Masalah kontrol fusi termonuklir (TF)

Para peneliti dari semua negara maju menggantungkan harapan mereka untuk mengatasi krisis energi yang akan datang pada reaksi termonuklir yang terkendali. Reaksi ini - sintesis helium dari deuterium dan tritium - telah terjadi di Matahari selama jutaan tahun, dan dalam kondisi terestrial mereka telah mencoba menerapkannya selama lima puluh tahun dalam instalasi laser, tokamak, dan stellarator yang raksasa dan sangat mahal. Namun, ada cara lain untuk mengatasi masalah sulit ini, dan alih-alih menggunakan tokamak yang besar, kemungkinan besar akan dimungkinkan untuk menggunakan penumbuk yang cukup kompak dan murah - akselerator berkas bertabrakan - untuk melakukan fusi termonuklir.

Tokamak membutuhkan litium dan deuterium dalam jumlah yang sangat kecil untuk beroperasi. Misalnya, sebuah reaktor dengan daya listrik 1 GW membakar sekitar 100 kg deuterium dan 300 kg litium per tahun. Jika kita asumsikan semua pembangkit listrik fusi akan menghasilkan 10 triliun. kWh listrik per tahun, yaitu jumlah yang sama dengan yang dihasilkan semua pembangkit listrik di bumi saat ini, maka cadangan deuterium dan litium dunia akan cukup untuk memasok energi bagi umat manusia selama jutaan tahun.

Selain fusi deuterium dan litium, fusi matahari murni juga dimungkinkan jika dua atom deuterium bergabung. Jika reaksi ini dikuasai, permasalahan energi akan teratasi dengan segera dan selamanya.

Dalam salah satu varian fusi termonuklir terkendali yang diketahui, reaksi termonuklir tidak dapat memasuki mode peningkatan daya yang tidak terkendali, oleh karena itu, reaktor tersebut pada dasarnya tidak aman.

Ciri khas fusi adalah keamanan radiasinya yang hampir lengkap. Para ahli mengatakan bahwa pembangkit listrik fusi dengan keluaran termal 1 GW setara dalam hal bahaya radiasi dengan reaktor fisi uranium 1 KW - reaktor riset universitas pada umumnya. Keadaan ini dalam banyak hal merupakan faktor penentu yang menyebabkan perhatian pemerintah negara-negara terkemuka terhadap energi termonuklir dengan kerjasama internasional yang erat di bidang ini. Sebuah program internasional khusus telah diciptakan untuk menyelamatkan umat manusia dari krisis energi yang akan datang dalam waktu dekat.

Hingga awal tahun 1990-an, belum ada pembicaraan mengenai kerjasama apapun di bidang fusi. Semua upaya kedua negara adidaya ditujukan untuk menciptakan senjata termonuklir yang semakin kuat, dan masalah energi dianggap sebagai “produk sampingan”. Namun demikian, pada tahun 1954 di Uni Soviet, di bawah kepemimpinan Leontovich, Tokamak pertama dibangun di Institut Energi Atom. Peningkatan kekuatan reaksi termonuklir pada pertengahan tahun 1960-an memungkinkan untuk secara serius “mendorong” masalah fusi termonuklir terkendali.

Tragedi Chernobyl, banyak kecelakaan di reaktor nuklir militer, baik di Rusia dan Amerika Serikat, dan, yang paling penting, perubahan radikal dalam situasi politik umum di dunia menyebabkan fakta bahwa pada tahun 1998, dengan partisipasi Rusia, Rusia Amerika Serikat, negara-negara Eropa dan Jepang, Desain rekayasa reaktor ITER Tokamak, yang dirancang untuk pembakaran termonuklir jangka panjang dari campuran deuterium dan litium, telah selesai. Program ITER senilai $5 miliar menyediakan konstruksi pada tahun 2010-2015. Tokamak eksperimental dengan kapasitas 1 GW, dan pada tahun 2030-2035 direncanakan akan menyelesaikan pembangunan reaktor fusi demonstrasi pertama di dunia yang mampu menghasilkan listrik, sehingga menyelamatkan kita dari masalah “pasokan”.

Dari segi fisik, masalahnya dirumuskan secara sederhana. Untuk melaksanakan reaksi fusi nuklir yang berkelanjutan, dua kondisi perlu dan cukup dipenuhi.

• 1. Energi inti yang terlibat dalam reaksi minimal harus 10 keV. Agar fusi nuklir dapat terjadi, inti atom yang ikut serta dalam reaksi harus jatuh ke dalam medan gaya nuklir yang jari-jarinya 10 -12 -10 -13 cm.Namun, inti atom mempunyai muatan listrik positif, dan muatan sejenis akan tolak-menolak. . Pada batas aksi gaya nuklir, energi tolakan Coulomb berada pada kisaran 10 keV. Untuk mengatasi penghalang ini, inti pada tumbukan harus memiliki energi kinetik setidaknya tidak kurang dari nilai ini.
• 2. Hasil kali konsentrasi inti-inti yang bereaksi dan waktu retensi selama inti-inti tersebut mempertahankan energi yang ditentukan harus paling sedikit 10 14 cm -3. Kondisi ini - yang disebut kriteria Lawson - menentukan batas manfaat energik dari suatu reaksi. Agar energi yang dilepaskan dalam reaksi fusi setidaknya menutupi biaya energi untuk memulai reaksi, inti atom harus mengalami banyak tumbukan. Pada setiap tumbukan yang terjadi reaksi fusi antara deuterium (D) dan tritium (T), energi sebesar 17,6 MeV dilepaskan, yaitu kira-kira 3 · 10 -12 J. Jika, misalnya, energi 10 MJ dihabiskan untuk penyalaan, maka reaksi tidak akan menguntungkan jika paling sedikit 3 10 18 pasangan D-T ikut serta di dalamnya. Dan untuk ini, plasma berenergi tinggi yang cukup padat perlu disimpan dalam reaktor dalam waktu yang cukup lama. Kondisi ini dinyatakan dengan kriteria Lawson.

Jika kedua persyaratan dapat dipenuhi secara bersamaan, masalah fusi termonuklir terkendali akan terpecahkan.

Secara skematis, reaktor termonuklir dapat direpresentasikan sebagai semacam “kotak hitam” di mana bahan bakar (deuterium dan tritium) dan energi E1 dimasukkan untuk memanaskannya. Produk reaksi keluar dari “kotak” - partikel a, neutron dan energi E2 yang dilepaskan selama fusi, yang harus lebih besar dari energi yang dikeluarkan E1.

Namun teknis pelaksanaan permasalahan fisik ini menghadapi kesulitan yang sangat besar. Bagaimanapun, energi 10 keV sama dengan suhu 100 juta derajat. Suatu zat hanya dapat disimpan pada suhu ini selama sepersekian detik dalam ruang hampa, mengisolasinya dari dinding instalasi.

Saat ini, solusi untuk masalah fusi terkontrol sedang dikembangkan dalam dua arah utama: kurungan magnetik plasma (tokamaks, stellarator, dll.) dan kurungan inersia (fusi laser).

