multe din dezvoltarea lanțului lor de aprovizionare”, a spus Creely. „Deci, unii dintre aceiași vânzători care furnizează componente pentru Iter Tokamak, lucrăm și cu aceiași vânzători, ceea ce a fost grozav.”
Excelent, în sensul că Commonwealth este acum pe cale să vadă plasma cu mult înainte de Iter. „Văzând toate acestea merg de la o grămadă de schițe sau cutii pe diapozitive – sclipi eficient – la metal și beton real care se reunesc”, a spus Creely. „Treceți de la construirea instalației, construirea uzinei în jurul Tokamak pentru a începe efectiv să construiască Tokamak în sine. Aceasta este o etapă minunată.”
Vedeți stele?
Plasma din interiorul unui tokamak este dinamică, ceea ce înseamnă că necesită multă intervenție magnetică pentru a o menține stabilă, iar fuziunea vine în impulsuri. Există o abordare alternativă numită stellator, care produce un câmp magnetic extrem de complex, care poate susține o plasmă mai simplă, stabilă și o fuziune constantă. Așa cum este implementat de Wendelstein 7-X Stellator În Germania, aceasta a însemnat o serie de magneți în formă de complex, fabricate cu toleranță extrem de scăzută pentru abatere. Dar câteva companii au decis că sunt susținute pentru provocare.
Unul dintre aceștia, Tipul 1 Energiepractic, a ajuns la stadiul care a lansat Commonwealth Fusion: a făcut un caz detaliat pentru fizica care stă la baza designului său stellarator. În acest caz, cazul poate fi chiar mai detaliat: Șase articole revizuite de la egal la egal În Journal of Plasma Physics. Lucrările detaliază designul structural, comportamentul plasmei din interiorul acesteia, manipularea heliu produsă de fuziune, generarea de tritiu din neutronii produse și obținerea căldurii din întregul lucru.
Compania face parteneriat cu Oak Ridge National Lab și cu Tennessee Valley Authority pentru a construi un reactor demonstrativ pe locul unei foste centrale electrice cu combustibil fosil. (Este și el Cooperarea cu Commonwealth În ceea ce privește dezvoltarea magnetului.) Ca și în cazul sparc tokamak, acesta va fi un amestec de demonstrație tehnologică și experiență de învățare, mai degrabă decât o centrală funcțională.
Se numește o altă companie care urmărește un design stellarat Thea Energy. Brian Berzin, CEO -ul său, a declarat pentru ARS că accentul companiei este pus pe simplificarea geometriei magneților necesari pentru un stellator și folosește software pentru a -i determina să producă un câmp magnetic echivalent. „Complexitatea acestui dispozitiv a fost întotdeauna cu adevărat limitată”, a spus el, referindu -se la stellator. „La asta ne concentrăm cu adevărat: cum puteți face hardware mai simplu? Modul nostru de a permite un hardware mai simplu este să folosim un software cu adevărat complicat, ceea ce a preluat lumea.”
El a spus că simplitatea hardware -ului va fi utilă pentru o centrală operațională, deoarece le permite să construiască mai multe segmente identice ca piese de schimb, astfel încât lucrurile pot fi schimbate și înlocuite atunci când este nevoie de întreținere.
Ca și fuziunea Commonwealth, energia Thea folosește superconductori de temperatură ridicată pentru a-și construi magneții, cu o gamă plană de magneți mai mici care înlocuiesc magneții tridimensionali folosiți la Wendelstein. „Suntem capabili să recreăm cu adevărat cu adevărat acele câmpuri magnetice necesare pentru accelerație, dar fără niciun hardware periculos, complicat, precis, scump, costisitor, care consumă timp”, a spus Berzin. Iar compania a lansat recent un preimprimarea unor testări cu tabloul de magnet.
Thea intenționează, de asemenea, să construiască un stellarator de testare. În cazul său, însă, va folosi fuziunea deuterium-deuterium, care este mult mai puțin eficientă decât deuterium-tritiu care va fi necesară pentru o centrală electrică. Dar Berzin a spus că designul va încorpora un strat de litiu care va forma tritiu atunci când este bombardat de neutroni de la Stellator. Dacă lucrurile merg conform planului, reactorul va valida designul Thea și va fi o sursă de combustibil pentru restul industriei.
Desigur, nimeni nu va opera o centrală electrică de fuziune până cândva în următorul deceniu – probabil în același timp în care ne -am putea aștepta ca unele dintre primele mici plante modulare de fisiune modulară. Având în vedere extinderea vastă a producției regenerabile care este în desfășurare, este dificil să prezicem cum va arăta piața energetică în acel moment. Deci, aceste reactoare de testare vor fi construite într -un mediu foarte incert. Dar această incertitudine nu a împiedicat aceste companii să urmărească fuziunea.
John este editorul științific al ARS Technica. Are un licențiat în arte în biochimie de la Universitatea Columbia și un doctorat. în biologie moleculară și celulară de la Universitatea din California, Berkeley. Când se desparte fizic de tastatura sa, el tinde să caute o bicicletă sau o locație pitorească pentru comunicarea cu cizmele sale de drumeție.
Comentarii recente