Η πυρηνική σύντηξη έρχεται δύο βήματα πιο κοντά
- Κατηγορία ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
- 1 σχόλιο
Η αναζήτηση για να παράγει μια εργασία αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης διήρκεσε δεκαετίες και η πρόοδος είναι οδυνηρά αργή, αλλά μέσα σε λίγες μέρες, ειδήσεις από δύο σημαντικές ανακαλύψεις στον τομέα έχουν προκύψει.
Την περασμένη εβδομάδα, η Γερμανίδα Καγκελάριος Άνγκελα Μέρκελ πατημένο ένα κουμπί για να ξεκινήσει ένα πείραμα στο Wendelstein 7-X αντιδραστήρα σύντηξης στη Γερμανία που κατάφερε με επιτυχία να παράγουν και να περιέχει πλάσμα υδρογόνου - ένα υπέρθερμο σύννεφο από σωματίδια υδρογόνου - για ένα τέταρτο του δευτερολέπτου.
Στη συνέχεια, μόλις πέντε ημέρες αργότερα, οι Κινέζοι επιστήμονες στο Πειραματικό προηγμένο υπεραγώγιμο Tokamak (ανατολικά) έκανε μια αιφνιδιαστική ανακοίνωση, λέγοντας ότι είχε καταφέρει να παράγουν και να περιέχει πλάσμα υδρογόνου για ένα ρεκόρ 102 δευτερόλεπτα, πολύ περισσότερο από ό, τι το Wendelstein, αλλά σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία - 49,999 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, σε αντίθεση με την Wendelstein είναι 80 εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ
Η θερμοκρασία του πλάσματος στο εσωτερικό του ESTA είναι περίπου τρεις φορές θερμότερο από τον πυρήνα του ήλιου. Ωστόσο, αυτό ωχριά σε σύγκριση με τα πιο καυτά ποτέ τεχνητές θερμοκρασία. Οι θερμοκρασίες στο εσωτερικό του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων στην Ελβετία έφθασε 5.500 δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου κατά τη διάρκεια ενός πειράματος που αποσκοπούν στη δημιουργία εξωτικές μορφές της ύλης που υπήρχε αμέσως μετά το Big Bang. Αυτό ήταν, όσο γνωρίζουμε, το πιο hot θερμοκρασία στο σύμπαν.
Αυτά τα αποτελέσματα είναι σημαντικά διότι αν μπορούμε να δημιουργήσουμε έναν αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης που μπορεί να παράγει και να περιέχει πλάσμα υδρογόνου για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, η δυνατότητα καθαρό και κοντά σε απεριόριστη ενέργεια θα είναι εφικτός, αν και εργασίας, εμπορικά βιώσιμη εκδοχή εξακολουθεί να είναι πιθανό να είναι δεκαετίες μακριά από την ολοκλήρωσή του.
Πώς λειτουργεί η σύντηξη
Λοιπόν, πώς λειτουργεί η πυρηνική σύντηξη και ποιες είναι οι επιπτώσεις των πειραματικών αποτελεσμάτων που προέρχονται από την Κίνα και τη Γερμανία;
Οι αντιδραστήρες σύντηξης εργαστούν από σωματίδια θέρμανση σε εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, ενώ για την αναστολή και περιέχει το προκύπτον πλάσμα χρησιμοποιώντας απίστευτα ισχυρή, υπερ-ψύχεται μαγνήτες. Σε αυτήν την κατάσταση υπερθέρμανσης, τα σωματίδια στα άτομα συγκρούονται μεταξύ τους και ενώνονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα τη δημιουργία τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αυτή είναι η ίδια διαδικασία παραγωγής ενέργειας, η οποία λαμβάνει χώρα στον πυρήνα των άστρων. Ο απώτερος στόχος των αντιδραστήρων σύντηξης είναι να αξιοποιήσει την ενέργεια που παράγεται σε αυτή τη διαδικασία.
οθόνες στην αίθουσα ελέγχου του αντιδραστήρα 7-x πυρηνική σύντηξη Wendelstein δείχνουν την παραγωγή πλάσματος υδρογόνου στις 3 Φεβρουαρίου.Bernd Wüstneck / AFP / Getty
Έχουν γύρω σε διάφορες μορφή από το 1950. Ωστόσο, η αληθινή σύντηξης είναι εξαιρετικά δύσκολο να επιτευχθεί, διότι μια βιώσιμη αντιδραστήρα πρέπει να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό, τι καταναλώνει.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ
Η έννοια της παραγωγής περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνεται έχει αποδειχθεί, αν και σε πολύ μικρή κλίμακα, σε ένα πείραμα που διεξάγεται στην εθνική μονάδα ανάφλεξης (NIF) στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου οι επιστήμονες που παράγονται όσο 2,6 φορές περισσότερη ενέργεια από ό, τι ήταν που υπάρχουν στο καύσιμο.