Fusi laser menggunakan metode ledakan mikro termonuklir yang dipicu oleh pulsa laser yang kuat telah berkembang paling intensif dalam beberapa tahun terakhir. Di sini, kemajuan besar telah dicapai dalam teknologi konvergensi sinar, injeksi kapsul bahan bakar, diagnostik plasma, dll. Ini hanya masalah kecil - diperlukan sistem laser yang memiliki parameter yang diperlukan dan dengan energi pulsa 1- 10MJ. Namun hal tersebut saat ini belum ada, dan oleh karena itu, tidak ada alasan nyata untuk memprediksi keberhasilan karya-karya ini.

Pengurungan magnetik bermuara pada upaya untuk mendapatkan pembakaran plasma kuasi-stasioner. Metode-metode ini mempunyai sejarah hampir setengah abad. Melalui berbagai penelitian eksperimental, ditemukan bahwa tokamak memiliki parameter optimal - instalasi di mana ruang kerja berbentuk seperti roda kemudi. Di Tokamaks kami bisa mendapatkan parameter plasma termonuklir yang paling mendekati. Namun di sini perlu diperhatikan sebuah fitur kecil. Hampir semua kesuksesan dicapai dengan meningkatkan ukurannya. Faktanya teori tokamaks menyatakan: waktu pengurungan plasma berbanding lurus dengan kuat medan magnet dan kuadrat ukuran instalasi. Karena batas kekuatan medan magnet hampir tercapai, satu-satunya cara yang tersisa adalah memperbesar ukurannya. Selama keberadaan tokamak, diameternya bertambah dari 2 menjadi 20 meter. Tokamak dengan peralatan tambahan adalah keseluruhan perusahaan yang bernilai ratusan juta bahkan miliaran dolar. Pembangunan tokamak berikutnya memakan waktu beberapa tahun, dan setelah serangkaian percobaan, kesimpulannya sebagai berikut: diperlukan pemasangan dengan ukuran yang lebih besar. Saat ini, proyek internasional “ITER” sedang dilaksanakan, bernilai lebih dari $10 miliar. Namun, terdapat keraguan kuat bahwa struktur raksasa ini akan mampu memberikan keluaran energi positif.

Ciri yang sangat penting dari pekerjaan fusi termonuklir terkendali adalah bahwa proyek apa pun, terlepas dari metode pengurungan plasma yang diusulkan, saat ini bernilai miliaran dolar. Instalasi berukuran kecil dan berbiaya lebih rendah sudah lama kehabisan tenaga. Di seluruh dunia, hampir 100 ribu orang sedang mengerjakan masalah sintesis; ilmuwan terkemuka, insinyur dan perancang berpengalaman sedang mencari solusinya. Sama sekali tidak ada alasan untuk mengatakan bahwa ada kesalahan yang dibuat selama pengambilan keputusan. Dan sebagai hasil penelitian bertahun-tahun, seluruh pasukan ilmuwan ini sampai pada kesimpulan yang jelas: pemecahan masalah sintesis terkontrol hanya mungkin dilakukan dengan meningkatkan ukuran instalasi dengan biaya yang sangat besar untuk pembangunannya.

Kami dapat memberikan contoh yang sangat menarik dari proyek yang sangat nyata untuk memecahkan suatu masalah. Diusulkan untuk mengisi setengah ketel baja berukuran beberapa kilometer kubik dengan air dan memanaskannya dengan ledakan muatan termonuklir. Kami tidak akan mengambil kebebasan untuk menilai kelayakan dan dampak lingkungan dari pelaksanaan proyek semacam itu. Hanya saja contoh ini cukup jelas menunjukkan skala pencarian cara alternatif pemanfaatan energi termonuklir.

Saat ini, pandangan tentang fusi termonuklir terkendali sangat kontradiktif. Di satu sisi, praktis tidak ada alternatif yang setara; sejumlah besar uang telah dihabiskan untuk menyelesaikan masalah dan tidak mungkin untuk mundur. Di sisi lain, setiap langkah baru menimbulkan biaya yang semakin besar. Banyak negara harus meninggalkan penelitian lebih lanjut karena biayanya yang sangat mahal. Bahkan orang-orang yang paling optimis sekalipun memperkirakan bahwa masalah ini mungkin tidak akan terselesaikan hingga pertengahan abad mendatang. Namun pada saat itu, hampir seluruh cadangan minyak dan gas di bumi akan terbakar dan oleh karena itu umat manusia akan menghadapi krisis bahan mentah yang parah. Bagaimana jika solusinya masih belum ditemukan?...

Namun apakah prospeknya benar-benar suram dan apakah umat manusia harus mengeluarkan biaya yang sangat besar untuk menghindarinya? Mungkin ada solusi yang lebih murah dan mudah diakses?

Ada cara seperti itu. Dan alam telah mendorongnya lebih dari sekali. Bahkan pada awal penelitian termonuklir, apa yang disebut "efek jepit" ditemukan - kompresi kolom plasma oleh medan magnet dari arus pelepasan. Efek tersebut menyebabkan lepasnya neutron yang merupakan tanda terjadinya reaksi fusi. Ada banyak kegembiraan; solusi cepat untuk masalah sintesis diharapkan. Momen ini digambarkan dengan sangat emosional dalam film terkenal saat itu, “Sembilan Hari Satu Tahun”. Namun kegembiraan dengan cepat berubah menjadi kekecewaan: ternyata sumber emisi neutron bukanlah reaksi di seluruh volume kolom plasma, melainkan kelompok kecil deuteron cepat (inti deuterium). Ketika dipercepat oleh medan listrik yang timbul dalam plasma selama ketidakstabilan yang kuat, deuteron menerima energi yang secara signifikan melebihi energi partikel plasma lainnya dan memasuki reaksi fusi dengan pelepasan neutron. Fisikawan sangat tidak menyukai “pemisahan dari tim” ini; neutron yang dihasilkan disebut “salah”, dan arah pencarian ini ditinggalkan. Tapi reaksi sintesis sedang berlangsung!

Contoh lain dari masa lalu. Banyak orang mengingat dengan baik pesan sensasional tentang “fusi termonuklir dingin”. Namun, segera menjadi jelas bahwa efek yang ditemukan oleh M. Fleischmann dan S. Pons, dan secara independen oleh S. Jones, sangat lemah dan tidak dapat digunakan untuk menghasilkan energi. Penjelasan yang paling mungkin untuk efek yang ditemukan ini adalah apa yang disebut “model akselerator”: reaksi fusi terjadi sebagai akibat percepatan deuteron oleh medan listrik kuat yang terjadi ketika paladium retak. Deuteron yang dipercepat lagi!

Reaksi fusi nuklir pertama dilakukan dengan membombardir inti nitrogen dengan partikel b yang cepat. Inti unsur transuranium diperoleh dengan membombardir inti unsur yang diketahui dengan partikel yang dipercepat.

Cara reaksi nuklir dilakukan dengan akselerator benar-benar alami dan tidak ada yang meragukannya. Tingkat energi proton yang dipercepat sudah diukur dalam ratusan gigaelektronvolt. Untuk teknologi seperti itu, reaksi sintesis deuterium - tritium atau deuterium - deuterium dengan energi penghalang Coulomb 10 keV tidaklah sulit sama sekali. Namun, kemungkinan melakukan reaksi fusi nuklir menggunakan tumbukan inti deuterium dan tritium yang dipercepat belum diteliti. Dan ada alasan yang sangat signifikan untuk hal ini.

