Modern süperiletkenler kullanan yenilikçi projeler, yakında kontrollü termonükleer füzyona izin verecek, diyor bazı iyimserler. Ancak uzmanlar, pratik uygulamanın birkaç on yıl süreceğini tahmin ediyor.
Neden bu kadar zor?
Füzyon enerjisi, gelecek için potansiyel bir enerji kaynağı olarak kabul edilir. Bu atomun saf enerjisidir. Ama nedir ve neden başarmak bu kadar zor? Başlangıç olarak, klasik nükleer fisyon ile termonükleer füzyon arasındaki farkı anlamamız gerekiyor.
Atomun bölünmesi, radyoaktif izotopların - uranyum veya plütonyum - fisyona uğradığı ve daha sonra gömülmesi veya geri dönüştürülmesi gereken yüksek oranda radyoaktif izotoplara dönüştürüldüğü zamandır.
Füzyon reaksiyonu, hidrojenin iki izotopunun - döteryum ve trityum - tek bir bütün halinde birleşerek, radyoaktif atık üretmeden toksik olmayan helyum ve tek bir nötron oluşturmasından oluşur.
Kontrol sorunu
TepkilerGüneşte veya bir hidrojen bombasında meydana gelir - bu termonükleer füzyondur ve mühendisler göz korkutucu bir görevle karşı karşıyadır - bir enerji santralinde bu süreç nasıl kontrol edilir?
Bu, bilim adamlarının 1960'lardan beri üzerinde çalıştığı bir şey. Wendelstein 7-X adlı bir başka deneysel füzyon reaktörü, Almanya'nın kuzeyindeki Greifswald şehrinde faaliyete geçti. Henüz bir tepki yaratmak için tasarlanmamıştır - sadece test edilmekte olan özel bir tasarımdır (tokamak yerine bir yıldızdır).
Yüksek Enerjili Plazma
Tüm termonükleer tesisatların ortak bir özelliği vardır - dairesel bir şekil. Şişirilmiş bir bisiklet tüpü olan torus şeklinde güçlü bir elektromanyetik alan oluşturmak için güçlü elektromıknatıslar kullanma fikrine dayanır.
Bu elektromanyetik alan o kadar yoğun olmalı ki, mikrodalga fırında bir milyon santigrat dereceye kadar ısıtıldığında, halkanın tam ortasında bir plazma görünmelidir. Daha sonra füzyonun başlayabilmesi için ateşlenir.
Olasılıkların gösterilmesi
Avrupa'da şu anda bu tür iki deney yapılıyor. Bunlardan biri, yakın zamanda ilk helyum plazmasını üreten Wendelstein 7-X. Diğeri ise, Fransa'nın güneyinde, halen yapım aşamasında olan ve 2023'te hayata geçmeye hazır olacak devasa bir deneysel füzyon tesisi olan ITER.
ITER'de gerçek nükleer reaksiyonların meydana geleceği varsayılır, ancak yalnızcakısa bir süre için ve kesinlikle 60 dakikadan fazla değil. Bu reaktör, nükleer füzyonu gerçeğe dönüştürmeye yönelik birçok adımdan sadece biri.
Füzyon reaktörü: daha küçük ve daha güçlü
Son zamanlarda, birkaç tasarımcı yeni bir reaktör tasarımı duyurdu. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden bir grup öğrencinin yanı sıra silah şirketi Lockheed Martin'in temsilcilerine göre, füzyon ITER'den çok daha güçlü ve daha küçük tesislerde gerçekleştirilebilir ve on yıl içinde yapmaya hazırlar. yıllar.
Yeni tasarımın fikri, sıvı helyum gerektiren geleneksel olanlardan ziyade, sıvı nitrojen ile soğutulduğunda özelliklerini sergileyen elektromıknatıslarda modern yüksek sıcaklık süper iletkenleri kullanmaktır. Yeni, daha esnek bir teknoloji, reaktörün tamamen yeniden tasarlanmasını sağlayacak.
Almanya'nın güneybatısındaki Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'nde nükleer füzyon teknolojisinden sorumlu olan Klaus Hesch şüpheci. Yeni reaktör tasarımları için yeni yüksek sıcaklık süper iletkenlerinin kullanımını destekler. Ancak ona göre, fizik yasalarını dikkate alarak bir bilgisayarda bir şeyler geliştirmek yeterli değil. Bir fikri uygulamaya koyarken ortaya çıkan zorlukları hesaba katmak gerekir.
Bilimkurgu
Hesh'e göre MIT öğrenci modeli sadece bir projenin olasılığını gösteriyor. Ama aslında çok fazla bilim kurgu. projefüzyonun ciddi teknik sorunlarının çözüldüğünü öne sürüyor. Ancak modern bilimin bunları nasıl çözeceği konusunda hiçbir fikri yok.