Όταν η τεχνολογία έχει προχωρήσει αρκετά, οι επιστήμονες ελπίζουν πυρηνική σύντηξη θα μπορούσε να έχει τη δυνατότητα να παρέχει μια σχεδόν πηγή απεριόριστης καθαρής ενέργειας χρησιμοποιώντας ουσιαστικά ανεξάντλητες πρώτες ύλες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οποιαδήποτε βιώσιμη αντιδραστήρες σύντηξης θα τρέξει τελικά σε δευτέριο, ένα σταθερό ισότοπο του υδρογόνου το οποίο μπορεί εύκολα να εξαχθεί από θαλασσινό νερό.
Στην πραγματικότητα, Αναπληρωτής Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ Joe Khachan έχει πει την Sydney Morning Herald ότι, «υπάρχει αρκετό δευτέριο στους ωκεανούς του κόσμου και νερό για να παρέχουν ενεργειακές ανάγκες της ανθρωπότητας για τα επόμενα 5 δισεκατομμύρια χρόνια". Αυτός είναι ο λόγος για τα επιτεύγματα του πλάσματος υδρογόνου είναι όπως υποσχόμενες εξελίξεις.
Είναι επίσης γενικά αποδεκτό από τους επιστήμονες ότι η πυρηνική σύντηξη είναι πολύ ασφαλέστερο από πυρηνική σχάση - η διαδικασία που χρησιμοποιείται στην τρέχουσα πυρηνικού σταθμού σχέδια - γιατί δεν υπάρχει καμία πιθανότητα της κατάρρευσης και η τεχνική δεν παράγει ραδιενεργά απόβλητα.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ
Η πυρηνική σχάση λειτουργεί με τη διάσπαση ατόμων για την παραγωγή ενέργειας αντί για την τήξη μαζί.
Οι δύο κύριοι τύποι αντιδραστήρων σύντηξης που ονομάζεται stellarators, όπως η Wendelstein, και tokamaks όπως η Ανατολή. Έχουν σχεδιαστεί με τις ίδιες βασικές έννοιες, ωστόσο υπάρχουν κάποιες διαφορές στον τρόπο με τον οποίο δουλεύουν. Tokamaks, το πιο παραδοσιακό σχεδιασμό των δύο, χρησιμοποιούν ένα τεράστιο δίκτυο των μαγνητών σε σχήμα ντόνατ δαχτυλίδι. Δημιουργούν πλάσμα σε παλμούς, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί και να ανεφοδιαστεί για την παραγωγή νέων πλάσμα, κάπως στον περιορισμό του δυναμικού τους.
Μια stellarator από την άλλη πλευρά έχει σχεδιαστεί σαν μια στριμμένη Tokamak, με κάθε δακτύλιο που περιλαμβάνει τη δομή του Tokamak παραμορφώσει σε μια πολύ ακριβή τρόπο σύμφωνα με πολύπλοκους μαθηματικούς υπολογισμούς. Το πρακτικό πλεονέκτημα αυτού είναι ότι ενώ tokamaks μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε μικρές δόσεις, μια stellarator θα μπορούσε, θεωρητικά, να λειτουργεί συνεχώς, γεγονός που καθιστά πιο πιθανό ότι θα είναι σε θέση να παράγουν περισσότερη ενέργεια από όση καταναλώνουν.
Το εσωτερικό του νέου Wendelstein 7-X αντιδραστήρα πυρηνικής σύντηξης στις 3 Φεβρουαρίου, 2016 στην Greifswald, Γερμανία. Adam Berry / Getty
Το δυναμικό της stellarators έχει αναγνωριστεί εδώ και πολλά χρόνια, αλλά είναι εξαιρετικά δύσκολο να κατασκευαστούν σε σύγκριση με άλλους τύπους αντιδραστήρων, που σημαίνει λίγοι έχουν ποτέ ολοκληρωθεί. Μόνο τεχνολογία αιχμής σχεδιασμό ηλεκτρονικών υπολογιστών έχει καταστήσει την κατασκευή του Wendelstein δυνατό.
Επιπτώσεις
Τόσο οι Κινέζικοι και οι Γερμανικοί αντιδραστήρες είναι απόδειξη της έννοιες, έτσι δεν έχουν σχεδιαστεί για να αξιοποιήσει την ενέργεια που παράγουν, αλλά αντίστοιχες ανακαλύψεις τους είναι συναρπαστική με τους τρόπους τους.
Το κατόρθωμα του Wendelstein ήταν η πρώτη φορά που ένα σχέδιο stellarator ήταν σε θέση να παράγει με επιτυχία και περιέχουν πλάσμα υδρογόνου, ένα ορόσημο για την τεχνολογία. Οι επιστήμονες προβλέπουν ότι η Wendelstein θα είναι ικανό να διατηρεί στο πλάσμα για ένα ολόκληρο 30 λεπτά.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ
Είναι σημαντικό να σημειωθεί, ωστόσο, ότι αυτό δεν ήταν η πρώτη φορά που το πλάσμα υδρογόνου έχει δημιουργηθεί σε ένα πείραμα σύντηξης?άλλους τύπους αντιδραστήρων δοκιμής, συμπεριλαμβανομένου του EAST, έχουν επιτύχει τον άθλο με υδρογόνο. Η εγκατάσταση Wendelstein έχει επίσης παράγει πλάσμα ηλίου σε πειράματα από το Δεκέμβριο, σε ό, τι θεωρείται πιο εύκολη και λιγότερο χρήσιμη διαδικασία.