Faktanya adalah bahwa tujuan utama penelitian termonuklir adalah untuk memperoleh reaksi intens dengan pelepasan sejumlah besar energi, dan dalam akselerator, reaksi nuklir terjadi hampir secara individual. Hal utama di sini bukanlah jumlah reaksi, tetapi fakta terjadinya. Rendahnya intensitas reaksi nuklir dalam akselerator ditentukan oleh fakta bahwa jumlah partikel dalam berkas yang dipercepat relatif kecil dan, karenanya, konsentrasinya rendah. Tentu saja, penggunaan langsung teknologi akselerator modern untuk memecahkan masalah fusi terkendali tidak ada gunanya. Baginya, tugas meningkatkan konsentrasi partikel dalam berkas sudah ditetapkan, tetapi bukan sebagai tugas utama; di sini tugas utamanya adalah mencapai energi partikel maksimum.

Mari kita coba merumuskan masalahnya sedikit berbeda? Mengembangkan dan membuat akselerator menggunakan berkas tumbukan dengan energi ion deuterium dan tritium yang dipercepat (deuteron, triton) beberapa ratus kiloelektronvolt, ketika reaksi fusi kemungkinan besar akan terjadi, dan pada kepadatan partikel dalam berkas 10 14 cm - 3, bila intensitasnya cukup tinggi untuk penggunaan praktis. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, masalah ini dapat diselesaikan dengan cukup cepat dengan menggunakan akselerator kecil. Perhitungan menunjukkan bahwa untuk mendapatkan kerapatan ion yang dibutuhkan, arus dalam akselerator harus beberapa puluh ampere. Akselerator ion arus tinggi yang ada saat ini memungkinkan diperolehnya arus hingga 10 6 A pada energi ion hingga 10 6 eV. Tugas yang tersisa adalah memuat balok dengan parameter seperti itu. Namun masalah ini juga ada solusinya. Dalam akselerator sinar bertabrakan modern, waktu pengurungan diukur dalam jam! Anda juga dapat mencoba membangun reaktor di mana tumbukan berkas akan bersifat periodik-pulsa. Tumbukan balok dalam hal ini akan berdurasi sekitar 10 -7 -10 -8 detik, dan hanya perlu “ditahan” selama waktu tersebut. Tumbukan dapat berulang dengan frekuensi 10 7 -10 8 Hz, yang berarti reaksi pembakaran hampir terus menerus.

Perbedaan paling penting antara metode sinar bertabrakan dan pengurungan magnetik adalah bahwa ukuran akselerator tidak memainkan peran mendasar dalam mencapai kondisi fusi. Ukuran minimum pengaturan eksperimental hanya akan ditentukan oleh ukuran sumber ion dengan energi yang dibutuhkan. Dan jumlahnya kecil: sumber ion beberapa ratus kiloelektronvolt, digunakan dalam industri (misalnya, untuk implantasi ion semikonduktor), menempati area tidak lebih dari 10 m2 dan berharga beberapa ribu dolar. Dalam eksperimen fusi nuklir “nol”, dimensi penumbuk (volume tempat tumbukan sinar) bisa sangat kecil. Misalnya, dengan panjang 2 cm dan diameter 0,4 cm, diharapkan pelepasan panas sebesar 25 W, yaitu daya spesifik instalasi adalah 10 8 W/m 3 (kira-kira sama dengan yaitu mesin pembakaran internal). Mencapai parameter tersebut berarti solusi fisik terhadap masalah fusi termonuklir terkendali. Mendapatkan kapasitas yang dibutuhkan hanyalah masalah teknis. Volume kerja reaktor, misalnya, dapat menampung jumlah penumbuk yang diperlukan - “batang bahan bakar termonuklir”, elemen bahan bakar.

Usulan serupa telah berulang kali diungkapkan dalam literatur ilmiah, namun sayangnya, hal tersebut tidak pernah sampai pada titik penelitian. Sementara itu, metode ini melibatkan uji eksperimental sederhana, dan dilakukan di laboratorium kecil dan murah.

Banyak masalah fisik dan teknis dari eksperimen semacam itu telah terpecahkan. Perkiraan menunjukkan bahwa biaya pekerjaan akan 10-20 ribu kali lebih murah dibandingkan penelitian lain di bidang ini. Dan jika berhasil, terbuka kemungkinan solusi yang jauh lebih sederhana terhadap masalah fusi termonuklir terkendali daripada yang dijanjikan oleh semua bidang yang sedang dikembangkan.

9 Juli 2016

Proyek inovatif yang menggunakan superkonduktor modern akan segera memungkinkan penerapan fusi termonuklir terkendali, seperti yang dikatakan beberapa orang yang optimis. Namun para ahli memperkirakan bahwa penerapan praktisnya akan memakan waktu beberapa dekade.

Mengapa begitu sulit?

Energi fusi dianggap sebagai sumber energi masa depan yang potensial. Ini adalah energi murni atom. Tapi apa itu dan mengapa hal itu begitu sulit untuk dicapai? Pertama, Anda perlu memahami perbedaan antara fisi nuklir klasik dan fusi termonuklir.

Fisi atom adalah proses di mana isotop radioaktif - uranium atau plutonium - dipecah dan diubah menjadi isotop radioaktif tinggi lainnya, yang kemudian harus dibuang atau didaur ulang.

Reaksi fusi termonuklir adalah ketika dua isotop hidrogen - deuterium dan tritium - digabungkan menjadi satu kesatuan, membentuk helium tidak beracun dan satu neutron, tanpa menghasilkan limbah radioaktif.

Masalah kontrol

Reaksi yang terjadi di Matahari atau bom hidrogen adalah fusi termonuklir, dan para insinyur dihadapkan pada tugas besar - bagaimana mengendalikan proses ini di pembangkit listrik?

Ini adalah sesuatu yang telah dikerjakan oleh para ilmuwan sejak tahun 1960an. Reaktor fusi termonuklir eksperimental lainnya yang disebut Wendelstein 7-X mulai beroperasi di kota Greifswald, Jerman utara. Ini belum dimaksudkan untuk menciptakan reaksi - ini hanya desain khusus yang sedang diuji (stellarator bukan tokamak).

Plasma Energi Tinggi

Semua instalasi termonuklir memiliki ciri yang sama - bentuknya berbentuk cincin. Hal ini didasarkan pada gagasan menggunakan elektromagnet yang kuat untuk menciptakan medan elektromagnetik yang kuat dalam bentuk torus - ban dalam sepeda yang menggembung.

Medan elektromagnetik ini harus sangat padat sehingga ketika dipanaskan dalam oven microwave hingga satu juta derajat Celcius, plasma akan muncul di tengah-tengah cincin. Kemudian dinyalakan sehingga fusi nuklir dapat dimulai.

Demonstrasi kemampuan

Dua eksperimen serupa sedang dilakukan di Eropa. Salah satunya adalah Wendelstein 7-X yang baru-baru ini menghasilkan plasma helium pertamanya. Yang lainnya adalah ITER, fasilitas eksperimental fusi besar di selatan Perancis yang masih dalam tahap pembangunan dan akan siap dimulai pada tahun 2023.

