A termonukleáris fúzió szabályozásának (TF) problémái

Az összes fejlett ország kutatói egy szabályozott termonukleáris reakcióban bíznak a közelgő energiaválság leküzdésében. Ez a reakció - a hélium szintézise deutériumból és tríciumból - évmilliók óta zajlik a Napon, és földi körülmények között ötven éve próbálják megvalósítani óriási és nagyon drága lézeres installációkban, tokamakokban és sztellarátorokban. Vannak azonban más módok is ennek a nehéz problémának a megoldására, és a hatalmas tokamakok helyett valószínűleg egy meglehetősen kompakt és olcsó ütköztetőt - egy ütközőnyaláb-gyorsítót - lehet majd használni a termonukleáris fúzió végrehajtására.

A tokamak működéséhez nagyon kis mennyiségű lítiumra és deutériumra van szükség. Például egy 1 GW elektromos teljesítményű reaktor évente körülbelül 100 kg deutériumot és 300 kg lítiumot éget el. Ha feltételezzük, hogy az összes fúziós erőmű 10 billió darabot termel majd. kWh villamos energiát évente, vagyis annyit, amennyit a Föld összes erőműve termel ma, akkor a világ deutérium és lítium készletei elegendőek az emberiség energiaellátására sok millió évre.

A deutérium és a lítium fúziója mellett tisztán napfúzió is lehetséges, ha két deutérium atom egyesül. Ha ezt a reakciót elsajátítják, az energiaproblémák azonnal és örökre megoldódnak.

A szabályozott termonukleáris fúzió egyik ismert változatában a termonukleáris reakciók nem léphetnek szabályozatlan teljesítménynövekedési módba, ezért az ilyen reaktorok természetüknél fogva nem biztonságosak.

A fúzió megkülönböztető jellemzője a szinte teljes sugárbiztonság. A szakértők szerint egy 1 GW hőteljesítményű fúziós erőmű sugárzási veszélyét tekintve egyenértékű egy 1 kW-os uránhasadási reaktorral – ez egy tipikus egyetemi kutatóreaktor. Ez a körülmény sok tekintetben meghatározó tényező, amely arra készteti a vezető országok kormányait, hogy kiemelt figyelmet fordítsanak a termonukleáris energiára, szoros nemzetközi együttműködéssel ezen a területen. Külön nemzetközi programot hoztak létre annak érdekében, hogy a közeljövőben megmentsék az emberiséget a közelgő energiaválságtól.

Az 1990-es évek elejéig szó sem volt a fúziós együttműködésről. A két szuperhatalom minden erőfeszítése egyre erősebb termonukleáris fegyverek létrehozására irányult, az energiaproblémákat pedig „mellékterméknek” tekintették. Ennek ellenére 1954-ben a Szovjetunióban Leontovich vezetésével az Atomenergia Intézetben felépült az első Tokamak. A termonukleáris reakciók erejének növekedése az 1960-as évek közepén lehetővé tette a szabályozott termonukleáris fúzió problémájának komoly „eltolását”.

A csernobili tragédia, a katonai atomreaktorok számos balesete, mind Oroszországban, mind az Egyesült Államokban, és ami a legfontosabb, a világ általános politikai helyzetének gyökeres megváltozása oda vezetett, hogy 1998-ban Oroszország részvételével a Egyesült Államok, európai országok és Japán, Befejeződött a deutérium és lítium keverékének hosszú távú termonukleáris égetésére tervezett ITER Tokamak reaktor műszaki tervezése. Az 5 milliárd dollár értékű ITER-program 2010-2015 közötti építkezést irányoz elő. 1 GW teljesítményű kísérleti Tokamak, és 2030-2035-ben a tervek szerint elkészül a világ első, elektromos áram termelésére képes demonstrációs fúziós reaktora, ezzel megkímélve minket az „ellátás” problémájától.

Fizikai szempontból a probléma egyszerűen megfogalmazódik. Egy önfenntartó magfúziós reakció végrehajtásához szükséges és elegendő két feltétel teljesítése.

• 1. A reakcióban részt vevő atommagok energiája legalább 10 keV legyen. A magfúzió létrejöttéhez a reakcióban részt vevő atommagoknak a nukleáris erők hatókörébe kell esniük, amelyek sugara 10 -12 -10 -13 cm, azonban az atommagok pozitív elektromos töltéssel rendelkeznek, és a hasonló töltések taszítják . A nukleáris erők hatásának határán a Coulomb taszítási energia 10 keV nagyságrendű. Ennek az akadálynak a leküzdéséhez az atommagok ütközéskor legalább ennél az értéknél nem kisebb kinetikus energiával kell rendelkezniük.
• 2. A reagáló atommagok koncentrációjának és annak a retenciós időnek a szorzata, amely alatt a megadott energiát megtartják, legalább 10 14 cm -3 legyen. Ez a feltétel - az úgynevezett Lawson-kritérium - határozza meg a reakció energetikai hasznának határát. Ahhoz, hogy a fúziós reakcióban felszabaduló energia legalább fedezni tudja a reakció beindításának energiaköltségét, az atommagoknak sok ütközésnek kell átesnie. Minden olyan ütközésnél, amelyben fúziós reakció megy végbe a deutérium (D) és a trícium (T) között, 17,6 MeV energia szabadul fel, azaz körülbelül 3 10 -12 J. Ha például 10 MJ energiát fordítanak a gyújtásra, akkor a reakció akkor lesz veszteséges, ha legalább 3 10 18 D-T pár vesz részt benne. Ehhez pedig elég sűrű, nagyenergiájú plazmát kell elég sokáig a reaktorban tartani. Ezt a feltételt a Lawson-kritérium fejezi ki.

Ha mindkét követelmény egyidejűleg teljesíthető, akkor a szabályozott termonukleáris fúzió problémája megoldódik.

Sematikusan a termonukleáris reaktor egyfajta „fekete dobozként” ábrázolható, amelybe tüzelőanyagot (deutérium és trícium) és E1 energiát vezetnek be a fűtésre. A reakciótermékek kikerülnek a „dobozból” - a-részecskék, neutronok és a fúzió során felszabaduló E2 energia, amelynek nagyobbnak kell lennie, mint az E1 elhasznált energia.

Ennek a fizikai problémának a technikai megvalósítása azonban óriási nehézségekkel néz szembe. Hiszen 10 keV energia 100 millió fokos hőmérséklet. Egy anyag ezen a hőmérsékleten csak a másodperc töredékéig tartható vákuumban, elszigetelve a berendezés falaitól.

Jelenleg a szabályozott fúzió problémájának megoldását két fő irányban fejlesztik: a plazma mágneses bezárását (tokamakok, sztellarátorok stb.) és a tehetetlenségi elzárást (lézerfúzió).