Τα αποτελέσματα από την κινεζική αντιδραστήρα, από την άλλη πλευρά, είναι πολλά υποσχόμενη, επειδή αποδεικνύουν ότι Tokamak αντιδραστήρες μπορούν να παράγουν και να περιέχει πλάσμα υδρογόνου για ένα σημαντικό χρονικό διάστημα - το προηγούμενο ρεκόρ είχε ηττηθεί με μεγάλη διαφορά - αν και ο σχεδιασμός τους είναι ακόμη περιορισμένη.
Θα πρέπει να καταστεί σαφές ότι τα αποτελέσματα από την Κίνα δεν έχουν ακόμη κριτές, αλλά η ομάδα έχει ήδη θέσει ως στόχο της τη θέρμανση του πλάσματος υδρογόνου στους 100 εκατομμύρια βαθμούς - η οποία θεωρείται η ιδανική θερμοκρασία για τη σύντηξη - για 1000 δευτερόλεπτα στο μέλλον πειράματα.
Τα ενθαρρυντικά σημάδια από τις δύο stellarator και Tokamak τεχνολογιών θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για νέες, πιο αποτελεσματική είδη των αντιδραστήρων στο μέλλον. Thomas Klinger, διευθυντής του Ινστιτούτου Max Planck, όπου βασίζεται ο αντιδραστήρας Wendelstein, είπε phys.org ότι οι δύο διαφορετικές σχέδια δεν necesarily χρειάζεται να ανταγωνίζονται μεταξύ τους.
«Δεν είναι ένας αγώνας», είπε. «Στο τέλος δεν εκπροσωπούν δύο διαφορετικούς κόσμους? τα δύο σκέλη της έρευνας παρέχουν αμοιβαία έμπνευση για τον άλλον. έχουν στοιχεία που προέκυψαν από την έρευνα stellarator έχουν ενσωματωθεί στην ανάπτυξη του Tokamak και αντίστροφα. Πρόκειται για δύο πυλώνες ενός μεγάλου οικοδομήματος. Η ακριβής μορφή το οικοδόμημα θα πάρει τελικά είναι κάτι που δεν γνωρίζουμε ακόμη. Είναι ακόμη πιθανό σήμερα ότι μια μονάδα παραγωγής ενέργειας σύντηξης θα κατασκευαστεί μία ημέρα ως ένα υβρίδιο των δύο τύπων. "
Η ελπιδοφόρα άλλο Tokamak αντιδραστήρα είναι υπό κατασκευή στη Γαλλία, με επικεφαλής από μια διεθνή ομάδα επιστημόνων και μηχανικών από την ΕΕ, την Ινδία, την Ιαπωνία, την Κίνα, τη Ρωσία, τη Νότια Κορέα και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Η Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας (ITER) υπόσχεται να κάνει τη μετάβαση από πειραματικές μελέτες του πλάσματος να αποδεικνύουν την αρχή της παραγωγής περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρησιμοποιείται σε μεγάλη κλίμακα σε υπερ-υψηλές θερμοκρασίες.
Έχει ως στόχο να παράγει 500 μεγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας σε 400 δευτερολέπτων, ενώ απαιτεί μόνο 50 μεγαβάτ για να λειτουργήσει. Ωστόσο, το έργο έχει καθυστερήσει εξαιτίας μιας σειράς τεχνικών προβλημάτων και την αύξηση του κόστους.
Εάν αυτό επιτευχθεί και οι εξελίξεις σε άλλους τομείς, αντιδραστήρες σύντηξης έχουν τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση ενεργειακού εφοδιασμού του κόσμου μέσα στις επόμενες δεκαετίες.
Πηγή:The World Weekly
Τελευταία τροποποίηση στιςΚυριακή, 14 Φεβρουαρίου 2016 11:31
1 σχόλιο
-
ΜΣ Τετάρτη, 17 Φεβρουαρίου 2016 11:56 Σύνδεσμος σχολίουΔεν γνωρίζω ποιος διαχειρίζεται το blog, αλλά δεν είναι δυνατόν να μην υπάρχει μια ελάχιστη επιμέλεια των κειμένων. Το διαβάσατε πριν το ανεβάσετε; Το πολύ google translate δεν κάνει καλό, ουτε στη γλώσσα, ούτε στο μυαλό...
Το κείμενο είναι ακαταλαβίστικο, σα να γράφτηκε από κάποιον που μόλις έπαθε εγκεφαλικό. Έλεος!!