Новый диномак сделает цену термоядерной энергии ниже угольной

Команда исследователей Вашингтонского университета во главе с Томасом Джарборазрабатывает диномак (дайномак). Согласно их последним заявлениям, реактор сможет предоставить энергию себестоимостью дешевле энергии тепловых электростанций.

По сравнению с другими термоядерными реакторами диномак может стоить в десять раз меньше и производить в пять раз больше энергии. Ватт энергии от диномака достигнет цены ватта от угольных ТЭС, но это возможно только при крупных масштабах выработки.

Называются конкретные цифры: гигаваттный термоядерный реактор будет стоить 2,7 млрд долларов, в то время как на угольные станции сравнимой мощности уйдёт 2,8 млрд. Разумеется, это всего лишь теоретические выкладки. Исследователи значительно улучшили конструкцию, и если они получат необходимое финансирование, постройка реактора вполне возможна.

Токамаки выглядят как пустые тороидальные вакуумные полости, стенки которых выложены термостойкими металлами или керамикой. За пределами камеры расположены массивные сверхпроводящие магниты, которые производят тороидальные магнитные поля, удерживающие плазму температурой в миллионы градусов.

Предлагаемый Вашингтонским университетом диномак — это дальнейшее развитие сферомака, варианта токамака. Самым важным изменением является то, что сферомак не наследует дорогие и нуждающиеся в охлаждении для достижения сверхпроводимости магниты токамака, а генерирует магнитные поля путём прохода электрических токов через саму плазму.

Как говорит аспирант Вашингтонского университета Дерек Сазерленд, это сложная задача. Для того, чтобы всё сработало, нужно не только понимание сложных физических процессов поведения плазмы, но и эффективный способ проведения тока. Можно легко увести всю производимую реактором энергию обратно в плазму. Такая электростанция бесполезна, поскольку она производит достаточно энергии лишь для собственных нужд.

Согласно заявлению Сазерленда, в 2012 году произошёл большой прорыв, тогда был открыт новый способ удержания плазмы. В результате различных техник можно достичь лучшую, чем когда-либо до этого, эффективность прохождения тока через плазму и стабильное состояние синтеза в относительно небольшом реакторе.



Оптимизм внушает и то, что отличий в альтернативной системе от уже существующих не так много. Также понадобится меньшее магнитное поле, что снизит цену, сложность и размеры реактора — дорогие охлаждённые до состояния сверхпроводимости магниты не так-то легко защитить от жара термоядерной реакции.

Фред Скифф заметил, что есть и некоторые неизвестные детали, нуждающиеся в исследовании. Необходимо проверить возможность сохранения высокого сжатия и управления параметрами тока и позицией плазмы.

Текущая установка команды Томаса Джарбо — это небольшая HIT-SI3 с тремя магнитами, её размер в десять раз меньше будущих коммерческих токамаков. 8—10 млн. долларов позволят исследовательской группе построить HIT-SIX, которая будет в два раза крупнее их текущей установки. HIT-SIX будет работать с плазмой в несколько миллионов градусов, используя мегаамперные токи.

В Вашингтонском университете полагают, что путь до первой термоядерной электростанции обойдётся всего лишь в 4 млрд долларов, что ничтожно в масштабах других программ. Сейчас идут работы над ITER, и его изначальное название (Международный экспериментальный термоядерный реактор) лучше всего отражает суть: в проекте принимают участие США, Россия, страны ЕС, Китай, Индия, Япония и Южная Корея. Стоимость программы ITER составляет 50 млрд долларов.

От термояда не будет токсичных отходов, которые нужно хранить сотни и тысячи лет, как это происходит в случае с АЭС. Термоядерная энергия чище тепла сжигания полезных ископаемых, но в отличие от солнечной и ветровой поток энергии стабилен и не зависит от погодных условий. Наконец, в обозримом будущем не будет недостатка топлива для термоядерных реакторов.

Проблема лишь одна: за все годы исследований заставить термоядерную энергию служить в мирных целях так и не удалось. Работы ведутся: в октябре Lockheed Martin пообещала 100-мегаваттный реактор компактный настолько, что его можно будет возить на грузовике. В июне Lawrenceville Plasma Physics собрала с помощью Indiegogo деньги на изучение альтернативной реакции слияния протона и атома бора. Helion Energy занимается реактором, который работает с помощью магнитной компрессии, а в General Fusionразрабатывают реактор с акустическими волнами в жидком металле.

По материалам IEEE Spectrum. doi:10.1016/j.fusengdes.2014.03.072.

Источник: geektimes.ru/post/242090/