Diasumsikan reaksi nuklir sesungguhnya akan terjadi di ITER, meski hanya dalam waktu singkat dan tentunya tidak lebih dari 60 menit. Reaktor ini hanyalah salah satu dari banyak langkah menuju fusi nuklir yang praktis.

Reaktor fusi: lebih kecil dan lebih bertenaga

Baru-baru ini, beberapa desainer telah mengumumkan desain reaktor baru. Menurut sekelompok mahasiswa dari Massachusetts Institute of Technology, serta perwakilan dari produsen senjata Lockheed Martin, fusi nuklir dapat dicapai di fasilitas yang jauh lebih kuat dan lebih kecil dari ITER, dan mereka siap melakukannya dalam waktu sepuluh tahun. bertahun-tahun.

Ide desain baru ini adalah dengan menggunakan superkonduktor suhu tinggi modern dalam elektromagnet, yang menunjukkan sifat-sifatnya ketika didinginkan dengan nitrogen cair, dibandingkan superkonduktor konvensional, yang membutuhkan helium cair. Teknologi baru yang lebih fleksibel akan mengubah desain reaktor sepenuhnya.

Klaus Hesch, yang bertanggung jawab atas teknologi fusi nuklir di Institut Teknologi Karlsruhe di barat daya Jerman, merasa skeptis. Ini mendukung penggunaan superkonduktor suhu tinggi baru untuk desain reaktor baru. Namun, menurutnya, mengembangkan sesuatu di komputer dengan memperhatikan hukum fisika saja tidak cukup. Penting untuk mempertimbangkan tantangan yang muncul saat menerapkan ide.

Fiksi ilmiah

Menurut Hesch, model mahasiswa MIT hanya menunjukkan kelayakan proyek. Namun nyatanya banyak sekali fiksi ilmiah di dalamnya. Proyek ini mengasumsikan bahwa masalah teknis serius dari fusi nuklir telah terpecahkan. Namun ilmu pengetahuan modern tidak tahu bagaimana menyelesaikannya.

Salah satu masalah tersebut adalah gagasan tentang gulungan yang dapat dilipat. Dalam desain MIT, elektromagnet dapat dibongkar untuk masuk ke dalam cincin yang menahan plasma.

Ini akan sangat berguna karena memungkinkan untuk mengakses dan mengganti objek di sistem internal. Namun kenyataannya superkonduktor terbuat dari bahan keramik. Ratusan di antaranya harus terjalin secara canggih untuk membentuk medan magnet yang benar. Dan inilah kesulitan yang lebih mendasar: sambungan antar kabel tidak sesederhana sambungan antar kabel tembaga. Belum ada seorang pun yang memikirkan konsep yang dapat membantu memecahkan masalah seperti itu.

Terlalu panas

Suhu tinggi juga menjadi masalah. Suhu inti plasma fusi akan mencapai sekitar 150 juta derajat Celcius. Panas ekstrem ini tetap berada di tempatnya – tepat di tengah-tengah gas yang terionisasi. Tetapi bahkan di sekitarnya masih sangat panas - dari 500 hingga 700 derajat di zona reaktor, yang merupakan lapisan dalam tabung logam tempat tritium yang diperlukan untuk terjadinya fusi nuklir akan “direproduksi”.

Reaktor fusi memiliki masalah yang lebih besar lagi – yang disebut pelepasan daya. Ini adalah bagian dari sistem dimana bahan bakar bekas, terutama helium, berasal dari proses sintesis. Komponen logam pertama yang masuknya gas panas disebut "divertor". Suhunya bisa mencapai lebih dari 2000 °C.

Masalah pengalih

Untuk membantu unit menahan suhu seperti itu, para insinyur mencoba menggunakan logam tungsten yang digunakan pada bola lampu pijar kuno. Titik leleh tungsten adalah sekitar 3000 derajat. Tapi ada batasan lain.

Hal ini dapat dilakukan di ITER karena pemanasan tidak terjadi terus-menerus. Reaktor diperkirakan hanya beroperasi 1-3% saja. Namun hal ini bukanlah pilihan bagi pembangkit listrik yang harus beroperasi 24/7. Dan, jika seseorang mengaku mampu membangun reaktor yang lebih kecil dengan kekuatan yang sama dengan ITER, dapat dikatakan bahwa mereka tidak memiliki solusi untuk masalah pengalih.

Pembangkit listrik setelah beberapa dekade

Meski demikian, para ilmuwan optimis dengan perkembangan reaktor termonuklir, meski tidak akan secepat prediksi sebagian peminat.

ITER harus menunjukkan bahwa fusi terkontrol sebenarnya dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dikeluarkan untuk memanaskan plasma. Langkah selanjutnya adalah membangun pembangkit listrik demonstrasi hibrida baru yang benar-benar menghasilkan listrik.

Para insinyur sudah mengerjakan desainnya. Mereka perlu mengambil pelajaran dari ITER, yang dijadwalkan diluncurkan pada tahun 2023. Mengingat waktu yang diperlukan untuk desain, perencanaan, dan konstruksi, tampaknya pembangkit listrik fusi pertama tidak akan beroperasi lebih awal dari pertengahan abad ke-21.

Fusi Dingin Rusia

Pada tahun 2014, pengujian independen terhadap reaktor E-Cat menyimpulkan bahwa perangkat tersebut menghasilkan keluaran daya rata-rata 2.800 watt selama periode 32 hari dan mengonsumsi 900 watt. Ini lebih dari yang bisa dilepaskan oleh reaksi kimia apa pun. Hasilnya menunjukkan adanya terobosan dalam fusi termonuklir atau penipuan langsung. Laporan tersebut mengecewakan pihak yang skeptis, yang mempertanyakan apakah tinjauan tersebut benar-benar independen dan menyarankan kemungkinan pemalsuan hasil tes. Yang lain mulai mencari tahu "bahan rahasia" yang memungkinkan fusi Rossi untuk meniru teknologi tersebut.

Apakah Rossi penipu?

Andrea sangat mengesankan. Dia mengeluarkan proklamasi kepada dunia dalam bahasa Inggris yang unik di bagian komentar di situsnya, yang disebut Jurnal Fisika Nuklir. Namun usahanya yang gagal sebelumnya mencakup proyek limbah menjadi bahan bakar di Italia dan generator termoelektrik. Petroldragon, sebuah proyek limbah menjadi energi, telah gagal sebagian karena pembuangan limbah ilegal dikendalikan oleh kejahatan terorganisir Italia, yang telah mengajukan tuntutan pidana terhadap mereka karena melanggar peraturan limbah. Dia juga menciptakan perangkat termoelektrik untuk Korps Insinyur Angkatan Darat AS, namun selama pengujian gadget tersebut hanya menghasilkan sebagian kecil dari daya yang disebutkan.

Banyak yang tidak mempercayai Rossi, dan pemimpin redaksi New Energy Times secara langsung menyebutnya sebagai penjahat dengan serangkaian proyek energi yang gagal di belakangnya.

