Energía neta por un centavo Bashny.Net

Cuando se disponga de fusión de la central eléctrica? Los científicos a menudo dicen algo así como "dentro de 20 años vamos a resolver todos los temas". Los ingenieros de la industria nuclear hablan sobre la segunda mitad del siglo 21. De la política a especular sobre el mar de energía limpia por un centavo, no hay que preocuparse por las fechas. Los economistas dicen que nunca.

La gente tiende a hacer predicciones, экстраполируя la experiencia. En el caso de los intentos de crear comercial de la fusión de la central eléctrica de la experiencia negativa — 60 años de esfuerzo han llevado a половинчатому éxito — algo hay, pero esto obviamente no es algo que se puede usar a diario para obtener energía. La intuición dice que si en 60 años no hemos superado esa pared, y en el futuro algo bueno a esperar no vale la pena.

 



Los creadores de la primera en el mundo tokamak T-1 Арцимович, yavlinski también prometió la central eléctrica a través de 20 años.

Y en vano. Debido a que el monto de la tecnología y el conocimiento crece continuamente, y en particular, sobre el plasma y su retención. En algún momento de nuestros conocimientos, será suficiente para que en la normal y рутинном el proceso de inversión en el desarrollo de la tecnología, sin grandes hazañas, термоядерная energía ha sido posible.



He aquí, por ejemplo, la rutina de ejemplo del trabajo en la instalación C-2U de la empresa Tri Alpha Energy

 

En el camino a ese "tal vez" hoy en gran parte están las barreras psicológicas. Demasiado a menudo, los desarrolladores de los reactores de fusión se encontraban con imprevisibles, altas estimaciones, los nuevos los hechos desagradables de la física del plasma. Demasiado a menudo, el camino de la lucha con estos hechos заводил el concepto económico de un callejón sin salida, cuando a simple originalmente coche прикручивалось dos docenas de ingeniería de las maravillas, y la resultante final, la instalación de la misma se hacía récord de la decisión, en el que no quede espacio para la "facilidad de uso", "fiabilidad", "baratija".



Nuevo hotel de lujo cartel con una abertura en el iter alude a una profundidad de pendejos problemas con la complejidad de la fusión.

 

En este contexto, es muy difícil asumir la responsabilidad de la decisión de los futuros, aún desconocidos, de los problemas y postular que el reactor termonuclear se puede construir, incluso si la física y la ingeniería, por primera vez, encienden una luz verde. Que si el aumento de tamaño del reactor se abre un nuevo desagradable tipo de inestabilidad? Que si la economía de la jornada de ayer brillantes de la ingeniería de los hallazgos, que permiten hacer el reactor, se encuentra por debajo de los zócalos? Que si los materiales de los reactores de fusión cuando se aumenta el tiempo de funcionamiento de 10 a 31000000 segundos no van a soportar?





Los planes oficiales de europa, incluso en muy optimista como la promesa de un prototipo de la fusión de la central eléctrica en el año 2050. ¿Hay opciones de que alguien lo hará antes?

 

Hoy en día, a la construcción de las centrales de fusión psicológicamente más cerca se encuentra una compañía de california Tri Alpha Energy (TAE). Aquí, un equipo de 150 personas, entre ellas muchas eminentes físicos плазмистов estipulado en las condiciones cuando se deben cada 2-3 años de mostrar el nuevo logro en común caamazo movimiento comercial de la fusión de la central eléctrica. De hecho, se les planteó un plan de descubrimientos en el ámbito de la física del plasma. La cara posterior de dicha presión es loco el ritmo de la encarnación de las ideas de los científicos — su немаленькую instalación experimental Tri Alpha fácilmente апгрейдит durante un mes después de la aparición de nuevas ideas — compare con los años para universitarios y académicos de las instalaciones.

 

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Interesante video de TAE — la restauración de la imagen de lo que está sucediendo con el plasma en la instalación del C-2U. Tenga en cuenta en el reloj de arriba a la izquierda — está claro que mantener el plasma sin descomposición 8000 microsegundos (el récord actual) es bastante largo.