Az elmúlt években a legintenzívebben fejlődik az erős lézerimpulzusokkal meggyújtott termonukleáris mikrorobbanások módszerével történő lézerfúzió. Itt nagy előrelépés történt a sugárkonvergencia, az üzemanyag-kapszulák befecskendezése, a plazmadiagnosztika stb. technológiájában. Csak apró dolgokról van szó - olyan lézerrendszerre van szükség, amely rendelkezik a szükséges paraméterekkel és 1-es impulzusenergiával 10 MJ. De ez jelenleg nem létezik, és ezért nincs valódi okuk megjósolni e művek sikerét.

A mágneses elzártság a kvázi-stacionárius plazmaégetésre irányuló kísérletben merül ki. Ezek a módszerek közel fél évszázados múltra tekintenek vissza. Számos kísérleti tanulmány során kiderült, hogy a tokamak optimális paraméterekkel rendelkezik - olyan berendezések, amelyekben a munkakamra kormánykerék alakú. A tokamakokon tudtuk a legközelebb megközelíteni a termonukleáris plazma szükséges paramétereit. De itt meg kell jegyezni egy apró tulajdonságot. Szinte minden sikert méretük növelésével érnek el. A helyzet az, hogy a tokamak elmélete kimondja: a plazma záródási ideje egyenesen arányos a mágneses térerősséggel és az installáció méretének négyzetével. Mivel a mágneses térerősség határa már majdnem elérte, már csak a méret növelése maradt hátra. A tokamak fennállása alatt átmérőjük 2-ről 20 méterre nőtt. A segédberendezésekkel ellátott tokamak egy teljes vállalkozás, több száz millió, sőt milliárd dollár értékű. A következő tokamak megépítése több évig tart, és a rajta végzett kísérletek után a következtetés az, hogy még nagyobb méretű telepítésre van szükség. Jelenleg folyik a több mint 10 milliárd dollár értékű nemzetközi ITER projekt. Erős a kétség azonban, hogy ez a gigantikus szerkezet képes lesz pozitív energiakibocsátásra.

A szabályozott termonukleáris fúzióval kapcsolatos munka nagyon fontos jellemzője, hogy minden projektet, függetlenül a javasolt plazmazárási módszertől, ma több milliárd dollárra becsülik. A kis méretű és olcsóbb berendezések már rég kimerítették magukat. Világszerte közel 100 ezren dolgoznak a szintézis problémáján, vezető tudósok, tapasztalt mérnökök és tervezők keresik a megoldást. Egyáltalán semmi okunk azt állítani, hogy a döntés során bármilyen hiba történt. És sokéves kutatás eredményeként a tudósok egész serege egyértelmű következtetésre jut: az ellenőrzött szintézis problémájának megoldása csak a létesítmények méretének növelésével lehetséges csillagászati ​​költségek mellett.

Nagyon érdekes példát adhatunk egy nagyon valós projektre egy probléma megoldására. Javasolják, hogy egy hatalmas, több köbkilométeres acélkazánt félig megtöltsenek vízzel, és termonukleáris töltések robbanásával melegítsék fel. Nem vesszük fel a szabadságot egy ilyen projekt megvalósításának megvalósíthatóságának és környezeti következményeinek felmérésére. Csak ez a példa elég világosan mutatja a termonukleáris energia felhasználásának alternatív módjainak keresésének mértékét.

Jelenleg nagyon ellentmondásosak a nézetek a szabályozott termonukleáris fúzióról. Egyrészt gyakorlatilag nincs ekvivalens, óriási összegeket költöttek már el a probléma megoldására, és nem lehet visszavonulni. Másrészt minden újabb lépés egyre nagyobb költségek rovására megy. Sok országnak meg kellett tagadnia a kutatás folytatását annak rendkívüli költségei miatt. Még a leglelkesebb optimisták is arra számítanak, hogy a probléma csak a következő évszázad közepén oldódik meg. De addigra a Föld szinte minden olaj- és gázkészlete elégetni fog, és ezért az emberiség súlyos nyersanyagválsággal néz szembe. Mi van, ha még mindig nem sikerül megoldást találni?...

De vajon tényleg ennyire borúsak a kilátások, és az emberiségnek hihetetlen költséget kell fizetnie, hogy elkerülje őket? Esetleg van olcsóbb és elérhetőbb megoldás?

Van ilyen mód. A természet pedig már nem egyszer késztette. Még a termonukleáris kutatás hajnalán is felfedezték az úgynevezett „csípés hatást” - a plazmaoszlop összenyomódását a kisülési áram mágneses mezője által. A hatás neutronok felszabadulását okozta, ami a fúziós reakció jele. Nagy volt az izgalom, a szintézis probléma gyors megoldása várható. Ezt a pillanatot az akkori híres film, a „Nine Days of One Year” nagyon érzelmesen játszotta el. Ám az öröm hamar átadta a helyét a csalódásnak: kiderült, hogy a neutronkibocsátás forrása nem a plazmaoszlop teljes térfogatára kiterjedő reakció, hanem a gyors deuteronok (deutériummagok) kis csoportjai. A plazmában erős instabilitások során fellépő elektromos mezők hatására a deuteronok olyan energiát kaptak, amely jelentősen meghaladta más plazmarészecskék energiáját, és fúziós reakcióba léptek neutronok felszabadulásával. A fizikusok nem igazán szerették ezt a „csapattól való elszakadást”, a kapott neutronokat „hamisnak” nevezték, és ezt a keresési irányt felhagyták. De a szintézis reakció zajlott!

Újabb példa a közelmúltból. Sokan jól emlékeznek a „hideg termonukleáris fúzió” szenzációs üzenetére. Gyorsan azonban világossá vált, hogy a M. Fleischmann és S. Pons, illetve egymástól függetlenül S. Jones által felfedezett hatás nagyon gyenge, és nem használható energia előállítására. A felfedezett hatás legvalószínűbb magyarázata az úgynevezett „gyorsítómodell”: a fúziós reakció a deuteronok palládium megrepedésekor fellépő erős elektromos tér általi felgyorsulásának eredményeként jön létre. Megint gyorsított deuteronok!

Az első magfúziós reakciót nitrogénatommagok gyors b-részecskékkel történő bombázásával hajtották végre. A transzurán elemek magjait ismert elemek magjának gyorsított részecskékkel történő bombázásával kapták.

Az a mód, ahogyan a nukleáris reakciók a gyorsítókban végbemennek, teljesen természetes, és senki sem vonja kétségbe. A felgyorsult protonok energiaszintjét már több száz gigaelektronvoltban mérik. Egy ilyen technológia esetében a deutérium-trícium vagy deutérium-deutérium szintézisreakciója 10 keV Coulomb-gát energiával egyáltalán nem nehéz. Azonban még nem vizsgálták annak lehetőségét, hogy magfúziós reakciót lehessen végrehajtani gyorsított deutérium és trícium atommagok ütközésével. És ennek nagyon jelentős okai vannak.