Verifikasi independen

Rossi menandatangani kontrak dengan perusahaan Amerika Industrial Heat untuk melakukan uji rahasia pembangkit fusi dingin 1 MW secara rahasia selama setahun. Perangkat itu adalah sebuah kontainer pengiriman yang berisi puluhan E-Cat. Eksperimen tersebut harus diawasi oleh pihak ketiga yang dapat memastikan bahwa panas memang dihasilkan. Rossi mengklaim telah menghabiskan sebagian besar tahun terakhirnya dengan tinggal di dalam kontainer dan mengamati pengoperasian selama lebih dari 16 jam sehari untuk membuktikan kelayakan komersial E-Cat.

Tes berakhir pada bulan Maret. Para pendukung Rossi sangat menantikan laporan para pengamat, berharap pahlawan mereka dibebaskan. Namun mereka akhirnya mendapatkan gugatan.

Uji coba

Dalam pengajuannya ke pengadilan Florida, Rossi mengatakan pengujian tersebut berhasil dan arbiter independen mengonfirmasi bahwa reaktor E-Cat menghasilkan energi enam kali lebih banyak daripada yang dikonsumsi. Dia juga mengklaim bahwa Industrial Heat setuju untuk membayarnya US$100 juta - US$11,5 juta di muka setelah uji coba 24 jam (seolah-olah untuk hak lisensi sehingga perusahaan dapat menjual teknologinya di AS) dan US$89 juta lagi setelah berhasil menyelesaikan proyek. uji coba diperpanjang dalam waktu 350 hari. Rossi menuduh IH menjalankan “skema penipuan” untuk mencuri kekayaan intelektualnya. Dia juga menuduh perusahaan tersebut menyalahgunakan reaktor E-Cat, secara ilegal menyalin teknologi dan produk inovatif, fungsi dan desain, dan secara tidak patut berupaya mendapatkan paten atas kekayaan intelektualnya.

Tambang emas

Di tempat lain, Rossi mengklaim bahwa dalam salah satu demonstrasinya, IH menerima $50-60 juta dari investor dan $200 juta lainnya dari Tiongkok setelah peragaan ulang yang melibatkan pejabat senior Tiongkok. Jika ini benar, maka ada lebih dari seratus juta dolar yang dipertaruhkan. Industrial Heat telah menolak klaim ini karena dianggap tidak berdasar dan bermaksud untuk mempertahankan diri dengan sekuat tenaga. Lebih penting lagi, dia mengklaim bahwa dia "bekerja selama lebih dari tiga tahun untuk memastikan hasil yang diduga dicapai Rossi dengan teknologi E-Catnya, namun tidak membuahkan hasil."

IH tidak percaya E-Cat akan berhasil, dan New Energy Times tidak melihat alasan untuk meragukannya. Pada bulan Juni 2011, perwakilan dari publikasi tersebut mengunjungi Italia, mewawancarai Rossi dan memfilmkan demonstrasi E-Cat miliknya. Sehari kemudian, dia melaporkan kekhawatiran serius tentang cara pengukuran tenaga panas. Enam hari kemudian, jurnalis tersebut memposting videonya di YouTube. Para ahli dari seluruh dunia mengiriminya analisis yang diterbitkan pada bulan Juli. Jelas sekali bahwa ini adalah tipuan.

Konfirmasi eksperimental

Namun sejumlah peneliti - Alexander Parkhomov dari Peoples' Friendship University of Russia dan Martin Fleischmann Memorial Project (MFPM) - berhasil mereproduksi fusi dingin Rossi. Laporan MFPM diberi judul “Akhir Era Karbon Sudah Dekat.” Alasan kekaguman tersebut adalah ditemukannya semburan radiasi gamma, yang tidak dapat dijelaskan kecuali melalui reaksi termonuklir. Menurut peneliti, Rossi benar-benar mengatakan apa yang dia katakan.

Resep fusi dingin sumber terbuka yang layak dapat memicu demam emas energi. Metode alternatif dapat ditemukan untuk menghindari hak paten Rossi dan menjauhkannya dari bisnis energi bernilai miliaran dolar.

Jadi mungkin Rossi lebih memilih menghindari konfirmasi tersebut.

Proyek inovatif yang menggunakan superkonduktor modern akan segera memungkinkan penerapan fusi termonuklir terkendali, seperti yang dikatakan beberapa orang yang optimis. Namun para ahli memperkirakan bahwa penerapan praktisnya akan memakan waktu beberapa dekade.

Mengapa begitu sulit?

Energi fusi dianggap sebagai sumber potensial, yaitu energi atom murni. Tapi apa itu dan mengapa hal itu begitu sulit untuk dicapai? Pertama, Anda perlu memahami perbedaan antara fusi klasik dan termonuklir.

Fisi atom adalah proses di mana isotop radioaktif - uranium atau plutonium - dipecah dan diubah menjadi isotop radioaktif tinggi lainnya, yang kemudian harus dibuang atau didaur ulang.

Fusi terdiri dari dua isotop hidrogen - deuterium dan tritium - yang bergabung menjadi satu kesatuan, membentuk helium tidak beracun dan satu neutron, tanpa menghasilkan limbah radioaktif.

Masalah kontrol

Reaksi yang terjadi di Matahari atau bom hidrogen adalah fusi termonuklir, dan para insinyur dihadapkan pada tugas besar - bagaimana mengendalikan proses ini di pembangkit listrik?

Ini adalah sesuatu yang telah dikerjakan oleh para ilmuwan sejak tahun 1960an. Reaktor fusi termonuklir eksperimental lainnya yang disebut Wendelstein 7-X mulai beroperasi di kota Greifswald, Jerman utara. Ini belum dimaksudkan untuk menciptakan reaksi - ini hanya desain khusus yang sedang diuji (stellarator bukan tokamak).

Plasma Energi Tinggi

Semua instalasi termonuklir memiliki ciri yang sama - bentuknya berbentuk cincin. Hal ini didasarkan pada gagasan menggunakan elektromagnet yang kuat untuk menciptakan medan elektromagnetik yang kuat dalam bentuk torus - ban dalam sepeda yang menggembung.

Medan elektromagnetik ini harus sangat padat sehingga ketika dipanaskan dalam oven microwave hingga satu juta derajat Celcius, plasma akan muncul di tengah-tengah cincin. Kemudian dinyalakan sehingga fusi nuklir dapat dimulai.

Demonstrasi kemampuan

Dua eksperimen serupa sedang dilakukan di Eropa. Salah satunya adalah Wendelstein 7-X yang baru-baru ini menghasilkan plasma helium pertamanya. Yang lainnya adalah ITER, fasilitas eksperimental fusi besar di selatan Perancis yang masih dalam tahap pembangunan dan akan siap dimulai pada tahun 2023.

Diasumsikan reaksi nuklir sesungguhnya akan terjadi di ITER, meski hanya dalam waktu singkat dan tentunya tidak lebih dari 60 menit. Reaktor ini hanyalah salah satu dari banyak langkah menuju fusi nuklir yang praktis.

Reaktor fusi: lebih kecil dan lebih bertenaga

Baru-baru ini, beberapa desainer telah mengumumkan desain reaktor baru. Menurut sekelompok mahasiswa dari Massachusetts Institute of Technology, serta perwakilan dari produsen senjata Lockheed Martin, fusi nuklir dapat dicapai di fasilitas yang jauh lebih kuat dan lebih kecil dari ITER, dan mereka siap melakukannya dalam waktu sepuluh tahun. bertahun-tahun.