 

La idea que sustenta la construcción de un reactor de TAE — utilizar plasma remolinos (llamados FRC — Field Reversed Configuration), que poseen la propiedad de самоудержания y aún de algunas ventajas, con el mantenimiento de la estabilidad mediante inyectores de haces neutros, bastante fresca provienen de mediados de los 90. En todo caso es más reciente que la idea de tokamak, стелларатора o clásica abierta trampas. FRC tienen bastante inusual conjunto de propiedades, que en este tipo de reactor resulta conveniente usar una reacción termonuclear H1 + B11 = 3*He4 (H1 aquí — normal de hidrógeno, B11 — la forma más común de un isótopo boro, y He4 — los que salen partículas alfa, de ahí el nombre de la empresa Tres de alfa). Paradójicamente aquí, que es una de las de más difícil acceso de las opciones de fusión de la reacción, que requiere temperaturas de 15 veces más alto que el "clásico" de deuterio-tritio, es decir, 15 veces más la presión del campo magnético para la retención y el más duro de los requisitos de limpieza del plasma.





La velocidad de las diferentes reacciones de fusión con la misma densidad en función de la temperatura. Tenga en cuenta que la escala izquierda — logarítmica. Si la temperatura es de 320 kev pB11 casi no difiere de la DHe3 y a varias veces más lenta que la clásica DT.

 

Sin embargo, FRC permiten utilizar casi toda la cantidad de presión del campo magnético, a diferencia de токамаков, donde se puede utilizar sólo el 10%. Tiene pB11 y pros — ambos componentes son ampliamente difundidos y seguros (a diferencia de tritio radiactivo y el isótopo de helio He3, no existentes en la Tierra, y si el tritio se puede a pesar de recibir las de litio, He3 — sólo extraer algún lugar en el espacio), y, además, la reacción no se da de la potente radiación de neutrones. Para el reactor, el DT neutrones radiación, уносящее 86% de la energía de la fusión de la reacción es un verdadero azote, rápidamente se agotan y активирующим materiales de construcción. Para pB11 potencia de neutrones se ~0,1% de la potencia del reactor a través de reacciones adversas.





El FRC está diseñado de manera esquemática tan plasma en el exterior, la dirección longitudinal campo gira en forma de cilindro y su propio campo mantiene a sí misma. Esta configuración tiende a descomponer rápidamente, pero el fundador de TAE propuso la idea de cómo esta formación puede mantener, y el equipo de TAE ha demostrado su validez.
 

Normalmente плазмисты más llaman la atención en el límite de la dificultad de obtener los parámetros de plasma necesarios para pB11, que en económicas importantes ventajas de esta reacción. El tritio y neutrones en el reactor es un enorme gravamen, es un múltiplo de la удорожающее y усложняющее el concepto de reactor, la verdad, luchar contra estas dificultades ya no físicos que comienza. Por otro lado la posible variante de la reacción D + He3 — prácticamente también анейтронный (potencia de neutrones — 1 y el 4% de la potencia del reactor, sufre en paralelo a la necesidad de construir centrales y la infraestructura de extracción de гелия3, hoy малопредставимое ocupación (por ejemplo, se puede producir en la atmósfera de Uranio, como una opción? Aunque alguien se disgustó, lo que finalmente no nos возим combustible de Uranio).





Para los inversores TAE dibuja vista el aspecto de los reactores de fusión con una potencia de 380 megavatios (eléctricos). Los planes de — construir cincuenta y este tipo de centrales en 2030х años

 

El hidrógeno y el Boro-11 más accesibles que el combustible de la energía nuclear es el uranio 235 o plutonio 239.

Tri Alpha, reuniendo a especialistas de nivel de los mejores centros de estudio de plasma de fusión, se mueve muy rápidamente. Sólo en el año 2015 se ha demostrado que el FRC remolinos maneras de mantenerse, no распадаясь, con la ayuda de los poderosos de las tangentes de los haces de partículas neutrales es una de las principales afirmaciones del fundador de la compañía física de norman Ростокера. Y he aquí que están construyendo ya la nueva instalación, donde debe alcanzar el 30 aumentos de la triple opción (el producto de la densidad, la temperatura y el tiempo de retención de las propiedades básicas que definen энерговыход de la fusión de la reacción) del plasma. Si la TAE de nuevo tendrá que esperar el éxito, entonces esta instalación permitirá palpar el llamado escalar — empírica de la dependencia de la triple opción de las características de la instalación (dimensiones, el campo magnético de la potencia de los inyectores de colores neutros, etc.). A escalar, a su vez, ya que permitirá a la alta precisión — ¿se puede realmente hacer un reactor en la base de las ideas de la Tri Alpha, o sea inaccesible.





Máquina de recogida TAE ahora C2W, se está equipada con 8 inyectores neutral haz ИЯФ, y capaz de mantener una FRC, con una temperatura de 1-3 kev y de la fusión de la densidad de la corriente de ~30 milisegundos, la posibilidad de trabajar con hidrógeno, дейтериевой y bórico plasma.