A tény az, hogy a termonukleáris kutatás fő célja intenzív reakció elérése nagy mennyiségű energia felszabadulásával, és a gyorsítókban a nukleáris reakciók szinte egyenként fordulnak elő. Itt nem a reakciók száma a lényeg, hanem maga az előfordulás ténye. A gyorsítókban a magreakciók alacsony intenzitását az határozza meg, hogy a felgyorsított nyalábban viszonylag kicsi a részecskék száma, és ennek megfelelően a koncentrációjuk is alacsony. Természetesen értelmetlen a modern gyorsító technológia közvetlen alkalmazása a szabályozott fúzió problémájának megoldására. Számára a sugárban lévő részecskék koncentrációjának növelése a feladat, de nem a fő feladat; itt a fő feladat a maximális részecskeenergia elérése.

Próbáljuk meg egy kicsit másképp megfogalmazni a problémát? Fejlesszen ki és hozzon létre egy gyorsítót ütköző nyalábokkal, több száz kiloelektronvolt gyorsított deutériumionok (deuteronok, tritonok) energiájával, amikor a fúziós reakció valószínűsíthető, és 10 14 cm-es részecskesűrűséggel a nyalábban - 3, ha az intenzitása elég magas a gyakorlati használatra. A tudomány és a technika modern fejlődésével egy ilyen probléma meglehetősen gyorsan megoldható egy kis gyorsító segítségével. A számítások azt mutatják, hogy a szükséges ionsűrűség eléréséhez a gyorsítóban lévő áramnak több tíz ampernek kell lennie. A ma létező nagyáramú iongyorsítók akár 10 6 A-es áramok elérését teszik lehetővé 10 6 eV ionenergiánál. A probléma továbbra is a gerendák ilyen paraméterekkel való korlátozása. De ennek a problémának is van megoldása. A modern ütközőnyaláb-gyorsítókban a bezárási időt órákban mérik! Megpróbálhat olyan reaktort is építeni, amelyben a nyalábütközések impulzusperiódusosak lesznek. A gerendák ütközése ebben az esetben 10 -7 -10 -8 másodperc nagyságrendű lesz, és csak ennyi idő alatt kell őket „tartani”. Az ütközések 10 7 -10 8 Hz frekvenciával ismétlődnek, ami a reakció szinte folyamatos égését jelenti.

A legfontosabb különbség az ütközőnyalábos módszer és a mágneses bezárás között, hogy a gyorsító mérete nem játszik alapvető szerepet a fúziós feltételek elérésében. A kísérleti elrendezés minimális méretét csak a szükséges energiájú ionforrás mérete határozza meg. És kicsik: egy több száz kiloelektronvoltos ionforrás, amelyet az iparban használnak (például félvezetők ionimplantációjához), legfeljebb 10 m2 területet foglal el, és több ezer dollárba kerül. Egy „null” magfúziós kísérletben az ütköző méretei (az a térfogat, ahol a sugarak ütköznek) nagyon kicsik lehetnek. Például 2 cm hosszúság és 0,4 cm átmérő mellett 25 W hő leadása várható, vagyis a berendezés fajlagos teljesítménye 10 8 W/m 3 (kb. hogy a belső égésű motoré). Az ilyen paraméterek elérése fizikai megoldást jelent a szabályozott termonukleáris fúzió problémájára. A szükséges kapacitás megszerzése pusztán technikai kérdés. A reaktor üzemi térfogata tartalmazhatja a szükséges számú ütközőt - „termonukleáris üzemanyagrudakat”, fűtőelemeket.

Hasonló javaslatok többször megfogalmazódtak a tudományos irodalomban, de sajnos a kérdés soha nem jutott el a kutatás odáig. Eközben egy egyszerű kísérleti tesztet végeznek, és egy kicsi és olcsó laboratóriumi padon.

Egy ilyen kísérlet számos fizikai és technikai problémáját már megoldották. A becslések szerint a munka költsége 10-20 ezerszer kevesebb lesz, mint bármely más kutatás ezen a területen. Sikerrel pedig egy összehasonlíthatatlanul egyszerűbb megoldás nyílik meg a szabályozott termonukleáris fúzió problémájára, mint amit a jelenleg fejlesztés alatt álló irányok mindegyike ígér.

2016. július 9

A modern szupravezetőket alkalmazó innovatív projektek hamarosan lehetővé teszik a szabályozott termonukleáris fúzió megvalósítását, ahogy egyes optimisták mondják. Szakértők azonban azt jósolják, hogy a gyakorlati alkalmazás több évtizedet vesz igénybe.

Miért olyan nehéz?

A fúziós energia potenciális jövőbeli energiaforrásnak tekinthető. Ez az atom tiszta energiája. De mi ez, és miért olyan nehéz elérni? Először is meg kell értened a különbséget a klasszikus maghasadás és a termonukleáris fúzió között.

Az atomhasadás során a radioaktív izotópok – az urán vagy a plutónium – felhasadnak, és más, erősen radioaktív izotópokká alakulnak, amelyeket aztán ártalmatlanítani kell vagy újra kell hasznosítani.

A termonukleáris fúzió reakciója az, amikor a hidrogén két izotópja - a deutérium és a trícium - egyetlen egésszé olvad össze, így nem mérgező hélium és egyetlen neutron keletkezik anélkül, hogy radioaktív hulladék keletkezne.

Vezérlési probléma

A Napban vagy a hidrogénbombában végbemenő reakciók termonukleáris fúzió, és a mérnökök hatalmas feladat előtt állnak – hogyan lehet irányítani ezt a folyamatot egy erőműben?

Ezen dolgoznak a tudósok az 1960-as évek óta. Egy másik kísérleti termonukleáris fúziós reaktor, a Wendelstein 7-X kezdte meg működését az észak-németországi Greifswald városában. Még nem szándékoznak reakciót létrehozni - ez csak egy speciális kialakítás, amelyet tesztelnek (tokamak helyett sztellarátor).

Magas energiájú plazma

Minden termonukleáris létesítménynek van egy közös jellemzője - gyűrű alakú. Azon az ötleten alapul, hogy erős elektromágneseket használnak egy erős elektromágneses mező létrehozására tórusz - egy felfújt kerékpár belső cső - formájában.

Ennek az elektromágneses mezőnek olyan sűrűnek kell lennie, hogy mikrohullámú sütőben egymillió Celsius fokra melegítve a plazma a gyűrű közepén jelenjen meg. Ezután meggyújtják, hogy megkezdődhessen a magfúzió.

A képességek bemutatása

Jelenleg két hasonló kísérlet folyik Európában. Az egyik a Wendelstein 7-X, amely nemrégiben készítette el első héliumplazmáját. A másik az ITER, egy hatalmas fúziós kísérleti létesítmény Dél-Franciaországban, amely még építés alatt áll, és 2023-ban áll majd üzembe.

Feltételezik, hogy valódi nukleáris reakciók fognak bekövetkezni az ITER-ben, bár csak rövid ideig, és 60 percnél biztosan nem hosszabb ideig. Ez a reaktor csak egy lépés a sok közül a magfúzió gyakorlati megvalósítása felé.