Ide dari desain baru ini adalah dengan menggunakan superkonduktor suhu tinggi modern dalam elektromagnet, yang menunjukkan sifat-sifatnya ketika didinginkan dengan nitrogen cair, dibandingkan dengan superkonduktor konvensional, yang memerlukan teknologi baru yang lebih fleksibel yang akan sepenuhnya mengubah desain. reaktor.

Klaus Hesch, yang bertanggung jawab atas teknologi di Institut Teknologi Karlsruhe di barat daya Jerman, merasa skeptis. Ini mendukung penggunaan superkonduktor suhu tinggi baru untuk desain reaktor baru. Namun, menurutnya, mengembangkan sesuatu di komputer dengan memperhatikan hukum fisika saja tidak cukup. Penting untuk mempertimbangkan tantangan yang muncul saat menerapkan ide.

Fiksi ilmiah

Menurut Hesch, model mahasiswa MIT hanya menunjukkan kelayakan proyek. Namun nyatanya banyak sekali fiksi ilmiah di dalamnya. Proyek ini mengasumsikan bahwa masalah teknis serius dari fusi nuklir telah terpecahkan. Namun ilmu pengetahuan modern tidak tahu bagaimana menyelesaikannya.

Salah satu masalah tersebut adalah gagasan tentang gulungan yang dapat dilipat. Dalam desain MIT, elektromagnet dapat dibongkar untuk masuk ke dalam cincin yang menahan plasma.

Ini akan sangat berguna karena memungkinkan untuk mengakses dan mengganti objek di sistem internal. Namun kenyataannya superkonduktor terbuat dari bahan keramik. Ratusan di antaranya harus terjalin secara canggih untuk membentuk medan magnet yang benar. Dan inilah kesulitan yang lebih mendasar: sambungan antar kabel tidak sesederhana sambungan antar kabel tembaga. Belum ada seorang pun yang memikirkan konsep yang dapat membantu memecahkan masalah seperti itu.

Terlalu panas

Suhu tinggi juga menjadi masalah. Suhu inti plasma fusi akan mencapai sekitar 150 juta derajat Celcius. Panas ekstrem ini tetap berada di tempatnya – tepat di tengah-tengah gas yang terionisasi. Tetapi bahkan di sekitarnya masih sangat panas - dari 500 hingga 700 derajat di zona reaktor, yang merupakan lapisan dalam tabung logam tempat tritium yang diperlukan untuk terjadinya fusi nuklir akan “direproduksi”.

Ia memiliki masalah yang lebih besar lagi – yang disebut output daya. Ini adalah bagian dari sistem dimana bahan bakar bekas, terutama helium, berasal dari proses sintesis. Komponen logam pertama yang masuknya gas panas disebut "divertor". Suhunya bisa mencapai lebih dari 2000 °C.

Masalah pengalih

Untuk membantu unit menahan suhu seperti itu, para insinyur mencoba menggunakan logam tungsten yang digunakan pada bola lampu pijar kuno. Titik leleh tungsten adalah sekitar 3000 derajat. Tapi ada batasan lain.

Hal ini dapat dilakukan di ITER karena pemanasan tidak terjadi terus-menerus. Reaktor diperkirakan hanya beroperasi 1-3% saja. Namun hal ini bukanlah pilihan bagi pembangkit listrik yang harus beroperasi 24/7. Dan, jika seseorang mengaku mampu membangun reaktor yang lebih kecil dengan kekuatan yang sama dengan ITER, dapat dikatakan bahwa mereka tidak memiliki solusi untuk masalah pengalih.

Pembangkit listrik setelah beberapa dekade

Meski demikian, para ilmuwan optimis dengan perkembangan reaktor termonuklir, meski tidak akan secepat prediksi sebagian peminat.

ITER harus menunjukkan bahwa fusi terkontrol sebenarnya dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dikeluarkan untuk memanaskan plasma. Langkah selanjutnya adalah membangun pembangkit listrik demonstrasi hibrida baru yang benar-benar menghasilkan listrik.

Para insinyur sudah mengerjakan desainnya. Mereka perlu mengambil pelajaran dari ITER, yang dijadwalkan diluncurkan pada tahun 2023. Mengingat waktu yang diperlukan untuk desain, perencanaan, dan konstruksi, tampaknya pembangkit listrik fusi pertama tidak akan beroperasi lebih awal dari pertengahan abad ke-21.

Fusi Dingin Rusia

Pada tahun 2014, pengujian independen terhadap reaktor E-Cat menyimpulkan bahwa perangkat tersebut menghasilkan keluaran daya rata-rata 2.800 watt selama periode 32 hari dan mengonsumsi 900 watt. Ini lebih dari yang bisa dilepaskan oleh reaksi kimia apa pun. Hasilnya menunjukkan adanya terobosan dalam fusi termonuklir atau penipuan langsung. Laporan tersebut mengecewakan pihak yang skeptis, yang mempertanyakan apakah tinjauan tersebut benar-benar independen dan menyarankan kemungkinan pemalsuan hasil tes. Yang lain mulai mencari tahu "bahan rahasia" yang memungkinkan fusi Rossi untuk meniru teknologi tersebut.

Apakah Rossi penipu?

Andrea sangat mengesankan. Dia mengeluarkan proklamasi kepada dunia dalam bahasa Inggris yang unik di bagian komentar di situsnya, yang disebut Jurnal Fisika Nuklir. Namun usahanya yang gagal sebelumnya mencakup proyek limbah menjadi bahan bakar di Italia dan generator termoelektrik. Petroldragon, sebuah proyek limbah menjadi energi, telah gagal sebagian karena pembuangan limbah ilegal dikendalikan oleh kejahatan terorganisir Italia, yang telah mengajukan tuntutan pidana terhadap mereka karena melanggar peraturan limbah. Dia juga menciptakan perangkat termoelektrik untuk Korps Insinyur Angkatan Darat AS, namun selama pengujian gadget tersebut hanya menghasilkan sebagian kecil dari daya yang disebutkan.

Banyak yang tidak mempercayai Rossi, dan pemimpin redaksi New Energy Times secara langsung menyebutnya sebagai penjahat dengan serangkaian proyek energi yang gagal di belakangnya.

Verifikasi independen

Rossi menandatangani kontrak dengan perusahaan Amerika Industrial Heat untuk melakukan uji rahasia pembangkit fusi dingin 1 MW secara rahasia selama setahun. Perangkat itu adalah sebuah kontainer pengiriman yang berisi puluhan E-Cat. Eksperimen tersebut harus diawasi oleh pihak ketiga yang dapat memastikan bahwa panas memang dihasilkan. Rossi mengklaim telah menghabiskan sebagian besar tahun terakhirnya dengan tinggal di dalam kontainer dan mengamati pengoperasian selama lebih dari 16 jam sehari untuk membuktikan kelayakan komersial E-Cat.

Tes berakhir pada bulan Maret. Para pendukung Rossi sangat menantikan laporan para pengamat, berharap pahlawan mereka dibebaskan. Namun mereka akhirnya mendapatkan gugatan.

