De que no a la fusión

Un viejo chiste acerca de la fusión — que es nuestra futura fuente de energía y que siempre lo será — es quizá el desafío más grande para este ámbito. El deseo de colocar la energía del sol en una botella dio lugar a un sinnúmero de ensueño a las predicciones en el tema de la inminente revolución en el ámbito de la energía limpia. Pero la expectativa de la síntesis de como queda la esperanza de un crédito de confianza desde hace tiempo se ha agotado, y la actitud hacia este problema ya no salvar.

Aunque nuestro cinismo acerca de la fusión puede ser muy justificada, que también es muy triste. Porque, a pesar de las frías y apoyo constantes problemas con la financiación, los investigadores logran avanzar en la dirección de este futurista fuente de energía. Un día los científicos de la celebración con todos los problemas técnicos. Más de una vez.

La semana pasada el editor de io9 visitó Принстонскую el laboratorio de física del plasma para ver el recientemente renovado experimento NSTX-U (National Spherical Torus Experiment), el más potente de la "esférica tokamak" — reactor de síntesis en la Tierra. 85 toneladas de la máquina en la forma de un gigante de la manzana utiliza transitorios de alta energía. para el calentamiento de las partículas de los átomos de hidrógeno a una temperatura de 100 millones de grados centígrados, que es mayor que en el núcleo del Sol. Para mantener la сверхгорячей de plasma, bobinado de cobre de la bobina genera un campo magnético a 20 000 veces más potente que el de la Tierra. Todo para que en el plazo de unos mágicos segundos núcleos atómicos se encontraban, синтезировались y soltaron la energía.

Este experimento es un paso en el camino a la creación de la instalación de la síntesis, que será para trabajar de forma continua, запитывая ciudades enteras con un solo gramo de agua de mar.

Suena, por supuesto, esto está bien. Pero la física dice su " buena "no".





Es fácil entender por qué el ámbito de la energía de fusión tiende a gran declaraciones — basado en simplemente increíble idea. Pero lo más asombroso durante la excursión por el PPPL, no es mágica la ciencia que se hace en el interior de un gigantesco reactor, y no el centro de control de la houston, donde decenas de científicos realizan la simulación de superordenadores. Afecta el balance de optimismo sobre el futuro de la energía de síntesis y de realismo en el tema de los complejos de la física y los problemas técnicos que se deben de resolver en el camino hacia ese futuro.

"Todo esto es demasiado lindo para ser verdad: la idea de que vamos a llegar a la fuente infinita y безуглеродной de energía", dice clayton myers, плазмофизик de NSTX-U. — Pero la física dice que no es así. Se ha demostrado sólo que la fusión de la reacción son reales y que podemos llevar a cabo".El primer problema, como han aclarado de la física en la década de 1950 y 1960, es que синтезируемая plasma libremente actual caldo de protones y de electrones, núcleos atómicos que se enfrentan y emiten energía — no le gusta que la sujetan. Ella quiere расплескиваться en todas partes, y tenemos que ser lo suficientemente alta presión y el tiempo, para que podamos producir más energía de la que gastar en la retención de este plasma.

Nuestro sol mantiene el plasma de la fuerza de su gravedad, pero en la Tierra debemos confiar en los imanes de gran alcance y láseres para ello. Y el precio de los errores es muy alta. Incluso una cantidad muy pequeña había huido de plasma puede perforar la pared del reactor y detener el proceso.

El área de la física del plasma floreció el deseo de ser una estrella dentro de la botella. En las últimas décadas, esta área ha crecido en innumerables direcciones, de la astrofísica hasta el tiempo espacial y la nanotecnología.

A medida que crecía nuestra comprensión general de plasma, crecieron y nuestra capacidad de mantener las condiciones de síntesis durante más de un segundo. A principios de este año un nuevo сверхпроводниковый reactor de síntesis en china fue capaz de retener el plasma de la temperatura en 50 millones de grados centígrados durante un tiempo récord de 102 segundos. Wendelstein X-7 Stellarator, que se ganó a alemania por primera vez en otoño, como se espera, es capaz de superar este récord y retener el plasma de hasta 30 minutos a la vez.

Una reciente actualización de NSTX-U se ve modesto en comparación con esos monstruos: ahora es un experimento que puede mantener el plasma en el plazo de cinco segundos en lugar de una. Pero, y esto también es un hito importante.