Fúziós reaktor: kisebb és erősebb

A közelmúltban több tervező új reaktortervet jelentett be. A Massachusetts Institute of Technology hallgatóinak egy csoportja, valamint a Lockheed Martin fegyvergyártó képviselői szerint a nukleáris fúziót az ITER-nél sokkal erősebb és kisebb létesítményekben lehet megvalósítani, és tízen belül készen állnak rá. évek.

Az új kialakítás ötlete az, hogy az elektromágnesekben modern, magas hőmérsékletű szupravezetőket alkalmazzanak, amelyek folyékony nitrogénnel hűtve mutatják meg tulajdonságaikat, nem pedig a hagyományos, folyékony héliumot igénylő szupravezetőket. Az új, rugalmasabb technológia teljesen megváltoztatja a reaktor kialakítását.

Klaus Hesch, a délnyugat-németországi Karlsruhe Institute of Technology magfúziós technológiáért felelős vezetője szkeptikus. Támogatja az új, magas hőmérsékletű szupravezetők használatát az új reaktortervekhez. De szerinte nem elég a fizika törvényeit figyelembe véve számítógépen fejleszteni valamit. Figyelembe kell venni az ötlet gyakorlatba ültetése során felmerülő kihívásokat.

Tudományos-fantasztikus

Hesch szerint az MIT hallgatóinak modellje csak a projekt megvalósíthatóságát mutatja. De valójában nagyon sok tudományos-fantasztikus van benne. A projekt azt feltételezi, hogy a magfúzió súlyos technikai problémáit megoldották. De a modern tudománynak fogalma sincs, hogyan oldja meg ezeket.

Az egyik ilyen probléma az összecsukható orsók ötlete. Az MIT kialakításában az elektromágnesek szétszedhetők, hogy bejussanak a plazmát tartó gyűrűbe.

Ez nagyon hasznos lenne, mert lehetséges lenne a belső rendszerben lévő objektumok elérése és cseréje. De a valóságban a szupravezetők kerámia anyagból készülnek. Ezek közül több százat kell kifinomult módon összefonni a megfelelő mágneses tér kialakításához. És itt jön egy alapvetőbb nehézség: a köztük lévő kapcsolatok nem olyan egyszerűek, mint a rézkábelek közötti kapcsolatok. Senki sem gondolt olyan koncepciókra, amelyek segíthetnének az ilyen problémák megoldásában.

Túl meleg

A magas hőmérséklet is probléma. A fúziós plazma magjában a hőmérséklet eléri a 150 millió Celsius fokot. Ez az extrém hő a helyén marad – közvetlenül az ionizált gáz közepén. De még körülötte is nagyon meleg van - 500-700 fok a reaktorzónában, amely a fémcső belső rétege, amelyben a magfúzióhoz szükséges trícium „reprodukálódik”.

A fúziós reaktornak van egy még nagyobb problémája – az úgynevezett teljesítményleadás. A rendszernek ez az a része, amelybe a felhasznált üzemanyag, főként hélium a szintézis folyamatából érkezik. Az első fém alkatrészeket, amelyekbe a forró gáz belép, "elterelőnek" nevezik. 2000 °C fölé is felmelegszik.

Terelő probléma

Annak érdekében, hogy az egység ellenálljon az ilyen hőmérsékleteknek, a mérnökök a régimódi izzólámpákban használt fém wolframot próbálják használni. A wolfram olvadáspontja körülbelül 3000 fok. De vannak más korlátozások is.

Ezt az ITER-ben meg lehet tenni, mert a fűtés nem történik folyamatosan. A reaktor várhatóan csak az idő 1-3%-ában fog működni. De ez nem választható egy olyan erőműnél, amelynek 24/7-ben kell működnie. És ha valaki azt állítja, hogy az ITER-rel azonos teljesítményű kisebb reaktort tud építeni, akkor nyugodtan mondhatja, hogy nincs megoldása az eltérítő problémára.

Erőmű néhány évtized után

Mindazonáltal a tudósok optimisták a termonukleáris reaktorok fejlesztését illetően, bár az nem lesz olyan gyors, mint azt egyes rajongók jósolják.

Az ITER-nek meg kell mutatnia, hogy a szabályozott fúzió valójában több energiát tud termelni, mint amennyit a plazma melegítésére fordítanának. A következő lépés egy teljesen új hibrid demonstrációs erőmű építése lesz, amely ténylegesen villamos energiát termel.

A mérnökök már dolgoznak a tervezésén. Le kell vonniuk a tanulságokat a tervek szerint 2023-ban induló ITER-ből. A tervezéshez, tervezéshez és kivitelezéshez szükséges idő miatt valószínűtlennek tűnik, hogy az első fúziós erőmű jóval korábban, mint a 21. század közepén kerüljön üzembe.

Cold Fusion Oroszország

2014-ben az E-Cat reaktor független tesztje arra a következtetésre jutott, hogy az eszköz átlagosan 2800 watt teljesítményt produkált 32 nap alatt, miközben 900 wattot fogyaszt. Ez több, mint amennyit bármely kémiai reakció felszabadíthat. Az eredmény vagy áttörésről szól a termonukleáris fúzióban, vagy egyenesen csalásról. A jelentés csalódást okozott a szkeptikusoknak, akik megkérdőjelezik, hogy a felülvizsgálat valóban független volt-e, és a vizsgálati eredmények esetleges meghamisítására utalnak. Mások hozzáláttak a „titkos összetevők” kiderítéséhez, amelyek lehetővé teszik Rossi fúzióját a technológia megismétlése érdekében.

Rossi csaló?

Andrea lenyűgöző. Egyedülálló angol nyelvű kiáltványokat ad ki a világnak weboldala, az előkelően Journal of Nuclear Physics megjegyzés rovatában. De korábbi sikertelen próbálkozásai között szerepelt egy olasz hulladék-üzemanyag-projekt és egy termoelektromos generátor. A Petroldragon, a hulladékból energiává alakító projekt részben kudarcot vallott, mert az illegális hulladéklerakást az olasz szervezett bűnözés ellenőrzi, és büntetőeljárást indított ellene a hulladékra vonatkozó előírások megsértése miatt. Létrehozott egy termoelektromos eszközt is az US Army Corps of Engineers számára, de a tesztelés során a kütyü a megadott teljesítménynek csak a töredékét produkálta.

Sokan nem bíznak Rossiban, és a New Energy Times főszerkesztője egyenesen bűnözőnek nevezte, aki mögött egy sor sikertelen energiaprojekt áll.

Független ellenőrzés

Rossi szerződést írt alá az amerikai Industrial Heat céggel egy 1 MW-os hidegfúziós erőmű egy éves titkos tesztjének elvégzésére. Az eszköz egy szállítókonténer volt, amelybe több tucat E-Cat volt. A kísérletet egy harmadik félnek kellett felügyelnie, aki meg tudta erősíteni, hogy valóban hő keletkezik. Rossi azt állítja, hogy az elmúlt év nagy részét gyakorlatilag egy konténerben élte és napi több mint 16 órán keresztül figyelte a műveleteket, hogy bebizonyítsa az E-Cat kereskedelmi életképességét.