Uji coba

Dalam pengajuannya ke pengadilan Florida, Rossi mengatakan pengujian tersebut berhasil dan arbiter independen mengonfirmasi bahwa reaktor E-Cat menghasilkan energi enam kali lebih banyak daripada yang dikonsumsi. Dia juga mengklaim bahwa Industrial Heat setuju untuk membayarnya US$100 juta - US$11,5 juta di muka setelah uji coba 24 jam (seolah-olah untuk hak lisensi sehingga perusahaan dapat menjual teknologinya di AS) dan US$89 juta lagi setelah berhasil menyelesaikan proyek. uji coba diperpanjang dalam waktu 350 hari. Rossi menuduh IH menjalankan “skema penipuan” untuk mencuri kekayaan intelektualnya. Dia juga menuduh perusahaan tersebut menyalahgunakan reaktor E-Cat, secara ilegal menyalin teknologi dan produk inovatif, fungsi dan desain, dan secara tidak patut berupaya mendapatkan paten atas kekayaan intelektualnya.

Tambang emas

Di tempat lain, Rossi mengklaim bahwa dalam salah satu demonstrasinya, IH menerima $50-60 juta dari investor dan $200 juta lainnya dari Tiongkok setelah peragaan ulang yang melibatkan pejabat senior Tiongkok. Jika ini benar, maka ada lebih dari seratus juta dolar yang dipertaruhkan. Industrial Heat telah menolak klaim ini karena dianggap tidak berdasar dan bermaksud untuk mempertahankan diri dengan sekuat tenaga. Lebih penting lagi, dia mengklaim bahwa dia "bekerja selama lebih dari tiga tahun untuk memastikan hasil yang diduga dicapai Rossi dengan teknologi E-Catnya, namun tidak membuahkan hasil."

IH tidak percaya E-Cat akan berhasil, dan New Energy Times tidak melihat alasan untuk meragukannya. Pada bulan Juni 2011, perwakilan dari publikasi tersebut mengunjungi Italia, mewawancarai Rossi dan memfilmkan demonstrasi E-Cat miliknya. Sehari kemudian, dia melaporkan kekhawatiran serius tentang cara pengukuran tenaga panas. Enam hari kemudian, jurnalis tersebut memposting videonya di YouTube. Para ahli dari seluruh dunia mengiriminya analisis yang diterbitkan pada bulan Juli. Jelas sekali bahwa ini adalah tipuan.

Konfirmasi eksperimental

Namun sejumlah peneliti - Alexander Parkhomov dari Peoples' Friendship University of Russia dan Martin Fleischmann Memorial Project (MFPM) - berhasil mereproduksi fusi dingin Rossi. Laporan MFPM diberi judul “Akhir Era Karbon Sudah Dekat.” Alasan kekaguman ini adalah penemuan yang tidak dapat dijelaskan kecuali melalui reaksi termonuklir. Menurut peneliti, Rossi benar-benar mengatakan apa yang dia katakan.

Resep fusi dingin sumber terbuka yang layak dapat memicu demam emas energi. Metode alternatif dapat ditemukan untuk menghindari hak paten Rossi dan menjauhkannya dari bisnis energi bernilai miliaran dolar.

Jadi mungkin Rossi lebih memilih menghindari konfirmasi tersebut.

1

Meskipun ada pernyataan penuh keyakinan mutlak dari para ahli asing yang cukup berwibawa tentang penggunaan energi yang akhirnya dapat diperoleh dari reaktor termonuklir dalam waktu dekat, semuanya tidak begitu optimis. Energi termonuklir, yang tampaknya begitu mudah dipahami dan diakses, pada kenyataannya masih jauh dari implementasi luas dan luas dalam praktiknya. Baru-baru ini, pesan-pesan menggembirakan muncul kembali di Internet, meyakinkan masyarakat umum bahwa “hampir tidak ada hambatan teknis yang tersisa untuk pembuatan reaktor fusi dalam waktu dekat.” Namun keyakinan seperti itu sudah ada sebelumnya. Tampaknya ini merupakan masalah yang sangat menjanjikan dan dapat dipecahkan. Tapi puluhan tahun telah berlalu, dan gerobak itu, kata mereka, masih ada. Sumber energi ramah lingkungan yang sangat efisien masih berada di luar kendali umat manusia. Seperti sebelumnya, ini adalah subjek penelitian dan pengembangan yang menjanjikan, yang suatu hari nanti akan berujung pada proyek yang sukses - dan kemudian energi akan datang kepada kita seolah-olah dari tumpah ruah. Namun faktanya kemajuan yang begitu panjang, lebih seperti menandai waktu, membuat Anda berpikir sangat serius dan mengevaluasi situasi saat ini. Bagaimana jika kita meremehkan beberapa faktor penting, tidak memperhitungkan pentingnya dan peran parameter apa pun. Lagi pula, di Tata Surya pun terdapat reaktor termonuklir yang belum beroperasi. Ini adalah planet Yupiter. Kurangnya massa dan kompresi gravitasi tidak memungkinkan perwakilan planet raksasa ini mencapai kekuatan yang dibutuhkan dan menjadi Matahari lain di Tata Surya. Ternyata sama seperti bahan bakar nuklir konvensional, terdapat massa kritis yang diperlukan agar reaksi berantai dapat terjadi, sehingga dalam hal ini terdapat parameter pembatas. Dan jika, untuk menghindari pembatasan massa minimum yang diperlukan saat menggunakan muatan nuklir tradisional, kompresi material selama ledakan digunakan, maka dalam kasus pembuatan instalasi termonuklir, solusi non-standar tertentu juga diperlukan.

Masalahnya, plasma tidak hanya harus diperoleh, tapi juga harus dipertahankan. Kita membutuhkan stabilitas dalam pengoperasian reaktor termonuklir yang sedang dibuat. Tapi ini adalah masalah besar.

Tentu saja, tidak ada yang akan memperdebatkan manfaat fusi termonuklir. Ini adalah sumber daya yang hampir tidak terbatas untuk memperoleh energi. Namun direktur badan Rusia ITER (kita berbicara tentang reaktor termonuklir eksperimental internasional) dengan tepat mencatat bahwa lebih dari 10 tahun yang lalu Amerika Serikat dan Inggris menerima energi dari instalasi termonuklir, namun outputnya jauh dari daya yang diinvestasikan. Maksimumnya bahkan kurang dari 70%. Namun proyek modern (ITER) melibatkan perolehan kapasitas 10 kali lebih besar dibandingkan dengan investasi. Oleh karena itu, pernyataan bahwa proyek tersebut secara teknis rumit dan akan dilakukan penyesuaian, serta, tentu saja, tanggal peluncuran reaktor, dan, akibatnya, pengembalian investasi kepada negara-negara yang telah berinvestasi dalam pengembangan ini. , sangat mengkhawatirkan.

Oleh karena itu, timbul pertanyaan, seberapa dibenarkan upaya untuk mengganti gaya gravitasi kuat yang menahan plasma di reaktor termonuklir alami (bintang) dengan medan magnet - hasil rekayasa manusia? Keuntungan fusi termonuklir - pelepasan energi jutaan kali lebih besar daripada pelepasan panas yang terjadi, misalnya, ketika membakar bahan bakar konvensional - - inilah, pada saat yang sama, yang merupakan hambatan bagi keberhasilan pengendalian fusi termonuklir. energi terbebas. Apa yang mudah diselesaikan dengan tingkat gravitasi yang memadai menjadi masalah yang sangat sulit bagi para insinyur dan ilmuwan. Inilah sebabnya mengapa sangat sulit untuk berbagi optimisme mengenai prospek energi termonuklir dalam waktu dekat. Ada kemungkinan lebih besar untuk menggunakan reaktor termonuklir alami - Matahari. Energi ini akan bertahan setidaknya selama 5 miliar tahun lagi. Dan karena itu, fotosel, termoelemen, dan bahkan beberapa ketel uap akan berfungsi, yang airnya akan dipanaskan menggunakan lensa atau cermin bola.