 





Y esto son los planes posteriores a la instalación de la línea, ya con la fusión de la salida. Q aquí uno de los más difíciles para pB11 de los parámetros de relación de fusión de la salida al calentamiento.

 

Es interesante que en este camino de la naturaleza, a veces, la echa no sólo de la complejidad, sino también los regalos. Por ejemplo, todos los libros de texto está escrito que термоядерная la reacción de hidrógeno-boro (p + B11 -> He4+He4+He4) ópticamente transparente plasma siempre va a perder más energía que el de la selección, es decir, para su mantenimiento es necesario el exterior de la calefaccin de la ruta en el caso ideal, y una muy pequeña ~15% de la potencia de los reactores de fusión. Esta desagradable característica pB11 bastante fácil calcula a partir de la sección en la probabilidad de reacción en caso de colisión protón y un ion de boro y el cálculo electromagnéticas, la pérdida de la dispersión de los electrones calientes (pB11 requiere 20 veces mayor temperatura que ИТЭРовская la reacción de D+T->He + n). Así, los nuevos, más precisos en la medición de la sección transversal de la reacción pB11 han demostrado que la sección anterior, de lo que se pensaba. A temperaturas específicas sobre los nuevos datos de la fusión en esta reacción se libera más energía de la que se pierde! Es interesante ver como se copiaban los libros de texto de física.





Los nuevos valores de las secciones de reacción pB11 en función de la temperatura (rojo).

 





Y un gran momento, cuando hay que reescribir los libros de texto de física — si antes (azul punteada) энерговыход de reacción fue menor que el de las pérdidas (línea roja), incluso en el teórico opción, ahora es aproximadamente igual a (синия línea), e incluso un poco más.

 

Sin embargo, la distancia que hay que superar Tri Alpha todavía es muy grande — incluso si скейлинги precisos, es necesario mejorar la calidad de la retención en cientos de veces — la presión del campo magnético, la potencia y el tiempo de trabajo de NBI y de todos los demás sistemas. El equipo de TAE podría encontrarse con un problema típico de fusión — se vuelven demasiado grandes y complejos, y se mueven muy lentamente en el camino de comerciales de reactores de potencia. Pasando a las cifras, hay que decir que ahora el récord de la temperatura de la FRC es un poco menos de mil ev a — 320 000 ev. El tiempo de la energía de retención de unos pocos milisegundos, y la necesidad de decenas de segundos. La densidad también, como mínimo, diez veces, no alcanza los parámetros necesarios en la instalación industrial. Parte de esto se puede superar el simple aumento de tamaño y la potencia de los reactores, pero la parte que tiene que construir la calidad — mejora la pureza del plasma, la eficiencia de trabajo de sistemas de apoyo, la búsqueda de nuevas y mejores, modos de trabajo de plasma.





Otra obra de un artista en el tema del posible aspecto de las futuras máquinas de TAE.

 





La imagen de la estrella — diferentes formas de la primera fusión de la máquina de Tri Alpha — con конфайментом mejor y peor. Tiempo de mantenimiento FRC — de 7 a 30 segundos (milisegundos!), necesita de un sistema de alimentación FRC combustible, bombeo solar las "cenizas", que "obstruye el fogón", los nuevos мегавольтные inyectores neutral de haz, que se desarrollan ahora en novosibirsk ИЯФ y el comienzo de la suerte, que sería el plasma no выкинула ordinarias фортели.

 

Tri Alpha tiene previsto seguir este camino (hasta el prototipo de la central eléctrica), en 5 de las instalaciones y los 15 años, y ha recibido de diversos inversores en este trabajo de alrededor de quinientos millones de dólares.





Foto desde el interior ya разобранной de instalación C-2U. Por cierto, el trabajador así me vestí, no para que puedan comprensible su rudeza, y que no iba a dejar orgánica en las paredes internas de la cámara — el plasma es extremadamente sensible a la calidad del vacío y a la suciedad, y un pelo en la cámara de vacío no puede dar el experimento.

 

Pero yo no en vano hablaba de la psicología. Mientras que el equipo de tae confianza come por los ojos de los inversores, otros profesionales, en repetidas ocasiones обжегшиеся en las proyecciones de modesto y hablan de las actuales perspectivas de la fusión de la energía. No obstante, las ideas teóricas en el Instituto de Física Nuclear. Будкера en novosibirsk, si se confirma en el experimento son capaces genial facilitar la labor de creación de los reactores de fusión, un múltiplo reduciendo su tamaño y complejidad.