A teszt márciusban ért véget. Rossi hívei izgatottan várták a megfigyelők jelentését, remélve, hogy hősüket felmentik. De végül pert indítottak.

Próba

A floridai bírósághoz benyújtott beadványában Rossi azt állítja, hogy a teszt sikeres volt, és egy független választottbíró megerősítette, hogy az E-Cat reaktor hatszor több energiát termelt, mint amennyit elfogyasztott. Azt is állította, hogy az Industrial Heat beleegyezett abba, hogy 100 millió USD-t – 11,5 millió USD-t előre – egy 24 órás próbaidőszak után (látszólag a licencjogokért, hogy a vállalat eladhassa a technológiát az Egyesült Államokban) és további 89 millió USD-t egy sikeres befejezése után. meghosszabbított próba 350 napon belül. Rossi azzal vádolta meg az IH-t, hogy „csalási tervet” működtet a szellemi tulajdon eltulajdonítására. Azzal is vádolta a céget, hogy hűtlenül használta fel az E-Cat reaktorokat, illegálisan másol innovatív technológiákat és termékeket, jellemzőket és terveket, és jogtalanul próbált meg szabadalmat szerezni szellemi tulajdonára.

Aranybánya

Rossi másutt azt állítja, hogy az egyik demonstrációján az IH 50-60 millió dollárt kapott a befektetőktől, és további 200 millió dollárt Kínától, miután egy magas rangú kínai tisztviselőket is bevontak. Ha ez igaz, akkor százmillió dollárnál jóval több a tét. Az Industrial Heat elutasította ezeket az állításokat, mint megalapozatlanokat, és határozottan védekezni kíván. Ami még fontosabb, azt állítja, hogy "több mint három évig dolgozott azon eredmények megerősítésén, amelyeket Rossi állítólag az E-Cat technológiájával ért el, de sikertelenül".

Az IH nem hiszi, hogy az E-Cat működni fog, és a New Energy Times sem lát okot kétségbe vonni. 2011 júniusában a kiadvány képviselője Olaszországba látogatott, interjút készített Rossival, és lefilmezte az E-Cat bemutatóját. Egy nappal később komoly aggályairól számolt be a hőteljesítmény mérésének módjával kapcsolatban. Hat nappal később az újságíró feltette videóját a YouTube-ra. Szakértők a világ minden tájáról küldtek neki elemzéseket, amelyek júliusban jelentek meg. Világossá vált, hogy ez álhír.

Kísérleti megerősítés

Számos kutatónak – Alekszandr Parkhomovnak az Oroszországi Népek Barátság Egyeteméről és a Martin Fleischmann Memorial Projectről (MFPM) – azonban sikerült reprodukálnia Rossi hideg fúzióját. Az MFPM-jelentés „Közel a szén-dioxid-korszak vége” címet viselte. Ennek a csodálatnak az oka a gamma-sugárzás kitörésének felfedezése volt, amely nem magyarázható másképp, mint egy termonukleáris reakció. A kutatók szerint Rossinak pontosan az van, amit mond.

Egy életképes, nyílt forráskódú hidegfúziós recept energia-aranylázat válthat ki. Alternatív módszereket találhatnak Rossi szabadalmainak megkerülésére, és távol tarthatják őt a több milliárd dolláros energiaüzlettől.

Így talán Rossi inkább elkerülné ezt a megerősítést.

A modern szupravezetőket alkalmazó innovatív projektek hamarosan lehetővé teszik a szabályozott termonukleáris fúzió megvalósítását, ahogy egyes optimisták mondják. Szakértők azonban azt jósolják, hogy a gyakorlati alkalmazás több évtizedet vesz igénybe.

Miért olyan nehéz?

A fúziós energiát potenciális forrásnak tekintik. Ez tiszta atomenergia. De mi ez, és miért olyan nehéz elérni? Először is meg kell értened a különbséget a klasszikus és a termonukleáris fúzió között.

Az atomhasadás során a radioaktív izotópok – az urán vagy a plutónium – felhasadnak, és más, erősen radioaktív izotópokká alakulnak, amelyeket aztán ártalmatlanítani kell vagy újra kell hasznosítani.

A fúzió a hidrogén két izotópjából – a deutériumból és a tríciumból – áll, amelyek egyetlen egésszé olvadnak össze, nem mérgező héliumot és egyetlen neutront képezve anélkül, hogy radioaktív hulladék keletkezne.

Vezérlési probléma

A Napban vagy a hidrogénbombában végbemenő reakciók termonukleáris fúzió, és a mérnökök hatalmas feladat előtt állnak – hogyan lehet irányítani ezt a folyamatot egy erőműben?

Ezen dolgoznak a tudósok az 1960-as évek óta. Egy másik kísérleti termonukleáris fúziós reaktor, a Wendelstein 7-X kezdte meg működését az észak-németországi Greifswald városában. Még nem szándékoznak reakciót létrehozni - ez csak egy speciális kialakítás, amelyet tesztelnek (tokamak helyett sztellarátor).

Magas energiájú plazma

Minden termonukleáris létesítménynek van egy közös jellemzője - gyűrű alakú. Azon az ötleten alapul, hogy erős elektromágneseket használnak egy erős elektromágneses mező létrehozására tórusz - egy felfújt kerékpár belső cső - formájában.

Ennek az elektromágneses mezőnek olyan sűrűnek kell lennie, hogy mikrohullámú sütőben egymillió Celsius fokra melegítve a plazma a gyűrű közepén jelenjen meg. Ezután meggyújtják, hogy megkezdődhessen a magfúzió.

A képességek bemutatása

Jelenleg két hasonló kísérlet folyik Európában. Az egyik a Wendelstein 7-X, amely nemrégiben készítette el első héliumplazmáját. A másik az ITER, egy hatalmas fúziós kísérleti létesítmény Dél-Franciaországban, amely még építés alatt áll, és 2023-ban áll majd üzembe.

Feltételezik, hogy valódi nukleáris reakciók fognak bekövetkezni az ITER-ben, bár csak rövid ideig, és 60 percnél biztosan nem hosszabb ideig. Ez a reaktor csak egy lépés a sok közül a magfúzió gyakorlati megvalósítása felé.

Fúziós reaktor: kisebb és erősebb

A közelmúltban több tervező új reaktortervet jelentett be. A Massachusetts Institute of Technology hallgatóinak egy csoportja, valamint a Lockheed Martin fegyvergyártó képviselői szerint a nukleáris fúziót az ITER-nél sokkal erősebb és kisebb létesítményekben lehet megvalósítani, és tízen belül készen állnak rá. évek.