Tautan bibliografi

Silaev I.V., Radchenko T.I. MASALAH PEMBUATAN INSTALASI UNTUK fusi TERMONUKLIR // Jurnal Internasional Penelitian Terapan dan Fundamental. – 2014. – Nomor 1. – Hal.37-38;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=4539 (tanggal akses: 19/09/2019). Kami menyampaikan kepada Anda majalah-majalah yang diterbitkan oleh penerbit "Academy of Natural Sciences"

Bidang fisika plasma berkembang dari keinginan untuk membotolkan bintang. Selama beberapa dekade terakhir, bidang ini telah berkembang ke berbagai arah, mulai dari astrofisika, cuaca luar angkasa, hingga nanoteknologi.

Seiring dengan berkembangnya pemahaman umum kita tentang plasma, kemampuan kita untuk mempertahankan kondisi fusi selama lebih dari satu detik juga meningkat. Awal tahun ini, reaktor fusi superkonduktor baru di Tiongkok mampu menampung plasma pada suhu 50 juta derajat Celcius dalam rekor 102 detik. Stellarator Wendelstein X-7, yang pertama kali terbang di Jerman pada musim gugur lalu, diharapkan mampu memecahkan rekor ini dan menahan plasma hingga 30 menit setiap kalinya.

Pembaruan terbaru untuk NSTX-U terlihat sederhana dibandingkan dengan monster-monster ini: eksperimen sekarang dapat menahan plasma selama lima detik, bukan satu detik. Namun ini juga merupakan tonggak penting.

“Membuat plasma fusi yang hanya berlangsung selama lima detik mungkin tidak tampak seperti proses yang sangat lama, namun dalam fisika plasma, lima detik dapat dibandingkan dengan kondisi fisika yang stabil,” kata Myers, mengacu pada kondisi di mana plasma stabil. Tujuan utamanya adalah untuk mencapai keadaan stabil dari "pembakaran plasma" yang dapat melakukan fusi sendiri dengan sedikit masukan energi eksternal. Belum ada eksperimen yang mencapai hal ini.

NSTX-U akan memungkinkan para peneliti Princeton untuk mengisi beberapa kesenjangan antara apa yang diketahui dari fisika plasma saat ini dan apa yang diperlukan untuk menciptakan pabrik percontohan yang mampu mencapai pembakaran dalam kondisi stabil dan menghasilkan listrik bersih.

Di satu sisi, untuk menemukan bahan penahan yang lebih baik, kita perlu lebih memahami apa yang terjadi antara plasma fusi dan dinding reaktor. Princeton sedang menjajaki kemungkinan mengganti dinding reaktornya (terbuat dari karbon grafit) dengan “dinding” yang terbuat dari litium cair untuk mengurangi korosi jangka panjang.

Selain itu, para ilmuwan percaya bahwa jika sintesis dapat membantu memerangi pemanasan global, mereka harus segera melakukannya. NSTX-U akan membantu fisikawan memutuskan apakah akan terus mengembangkan desain tokamak bola. Kebanyakan reaktor tokamak kurang berbentuk apel dan lebih berbentuk donat, berbentuk donat, dan berbentuk torus. Bentuk torus bola yang tidak biasa memungkinkan penggunaan medan magnet kumparannya secara lebih efisien.

“Dalam jangka panjang, kami ingin mengetahui cara mengoptimalkan konfigurasi salah satu mesin ini,” kata Martin Greenwald, direktur asosiasi Pusat Ilmu Plasma dan Fusion di . “Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui bagaimana kinerja alat berat bergantung pada hal-hal yang dapat Anda kendalikan, seperti bentuk.”

Myers tidak suka memperkirakan seberapa jauh kita dari energi fusi yang layak secara komersial, dan dia dapat dimengerti. Bagaimanapun, optimisme yang tak henti-hentinya selama puluhan tahun telah merusak reputasi bidang ini dan memperkuat gagasan bahwa fusi hanyalah sebuah impian belaka. Dengan segala implikasinya terhadap pembiayaan.

Sebagai pukulan besar terhadap program fusi MIT, FBI memberikan dukungan untuk tokamak Alcator C-Mid, yang menghasilkan salah satu medan magnet paling kuat di dunia dan mendemonstrasikan plasma fusi pada tekanan tertinggi. Sebagian besar penelitian NSTX-U yang diharapkan akan bergantung pada dukungan federal yang berkelanjutan, yang menurut Myers akan memakan waktu satu tahun lagi.

Setiap orang harus mengeluarkan dana penelitian mereka dengan hati-hati, dan beberapa program fusi telah menghabiskan jumlah yang sangat besar. Ambil contoh, ITER, reaktor fusi superkonduktor besar yang saat ini sedang dibangun di Prancis. Ketika kerja sama internasional dimulai pada tahun 2005, proyek ini diumumkan sebagai proyek senilai $5 miliar dan berdurasi 10 tahun. Setelah beberapa tahun gagal, banderol harganya meningkat menjadi $40 miliar. Menurut perkiraan paling optimis, fasilitas tersebut akan selesai pada tahun 2030.

Dan ketika ITER tampaknya akan membengkak seperti tumor hingga kehabisan sumber daya dan membunuh inangnya, program fusi MIT yang disederhanakan menunjukkan bagaimana hal ini dapat dilakukan dengan anggaran yang jauh lebih kecil. Musim panas lalu, tim mahasiswa pascasarjana MIT mempresentasikan rencana untuk ARC, reaktor fusi berbiaya rendah yang akan menggunakan bahan superkonduktor suhu tinggi baru untuk menghasilkan daya yang sama dengan ITER, hanya dengan perangkat yang jauh lebih kecil.

“Tantangan bagi fusi adalah menemukan jalur teknis yang menjadikannya menarik secara ekonomi, dan hal ini merupakan rencana kami dalam waktu dekat,” kata Greenwald, seraya mencatat bahwa konsep ARC saat ini sedang diupayakan oleh Energy Initiative di MIT. “Kami berpendapat bahwa jika fusi dapat membuat perbedaan terhadap pemanasan global, kita harus bergerak lebih cepat.”

“Fusi menjanjikan untuk menjadi sumber energi utama—pada dasarnya itulah tujuan akhir kita,” kata Robert Rosner, fisikawan plasma di Universitas Chicago dan salah satu pendiri Institut Kebijakan Energi. “Pada saat yang sama, ada pertanyaan penting: berapa banyak yang ingin kita keluarkan saat ini. Jika kita mengurangi pendanaan sampai pada titik di mana generasi anak-anak pintar berikutnya tidak mau melakukan hal ini sama sekali, kita mungkin akan keluar dari bisnis ini sama sekali.”