Böyle bir sorun, katlanabilir bobin fikridir. MIT tasarım modelinde plazmayı tutan halkanın içine girebilmek için elektromıknatıslar sökülebilir.
Bu çok faydalı olacaktır çünkü kişi dahili sistemdeki nesnelere erişebilir ve bunları değiştirebilir. Ancak gerçekte süper iletkenler seramik malzemeden yapılmıştır. Doğru manyetik alanı oluşturmak için yüzlercesinin sofistike bir şekilde iç içe geçmesi gerekir. Ve burada daha temel zorluklar var: Aralarındaki bağlantılar bakır kabloların bağlantıları kadar basit değil. Henüz hiç kimse bu tür sorunları çözmeye yardımcı olacak kavramları düşünmedi.
Çok sıcak
Yüksek sıcaklık da bir sorundur. Füzyon plazmasının merkezinde, sıcaklık yaklaşık 150 milyon santigrat dereceye ulaşacak. Bu aşırı ısı yerinde kalır - iyonize gazın tam merkezinde. Ancak çevresi bile hala çok sıcak - nükleer füzyonun gerçekleşmesi için gerekli trityumun "üreteceği" bir metal borunun iç tabakası olan reaktör bölgesinde 500 ila 700 derece arasında.
Füzyon reaktörünün daha da büyük bir sorunu var - sözde güç salınımı. Bu, füzyon sürecinden kullanılmış yakıtı, özellikle helyumu alan sistemin parçasıdır. Birincisıcak gazın girdiği metal bileşenlere "yönlendiriciler" denir. 2000°C'nin üzerine kadar ısınabilir.
Yönlendirici sorunu
Tesisin bu sıcaklıklara dayanabilmesi için mühendisler eski moda akkor ampullerde kullanılan metal tungsteni kullanmaya çalışıyorlar. Tungstenin erime noktası yaklaşık 3000 derecedir. Ama başka sınırlamalar da var.
ITER'de bu yapılabilir, çünkü içindeki ısıtma sürekli oluşmaz. Reaktörün zamanın sadece %1-3'ünde çalışacağı varsayılmaktadır. Ancak bu, 7/24 çalışması gereken bir elektrik santrali için bir seçenek değil. Ve eğer birisi ITER ile aynı güce sahip daha küçük bir reaktör inşa edebileceğini iddia ederse, onun saptırıcı sorununa bir çözümü olmadığını söylemek güvenlidir.
Birkaç on yıl içinde enerji santrali
Yine de bilim adamları termonükleer reaktörlerin gelişimi konusunda iyimserler, ancak bu, bazı meraklıların tahmin ettiği kadar hızlı olmayacak.
ITER, kontrollü füzyonun aslında plazmayı ısıtmak için harcanandan daha fazla enerji üretebileceğini göstermelidir. Bir sonraki adım, gerçekten elektrik üreten yepyeni bir hibrit gösteri enerji santrali inşa etmektir.
Mühendisler zaten tasarımı üzerinde çalışıyor. 2023'te piyasaya sürülmesi planlanan ITER'den öğrenmeleri gerekecek. Tasarım, planlama ve inşaat için gereken süre düşünüldüğünde, öyle görünüyor.ilk füzyon santralinin 21. yüzyılın ortasından çok daha erken piyasaya sürülmesi pek olası değil.
Rossi Soğuk Füzyon
2014 yılında, E-Cat reaktörünün bağımsız bir testi, cihazın 32 günlük bir süre boyunca 900 watt tüketim ile ortalama 2.800 watt güç çıkışı ürettiği sonucuna vardı. Bu, herhangi bir kimyasal reaksiyonun izole edebileceğinden daha fazlasıdır. Sonuç, ya termonükleer füzyonda bir atılımdan ya da düpedüz dolandırıcılıktan bahsediyor. Rapor, testin gerçekten bağımsız olup olmadığından şüphe duyan ve test sonuçlarının olası tahriflerini öneren şüphecileri hayal kırıklığına uğrattı. Diğerleri, Rossi'nin füzyonunun teknolojiyi kopyalamasını sağlayan "gizli bileşenleri" bulmakla meşgul.
Rossi bir dolandırıcı mı?
Andrea etkileyici. İddialı bir şekilde Journal of Nuclear Physics olarak adlandırılan web sitesinin yorumlar bölümünde benzersiz İngilizce ile dünyaya bildiriler yayınlıyor. Ancak önceki başarısız girişimleri arasında bir İtalyan atıktan yakıt projesini ve bir termoelektrik jeneratörü içeriyordu. Bir atıktan enerji projesi olan Petroldragon, kısmen başarısız oldu çünkü atıkların yasadışı olarak boş altılması, atık yönetimi yönetmeliklerini ihlal etmekle suçlanan İtalyan organize suç tarafından kontrol ediliyor. Ayrıca ABD Ordusu Mühendisler Birliği için bir termoelektrik cihaz yarattı, ancak test sırasında cihaz beyan edilen gücün yalnızca bir kısmını üretti.