Az új kialakítás ötlete, hogy az elektromágnesekben modern, magas hőmérsékletű szupravezetőket alkalmazzanak, amelyek folyékony nitrogénnel hűtve mutatják meg tulajdonságaikat, nem pedig a hagyományosakat, amelyek egy új, rugalmasabb technológiát igényelnek, amely teljesen megváltoztatja a mágnesek kialakítását. reaktor.

Klaus Hesch, a délnyugat-németországi Karlsruhe Institute of Technology technológiai felelőse szkeptikus. Támogatja az új, magas hőmérsékletű szupravezetők használatát az új reaktortervekhez. De szerinte nem elég a fizika törvényeit figyelembe véve számítógépen fejleszteni valamit. Figyelembe kell venni az ötlet gyakorlatba ültetése során felmerülő kihívásokat.

Tudományos-fantasztikus

Hesch szerint az MIT hallgatóinak modellje csak a projekt megvalósíthatóságát mutatja. De valójában nagyon sok tudományos-fantasztikus van benne. A projekt azt feltételezi, hogy a magfúzió súlyos technikai problémáit megoldották. De a modern tudománynak fogalma sincs, hogyan oldja meg ezeket.

Az egyik ilyen probléma az összecsukható orsók ötlete. Az MIT kialakításában az elektromágnesek szétszedhetők, hogy bejussanak a plazmát tartó gyűrűbe.

Ez nagyon hasznos lenne, mert lehetséges lenne a belső rendszerben lévő objektumok elérése és cseréje. De a valóságban a szupravezetők kerámia anyagból készülnek. Ezek közül több százat kell kifinomult módon összefonni a megfelelő mágneses tér kialakításához. És itt jön egy alapvetőbb nehézség: a köztük lévő kapcsolatok nem olyan egyszerűek, mint a rézkábelek közötti kapcsolatok. Senki sem gondolt olyan koncepciókra, amelyek segíthetnének az ilyen problémák megoldásában.

Túl meleg

A magas hőmérséklet is probléma. A fúziós plazma magjában a hőmérséklet eléri a 150 millió Celsius fokot. Ez az extrém hő a helyén marad – közvetlenül az ionizált gáz közepén. De még körülötte is nagyon meleg van - 500-700 fok a reaktorzónában, amely a fémcső belső rétege, amelyben a magfúzióhoz szükséges trícium „reprodukálódik”.

Van egy még nagyobb probléma - az úgynevezett teljesítmény. A rendszernek ez az a része, amelybe a felhasznált üzemanyag, főként hélium a szintézis folyamatából érkezik. Az első fém alkatrészeket, amelyekbe a forró gáz belép, "elterelőnek" nevezik. 2000 °C fölé is felmelegszik.

Terelő probléma

Annak érdekében, hogy az egység ellenálljon az ilyen hőmérsékleteknek, a mérnökök a régimódi izzólámpákban használt fém wolframot próbálják használni. A wolfram olvadáspontja körülbelül 3000 fok. De vannak más korlátozások is.

Ezt az ITER-ben meg lehet tenni, mert a fűtés nem történik folyamatosan. A reaktor várhatóan csak az idő 1-3%-ában fog működni. De ez nem választható egy olyan erőműnél, amelynek 24/7-ben kell működnie. És ha valaki azt állítja, hogy az ITER-rel azonos teljesítményű kisebb reaktort tud építeni, akkor nyugodtan mondhatja, hogy nincs megoldása az eltérítő problémára.

Erőmű néhány évtized után

Mindazonáltal a tudósok optimisták a termonukleáris reaktorok fejlesztését illetően, bár az nem lesz olyan gyors, mint azt egyes rajongók jósolják.

Az ITER-nek meg kell mutatnia, hogy a szabályozott fúzió valójában több energiát tud termelni, mint amennyit a plazma melegítésére fordítanának. A következő lépés egy teljesen új hibrid demonstrációs erőmű építése lesz, amely ténylegesen villamos energiát termel.

A mérnökök már dolgoznak a tervezésén. Le kell vonniuk a tanulságokat a tervek szerint 2023-ban induló ITER-ből. A tervezéshez, tervezéshez és kivitelezéshez szükséges idő miatt valószínűtlennek tűnik, hogy az első fúziós erőmű jóval korábban, mint a 21. század közepén kerüljön üzembe.

Cold Fusion Oroszország

2014-ben az E-Cat reaktor független tesztje arra a következtetésre jutott, hogy az eszköz átlagosan 2800 watt teljesítményt produkált 32 nap alatt, miközben 900 wattot fogyaszt. Ez több, mint amennyit bármely kémiai reakció felszabadíthat. Az eredmény vagy áttörésről szól a termonukleáris fúzióban, vagy egyenesen csalásról. A jelentés csalódást okozott a szkeptikusoknak, akik megkérdőjelezik, hogy a felülvizsgálat valóban független volt-e, és a vizsgálati eredmények esetleges meghamisítására utalnak. Mások hozzáláttak a „titkos összetevők” kiderítéséhez, amelyek lehetővé teszik Rossi fúzióját a technológia megismétlése érdekében.

Rossi csaló?

Andrea lenyűgöző. Egyedülálló angol nyelvű kiáltványokat ad ki a világnak weboldala, az előkelően Journal of Nuclear Physics megjegyzés rovatában. De korábbi sikertelen próbálkozásai között szerepelt egy olasz hulladék-üzemanyag-projekt és egy termoelektromos generátor. A Petroldragon, a hulladékból energiává alakító projekt részben kudarcot vallott, mert az illegális hulladéklerakást az olasz szervezett bűnözés ellenőrzi, és büntetőeljárást indított ellene a hulladékra vonatkozó előírások megsértése miatt. Létrehozott egy termoelektromos eszközt is az US Army Corps of Engineers számára, de a tesztelés során a kütyü a megadott teljesítménynek csak a töredékét produkálta.

Sokan nem bíznak Rossiban, és a New Energy Times főszerkesztője egyenesen bűnözőnek nevezte, aki mögött egy sor sikertelen energiaprojekt áll.

Független ellenőrzés

Rossi szerződést írt alá az amerikai Industrial Heat céggel egy 1 MW-os hidegfúziós erőmű egy éves titkos tesztjének elvégzésére. Az eszköz egy szállítókonténer volt, amelybe több tucat E-Cat volt. A kísérletet egy harmadik félnek kellett felügyelnie, aki meg tudta erősíteni, hogy valóban hő keletkezik. Rossi azt állítja, hogy az elmúlt év nagy részét gyakorlatilag egy konténerben élte és napi több mint 16 órán keresztül figyelte a műveleteket, hogy bebizonyítsa az E-Cat kereskedelmi életképességét.

A teszt márciusban ért véget. Rossi hívei izgatottan várták a megfigyelők jelentését, remélve, hogy hősüket felmentik. De végül pert indítottak.