"La creación de un plasma de fusión, que vive a sólo cinco segundos, puede parecer que no es muy largo el proceso, pero en la física del plasma de cinco segundos, se puede comparar con la de la física, en un estado estable", dice myers, recordando que en las condiciones en que el plasma es estable. El objetivo final es alcanzar el estado estable "de la quema de plasma", que puede llevar a cabo la síntesis de por sí gracias a una pequeña entrada de energía desde el exterior. Ningún experimento hasta que no lo ha conseguido.NSTX-U permitirá принстонским a los investigadores a llenar algunas de las lagunas entre lo que se sabe de la física del plasma ahora, y lo que se necesita para crear un desarrollo industrial de la instalación, capaz de alcanzar el estado estable de la combustión y la generación de electricidad limpia.

Por un lado, para encontrar los mejores materiales para la retención, necesitamos comprender mejor lo que sucede entre la fusión de plasma y la pared del reactor. En la universidad de princeton estudian la posibilidad de la sustitución de las paredes de su reactor de grafito de carbono) en la "pared" de líquido de litio con el fin de reducir la corrosión a largo plazo.

Además, los científicos creen que si la síntesis de ayudar en la lucha contra el calentamiento global, necesitan поторапливаться. NSTX-U ayudará físicos que comienza decidir si vale la pena seguir desarrollando el diseño esférico tokamak. La mayoría de los reactores de tipo tokamak, en menor medida, similar a la de la manzana, en la forma y más en un donut, un panecillo, un toro. Su forma esférica de la torá permite un uso más eficiente el campo magnético de sus bobinas.

"En el largo plazo, nos gustaría saber cómo optimizar la configuración de una de estas máquinas", dice martin Гринвальд, director adjunto del Centro de ciencias de plasma y la síntesis en el MIT. — Para ello, necesita saber cómo el rendimiento de la máquina depende de lo que se somete a su control, así como de la forma".



Myers odia a evaluar, en la medida de que estamos muy lejos de comercial de una posible fusión de la energía, y se puede entender. Finalmente, decenas de años неизбывного optimismo han causado un grave daño a la reputación de esta área y han reforzado la idea de que la síntesis es un sueño. Con todas las consecuencias para la financiación.

Para el programa de síntesis de MIT fue un duro golpe que федералы proporcionado ayuda tokamak Alcator C-Mid, que produce uno de los más potentes campos magnéticos y demuestra синтезируемую plasma y una excelente presión. La mayoría de los esperados de la investigación NSTX-U dependerá de un mayor apoyo a nivel federal, la cual, según myers, resulta "un año".

Todo cae suavemente gastar dólares destinados a la investigación, y algunos programas de la síntesis ya han devorado una cantidad de dinero increíble. Tomar, por ejemplo, en el iter, el gran сверхпроводящий reactor de síntesis, que en la actualidad se está construyendo en francia. Cuando, en 2005, se inició la cooperación internacional, se ha declarado como un proyecto de 5 mil millones de dólares y 10 años. Después de varios años de fracasos la etiqueta de precio ha crecido hasta 40 mil millones de dólares. Los más optimistas estimaciones, el objeto estará finalizado para el año 2030.

Y allí donde el iter, parece que va a ser разбухать como un tumor, hasta que no agotará los recursos y no se muera el amo, el desnudo, el programa de síntesis en el MIT se muestra cómo se puede hacer todo con mucho menos presupuesto. El verano pasado, un equipo de estudiantes de posgrado del MIT presentó los planes de ARC, los reactores de fusión con un bajo nivel de costos que se va a utilizar nuevos superconductores de alta temperatura de materiales para la generación de la misma cantidad de energía, como el iter, sólo mucho menor que la unidad.





"El problema de la síntesis en la búsqueda de técnico de la ruta, que hará que sea económicamente atractivo es lo que queremos hacer en el futuro próximo", dice Гринвальд, tomando nota de que el concepto de ARC en la actualidad se lleva a cabo en el marco de la Energy Initiative en el MIT. — Creemos que si la síntesis tendrá el valor para el calentamiento global, necesitamos avanzar más rápido"."La síntesis de la que promete ser la principal fuente de energía es, en realidad, nuestro objetivo final", dice robert Рознер, плазмофизик de la Universidad de chicago y co-fundador del Instituto de política energética. "Al mismo tiempo, hay una pregunta importante: ¿cuánto estamos dispuestos a gastar ahora. Si nos bajaremos el financiamiento a ese punto, cuando la siguiente generación de niños inteligentes no quiere hacer esto, podemos en general salir de este asunto".P.S. Y recuerde, sólo cambiando su consumo — estamos juntos cambiando el mundo! ©

Fuente: hi-news.ru/technology/chto-ne-tak-s-termoyadernym-sintezom.html