Birçoğu Rossi'ye güvenmiyor ve New Energy Times'ın genel yayın yönetmeni onu açıkça arkasında bir dizi başarısız enerji projesi olan bir suçlu olarak nitelendirdi.
Bağımsız doğrulama
Rossi, 1 MW'lık bir soğuk füzyon tesisinin bir yıl boyunca gizli testini yapmak için Amerikan şirketi Industrial Heat ile bir sözleşme imzaladı. Cihaz, düzinelerce E-Cats ile dolu bir nakliye konteyneriydi. Deneyin, ısı üretiminin gerçekten gerçekleştiğini doğrulayabilecek bir üçüncü şahıs tarafından kontrol edilmesi gerekiyordu. Rossi, geçen yılın çoğunu pratik olarak bir konteynerde yaşayarak ve E-Cat'in ticari uygulanabilirliğini kanıtlamak için günde 16 saatten fazla operasyonları denetleyerek geçirdiğini iddia ediyor.
Test Mart ayında sona erdi. Rossi'nin destekçileri, kahramanlarının beraat etmesini umarak gözlemcilerin raporunu sabırsızlıkla beklediler. Ama sonunda dava açtılar.
Dava
Bir Florida mahkemesi başvurusunda Rossi, testin başarılı olduğunu ve bağımsız bir hakemin E-Cat reaktörünün tükettiğinden altı kat daha fazla enerji ürettiğini doğruladığını iddia ediyor. Ayrıca Industrial Heat'in kendisine 24 saatlik deneme süresinden sonra (görünüşe göre şirketin teknolojiyi ABD'de satabilmesi için lisans hakları için) 100 milyon dolar - 11.5 milyon dolar peşin ödemeyi kabul ettiğini ve uzatılmış denemenin başarıyla tamamlanmasından sonra 89 milyon dolar daha ödemeyi kabul ettiğini iddia etti. deneme. 350 gün içinde. Rossi, IH'yi "dolandırıcılık planı" yürütmekle suçladıamacı fikri mülkiyetini çalmaktı. Ayrıca şirketi E-Cat reaktörlerini kötüye kullanmak, yenilikçi teknolojileri ve ürünleri, işlevleri ve tasarımları yasa dışı olarak kopyalamak ve fikri mülkiyeti üzerindeki bir patenti kötüye kullanmakla da suçladı.
Altın Madeni
Başka yerde, Rossi, gösterilerinden birinde, üst düzey Çinli yetkililerin katıldığı bir tekrarın ardından IH'nin yatırımcılardan 50-60 milyon dolar ve Çin'den 200 milyon dolar daha aldığını iddia ediyor. Eğer bu doğruysa, yüz milyon dolardan çok daha fazlası tehlikede demektir. Industrial Heat, bu iddiaları temelsiz bularak reddetti ve kendisini aktif olarak savunacak. Daha da önemlisi, "Rossi'nin iddiaya göre E-Cat teknolojisiyle elde ettiği sonuçları doğrulamak için üç yılı aşkın bir süredir çalıştığını, ancak hiçbir başarı elde edemediğini" iddia ediyor.
IH, E-Cat'e inanmıyor ve New Energy Times bundan şüphe etmek için hiçbir neden görmüyor. Haziran 2011'de, yayının bir temsilcisi İtalya'yı ziyaret etti, Rossi ile röportaj yaptı ve E-Cat'inin bir tanıtımını filme aldı. Bir gün sonra, termal gücü ölçme yöntemiyle ilgili ciddi endişelerini bildirdi. 6 gün sonra gazeteci videosunu YouTube'da yayınladı. Dünyanın her yerinden uzmanlar ona Temmuz ayında yayınlanan analizleri gönderdi. Bunun bir aldatmaca olduğu ortaya çıktı.
Deneysel doğrulama
Ancak, bazı araştırmacılar - Rusya Halkların Dostluk Üniversitesi'nden Alexander Parkhomov ve Martin Fleishman Memorial Projesi'nden (MFPM) -Rusya'nın soğuk termonükleer füzyonunu yeniden üretmeyi başardı. MFPM raporunun başlığı "Karbon Çağının Sonu Yakın" idi. Böyle bir hayranlığın nedeni, termonükleer bir reaksiyondan başka bir şekilde açıklanamayan bir gama radyasyonu patlamasının keşfiydi. Araştırmacılara göre, Rossi tam olarak ne diyorsa onu yapıyor.
Soğuk füzyon için geçerli bir açık tarif, bir enerji altına hücumu ateşleyebilir. Rossi'nin patentlerini atlatmak ve onu milyarlarca dolarlık enerji işinden uzak tutmak için alternatif yöntemler bulunabilir.
Yani belki Rossi bu onaydan kaçınmayı tercih eder.