Próba

A floridai bírósághoz benyújtott beadványában Rossi azt állítja, hogy a teszt sikeres volt, és egy független választottbíró megerősítette, hogy az E-Cat reaktor hatszor több energiát termelt, mint amennyit elfogyasztott. Azt is állította, hogy az Industrial Heat beleegyezett abba, hogy 100 millió USD-t – 11,5 millió USD-t előre – egy 24 órás próbaidőszak után (látszólag a licencjogokért, hogy a vállalat eladhassa a technológiát az Egyesült Államokban) és további 89 millió USD-t egy sikeres befejezése után. meghosszabbított próba 350 napon belül. Rossi azzal vádolta meg az IH-t, hogy „csalási tervet” működtet a szellemi tulajdon eltulajdonítására. Azzal is vádolta a céget, hogy hűtlenül használta fel az E-Cat reaktorokat, illegálisan másol innovatív technológiákat és termékeket, jellemzőket és terveket, és jogtalanul próbált meg szabadalmat szerezni szellemi tulajdonára.

Aranybánya

Rossi másutt azt állítja, hogy az egyik demonstrációján az IH 50-60 millió dollárt kapott a befektetőktől, és további 200 millió dollárt Kínától, miután egy magas rangú kínai tisztviselőket is bevontak. Ha ez igaz, akkor százmillió dollárnál jóval több a tét. Az Industrial Heat elutasította ezeket az állításokat, mint megalapozatlanokat, és határozottan védekezni kíván. Ami még fontosabb, azt állítja, hogy "több mint három évig dolgozott azon eredmények megerősítésén, amelyeket Rossi állítólag az E-Cat technológiájával ért el, de sikertelenül".

Az IH nem hiszi, hogy az E-Cat működni fog, és a New Energy Times sem lát okot kétségbe vonni. 2011 júniusában a kiadvány képviselője Olaszországba látogatott, interjút készített Rossival, és lefilmezte az E-Cat bemutatóját. Egy nappal később komoly aggályairól számolt be a hőteljesítmény mérésének módjával kapcsolatban. Hat nappal később az újságíró feltette videóját a YouTube-ra. Szakértők a világ minden tájáról küldtek neki elemzéseket, amelyek júliusban jelentek meg. Világossá vált, hogy ez álhír.

Kísérleti megerősítés

Számos kutatónak – Alekszandr Parkhomovnak az Oroszországi Népek Barátság Egyeteméről és a Martin Fleischmann Memorial Projectről (MFPM) – azonban sikerült reprodukálnia Rossi hideg fúzióját. Az MFPM-jelentés „Közel a szén-dioxid-korszak vége” címet viselte. Ennek a csodálatnak az oka egy olyan felfedezés volt, amelyet csak termonukleáris reakcióval lehet megmagyarázni. A kutatók szerint Rossinak pontosan az van, amit mond.

Egy életképes, nyílt forráskódú hidegfúziós recept energia-aranylázat válthat ki. Alternatív módszereket találhatnak Rossi szabadalmainak megkerülésére, és távol tarthatják őt a több milliárd dolláros energiaüzlettől.

Így talán Rossi inkább elkerülné ezt a megerősítést.

1

A tekintélyes külföldi szakértők abszolút bizalommal teli nyilatkozatai a termonukleáris reaktorokból végre beszerezhető energia küszöbön álló felhasználásáról, mégsem minden olyan optimista. A termonukleáris energia, amely látszólag annyira érthető és hozzáférhető, valójában még mindig messze van a széles körben elterjedt és széles körben elterjedt gyakorlati megvalósítástól. A közelmúltban rózsás üzenetek jelentek meg újra az interneten, arról biztosítva a nagyközönséget, hogy „gyakorlatilag nincs technikai akadálya egy fúziós reaktor közeljövőben történő létrehozásának”. De ez a bizalom már korábban is megvolt. Nagyon ígéretes és megoldható problémának tűnt. De több tucat év telt el, és a szekér, ahogy mondani szokás, még mindig ott van. A rendkívül hatékony, környezetbarát energiaforrás továbbra is kívül esik az emberiség ellenőrzésén. A korábbiakhoz hasonlóan ez is egy ígéretes kutatás-fejlesztési téma, ami egyszer egy sikeres projektben csúcsosodik ki – és akkor úgy érkezik majd hozzánk az energia, mint a bőségszaruból. De tény, hogy egy ilyen hosszú előrelépés, inkább az idő megjelölése, nagyon komolyan elgondolkodtat, és értékeli a jelenlegi helyzetet. Mi van, ha alábecsülünk néhány fontos tényezőt, és nem vesszük figyelembe egyetlen paraméter jelentőségét és szerepét sem. Hiszen még a Naprendszerben is van egy termonukleáris reaktor, amely nem lépett működésbe. Ez a Jupiter bolygó. A tömeg és a gravitációs összenyomás hiánya nem tette lehetővé, hogy az óriásbolygók képviselője elérje a szükséges teljesítményt, és a Naprendszer másik Napjává váljon. Kiderült, hogy a hagyományos nukleáris üzemanyaghoz hasonlóan a láncreakció létrejöttéhez szükséges kritikus tömeg, így ebben az esetben is vannak korlátozó paraméterek. És ha annak érdekében, hogy valamilyen módon megkerüljék a minimálisan szükséges tömegre vonatkozó korlátozásokat a hagyományos nukleáris töltés használatakor, az anyagot a robbanás során összenyomják, akkor termonukleáris létesítmények létrehozása esetén bizonyos nem szabványos megoldásokra is szükség van.

A probléma az, hogy a plazmát nemcsak megszerezni, hanem megtartani is kell. Stabilitásra van szükségünk a készülő termonukleáris reaktor működésében. De ez nagy probléma.

Természetesen senki sem fog vitatkozni a termonukleáris fúzió előnyeiről. Ez szinte korlátlan erőforrás az energiaszerzéshez. De az orosz ITER ügynökség igazgatója (a nemzetközi kísérleti termonukleáris reaktorról beszélünk) helyesen jegyezte meg, hogy több mint 10 évvel ezelőtt az USA és Anglia kapott energiát termonukleáris létesítményekből, de annak teljesítménye messze volt a befektetett teljesítménytől. A maximum még 70%-nál is kevesebb volt. A modern projekt (ITER) azonban a beruházáshoz képest tízszer nagyobb teljesítmény megszerzését jelenti. Ezért a kijelentések arról, hogy a projekt műszakilag bonyolult és kiigazításra kerül sor, valamint természetesen a reaktor indításának időpontja, és ennek következtében a beruházás megtérülése azoknak az államoknak, amelyek ebbe a fejlesztésbe fektettek be. , nagyon riasztóak.