Antes de hablar sobre ellos, una vez más quiero parar en un momento interesante. Imagine que usted tiene un montón de décadas da la fusión físicos que comienza el dinero debajo de planes sólidos "central eléctrica a través de 20 años", y cada vez que vienen y dicen "plasma resultó ser más difícil de lo que pensamos, debemos de 20 años". Y aquí vienen y dicen "plasma resultó ser más difícil de lo que pensamos, por lo tanto, tenemos la solución simple y barata, pero debemos de 20 años". Que usted les responde?

Así, se trata de dos hasta teóricas, posibles ideas — "диамагнитный burbuja" y "plasma de bombeo de atornillado a un campo magnético". La primera consiste en el hecho de que en una trampa de inflar una burbuja de plasma, por lo que, de hecho aumentar el número de plasma y la presión ideal en la dirección del movimiento, si queremos reducir la pérdida de energía de plasma de fusión. Parecía sería trivial idea incluye varios fanáticos de las características, la comprensión de que apareció en las últimas décadas. Próximo a éste de la burbuja es capaz de en ~10 veces la de reducir el tamaño de los reactores de fusión excavada en la trampa. Comprobación experimental de esta idea y se espera que en el próximo par de años.





"La burbuja" es realmente una burbuja. El trazo original de plasma atrapado en el tipo de ГДЛ dibuja la línea azul.
 



Esquemático de la incisión abierta trampas ГДЛ, en la base de la que surgió la idea de "la burbuja", y al que se aplica una considerable reducción en el tamaño de un reactor de potencia, si esta idea funciona.

 

Una vez que hemos comenzado a hablar sobre trampas abiertas — recuerden que esta la versión más sencilla de la fusión de la instalación", no fue" en su tiempo debido a que son los dos principales problemas неустойчивостей, con los que han aprendido a luchar sólo en el siglo 21, cuando el interés de las trampas fue en su mayor parte se pierde y gran longitudinal de la conductividad térmica (es decir, утекании de calor desde el plasma a través de un agujero en la final de la cilíndrica, de instalar en ella y una trampa). El segundo problema no se ha resuelto hasta el final y hoy, por lo tanto, en lugar de deuterio o de boro tienen que quemar carbón. Así que, "de plasma de bombeo de atornillado a un campo magnético es un tipo de sistema magnético que se establece en la exposición de los extremos de la trampa y "aspira" el plasma de nuevo, a través de la interacción de la rosca de un campo magnético con una rotación alrededor de un eje de plasma, вылетающей hacia afuera. La eficacia en la represión de la longitudinal de la conductividad térmica de un sistema puede ser increíblemente alto, con la decisión de el resto de el problema fundamental OL.





El esquema de principio de la instalación de la RESINA a la izquierda, la pistola de plasma, en medio de la espiral de un sistema magnético, izquierda tanque extensor con segmentado de un electrón, que crea un gradiente eléctrico en el plasma, que la hace girar. Винтовую, el sistema puede incluir "a lo largo de la" y "en contra" de plasma.

 

Lo más interesante es que la instalación de la RESINA para la verificación de "el tornillo de retención" ya se va a ИЯФ, y posiblemente en la primavera de 2017, se pueden ver los primeros resultados. Una vez más, los años 50, este problema no se daba de tomar y construir un reactor termonuclear, basado en la trampa (de la justicia — junto con otras personas físicas preguntas y la masa aún esperan por delante de ingeniería), y puede ser cerrada en bastante рутинном matemática en el año siguiente.





Artículo de 1958 sobre el "Стеллараторе, обещающем considerable salto en la obtención de energía útil de la fusión".

 

También me pregunto: ¿por Qué todavía no hay baterías de nueva generación?

Rusia será el desarrollo de la alternativa de la energía en el ártico

 

En resumen, una vez más, me acordaré sobre la psicología. La gente de los últimos 30 años свыкались con la idea de que термоядерная energía, como mínimo, económicamente no se justifica, y es posible y está prohibida expresamente por la ingeniería o causas físicas. Se acostumbra en esa época, cuando los avances físicos en este camino se han medio de corazón, a propuesta de diseño de los reactores de fusión — viables. Ahora estamos entrando en la era de la siguiente, cuando tenemos que отвыкать de que la fusión de la central eléctrica de imposibles. Cuando rechazadas las ideas de 40 y 60 años, con una nueva visión del plasma y de la capacidad técnica (por ejemplo, сверхпроводников o de los sistemas digitales de control) de repente se encienden la luz verde.publicado

 

Autor: valentin @tnenergy

 

P. S. Y recuerde, sólo cambiando su consumo — estamos juntos cambiando el mundo! ©

Fuente: geektimes.ru/post/279868/