Felmerül tehát a kérdés, mennyire indokolt az a kísérlet, hogy a természetes termonukleáris reaktorokban (csillagokban) a plazmát tartó erős gravitációt mágneses mezőkkel helyettesítsék – az emberi tervezés eredménye? A termonukleáris fúzió előnye - az energia felszabadulása milliószor nagyobb, mint például a hagyományos tüzelőanyag elégetésekor fellépő hőleadás - - ez egyúttal akadálya is a fűtőanyag sikeres megfékezésének. energia felszabadul. Amit egy kellő szintű gravitáció könnyen megold, az hihetetlenül nehéz feladat lesz a mérnökök és tudósok számára. Ezért olyan nehéz megosztani az optimizmust a termonukleáris energia közvetlen kilátásaival kapcsolatban. Sokkal nagyobb esély van egy természetes termonukleáris reaktor – a Nap – használatára. Ez az energia még legalább 5 milliárd évig kitart. És ennek köszönhetően működni fognak a fotocellák, hőelemek és még néhány gőzkazán is, amelyekhez lencsékkel vagy gömbtükrökkel melegítenék fel a vizet.

Bibliográfiai link

Silaev I.V., Radchenko T.I. TERMUNUKLEÁRIS FÚZIÓS TELEPÍTÉSEK LÉTREHOZÁSÁNAK PROBLÉMÁI // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2014. – 1. sz. – P. 37-38;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=4539 (hozzáférés dátuma: 2019.09.19.). Figyelmébe ajánljuk a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokat

A plazmafizika területe a csillagok palackozásának vágyából virágzott ki. Az elmúlt néhány évtizedben a terület számtalan irányba fejlődött, az asztrofizikától az űridőjáráson át a nanotechnológiáig.

Ahogy a plazmával kapcsolatos általános ismereteink nőttek, úgy nőtt az a képességünk is, hogy több mint egy másodpercig fenntartsuk a fúziós körülményeket. Az év elején egy új szupravezető fúziós reaktor Kínában 50 millió Celsius-fokon rekord 102 másodpercig volt képes befogadni a plazmát. A Wendelstein X-7 Stellarator, amely tavaly ősszel először repült Németországban, várhatóan meg tudja dönteni ezt a rekordot, és egyszerre akár 30 percig is megtartja a plazmát.

Az NSTX-U legutóbbi frissítése szerénynek tűnik ezekhez a szörnyekhez képest: a kísérlet immár öt másodpercig képes megtartani a plazmát egy helyett. De ez is egy fontos mérföldkő.

"Egy mindössze öt másodpercig tartó fúziós plazma létrehozása nem tűnik túl hosszú folyamatnak, de a plazma fizikájában az öt másodperc összehasonlítható az állandósult állapotú fizikával" - mondja Myers, utalva a plazma körülményeire. stabil. A végső cél az "égő plazma" stabil állapotának elérése, amely kis külső energiabevitel mellett képes önállóan végrehajtani a fúziót. Ezt még egyetlen kísérlet sem érte el.

Az NSTX-U lehetővé teszi a princetoni kutatók számára, hogy kitöltsenek néhány űrt a plazmafizikából most ismert dolgok és a között, hogy mi lesz szükséges egy olyan kísérleti üzem létrehozásához, amely képes az állandósult égés elérésére és tiszta elektromosság előállítására.

Egyrészt, hogy jobb szigetelőanyagokat találjunk, jobban meg kell értenünk, mi történik a fúziós plazma és a reaktor falai között. A Princeton vizsgálja annak lehetőségét, hogy a reaktorfalait (széngrafitból) folyékony lítiumból készült „falra” cserélje a hosszú távú korrózió csökkentése érdekében.

Ráadásul a tudósok úgy vélik, hogy ha a szintézis segít a globális felmelegedés elleni küzdelemben, sietniük kell. Az NSTX-U segít a fizikusoknak eldönteni, hogy folytatják-e a gömb alakú tokamak kialakításának fejlesztését. A legtöbb tokamak reaktor kevésbé alma alakú, és inkább fánk, fánk és tórusz alakú. A gömb alakú tórusz szokatlan alakja lehetővé teszi tekercseinek mágneses terének hatékonyabb kihasználását.

„Hosszú távon szeretnénk kitalálni, hogyan optimalizálhatjuk az egyik ilyen gép konfigurációját” – mondja Martin Greenwald, a Plazma- és Fúziós Tudományok Központjának társigazgatója. "Ehhez tudnod kell, hogy a gép teljesítménye hogyan függ a szabályozható dolgoktól, például az alaktól."

Myers utálja felmérni, milyen messze vagyunk a kereskedelmileg megvalósítható fúziós energiától, és érthető is. Végül is a több évtizedes lankadatlan optimizmus súlyosan rontotta a terület hírnevét, és megerősítette azt az elképzelést, hogy a fúzió egy álom. Minden finanszírozási vonzattal együtt.

Az MIT fúziós programjának jelentős csapásaként a szövetségek támogatást nyújtottak az Alcator C-Mid tokamak számára, amely a világ egyik legerősebb mágneses terét állítja elő, és a legmagasabb nyomáson demonstrálja a fúziós plazmát. A várható NSTX-U kutatások nagy része a folyamatos szövetségi támogatástól függ, amelyre Myers szerint "egy év van hátra".

Mindenkinek óvatosan kell költenie kutatási dollárját, és néhány fúziós program már most is hihetetlen összegeket égetett el. Vegyük például az ITER-t, egy hatalmas szupravezető fúziós reaktort, amely jelenleg Franciaországban épül. Amikor 2005-ben megkezdődött a nemzetközi együttműködés, 5 milliárd dolláros, 10 éves projektként jelentették be. Több év kudarc után az ár 40 milliárd dollárra emelkedett. A legoptimistább becslések szerint a létesítmény 2030-ra készül el.

És ahol az ITER úgy néz ki, mint egy daganat, amíg ki nem fogynak az erőforrásai, és megöli a gazdáját, az MIT lecsupaszított fúziós programja megmutatja, hogyan lehet ezt sokkal kisebb költségvetéssel megtenni. Tavaly nyáron az MIT végzős hallgatóiból álló csapat bemutatta az ARC terveit, egy olcsó fúziós reaktort, amely új, magas hőmérsékletű szupravezető anyagokat használva ugyanannyi energiát termelne, mint az ITER, csak sokkal kisebb eszközzel.

"A fúzió kihívása egy olyan műszaki út megtalálása, amely gazdaságilag vonzóvá teszi, amit a közeljövőben tervezünk" - mondja Greenwald, megjegyezve, hogy az ARC koncepcióját jelenleg az MIT Energy Initiative folytatja. "Úgy gondoljuk, hogy ha a fúzió megváltoztatja a globális felmelegedést, akkor gyorsabban kell haladnunk."

„A fúzió az egyik fő energiaforrásnak ígérkezik – alapvetően ez a végső célunk” – mondja Robert Rosner, a Chicagói Egyetem plazmafizikusa és az Energiapolitikai Intézet társalapítója. „Ugyanakkor van egy fontos kérdés: mennyit vagyunk hajlandók most költeni. Ha olyan mértékben csökkentjük a finanszírozást, hogy az okos gyerekek következő generációja egyáltalán nem akarja ezt csinálni, akkor lehet, hogy teljesen kiszállunk ebből az üzletből."