Agus an aonadh?

Bha aithisgean aig deireadh na bliadhna an-uiridh mu bhith a 'togail reactor airson synthesis le eòlaichean Sìonach a' faireachdainn mothachail (1). Thuirt meadhanan stàite Shìona gum bi an goireas HL-2M, a tha stèidhichte aig ionad rannsachaidh ann an Chengdu, ag obair ann an 2020. Sheall tòna na h-aithisgean meadhanan gun deach a’ cheist mu ruigsinneachd air lùth neo-sheasmhach fusion thermonuclear fhuasgladh gu bràth.

Cuidichidh sùil nas mionaidiche air na mion-fhiosrachadh gus an dòchas a fhuarachadh.

ùr seòrsa inneal tokamak, le dealbhadh nas adhartaiche na an fheadhainn a tha aithnichte gu ruige seo, bu chòir plasma a ghineadh le teòthachd os cionn 200 millean ceum Celsius. Chaidh seo ainmeachadh ann am fios naidheachd le ceannard Institiud Fiosaigs Iar-dheas Buidheann Niùclasach Nàiseanta Shìona Duan Xiuru. Bheir an inneal taic theicnigeach dha na Sìonaich a tha ag obair air a’ phròiseact Reactor Deuchainneach Thermonuclear Eadar-nàiseanta (ITER)a bharrachd air togail.

Mar sin tha mi a’ smaoineachadh nach e tionndadh lùtha a th’ ann fhathast, eadhon ged a chaidh a chruthachadh leis na Sìonaich. reactar KhL-2M gu ruige seo chan eil mòran eòlach air. Chan eil fios againn dè an toradh teirmeach a tha san amharc aig an reactair seo no dè na h-ìrean de lùth a tha a dhìth gus freagairt fusion niùclasach a ruith ann. Chan eil fios againn air an rud as cudromaiche - an e dealbhadh le cothromachadh lùth adhartach a th’ anns an reactair fusion Sìneach, no an e dìreach reactar fusion deuchainneach eile a leigeas le ath-bhualadh fusion, ach aig an aon àm a dh ’fheumas barrachd lùth airson“ lasadh ”na an lùth a gheibhear mar thoradh air ath-bheachdan.

Oidhirp eadar-nàiseanta

Tha Sìona, còmhla ris an Aonadh Eòrpach, na Stàitean Aonaichte, na h-Innseachan, Iapan, Coirea a Deas agus an Ruis, nam buill den phrògram ITER. Is e seo am fear as daoire de na pròiseactan rannsachaidh eadar-nàiseanta gnàthach air am maoineachadh leis na dùthchannan a chaidh ainmeachadh gu h-àrd, a’ cosg timcheall air US $ 20 billean. Chaidh fhosgladh mar thoradh air co-obrachadh eadar riaghaltasan Mikhail Gorbachev agus Ronald Reagan aig àm a 'Chogaidh Fhuair, agus iomadh bliadhna an dèidh sin chaidh a ghabhail a-steach ann an cùmhnant air a shoidhnigeadh leis na dùthchannan sin uile ann an 2006.

2. Aig làrach togail an ITER tokamak

Tha am pròiseact ITER ann an Cadarache ann an ceann a deas na Frainge (2) a’ leasachadh an tokamak as motha san t-saoghal, is e sin, seòmar plasma a dh’ fheumar a chleachdadh le bhith a’ cleachdadh raon magnetach cumhachdach air a chruthachadh le electromagnets. Chaidh an innleachd seo a leasachadh leis an Aonadh Sòbhieteach anns na 50an is 60an. Manaidsear Pròiseict, Labhan Koblenz, dh’ainmich gum bu chòir don bhuidheann a’ “chiad plasma” fhaighinn ron Dùbhlachd 2025. Bu chòir do ITER taic a thoirt do fhreagairt thermonuclear airson timcheall air 1 mìle neach gach turas. diogan, a 'faighinn neart 500-1100 MW. Airson coimeas a dhèanamh, an tokamak Breatannach as motha gu ruige seo, Jet (co-torus Eòrpach), a 'cumail freagairt airson grunn deichean diogan agus a' faighinn neart suas gu 16 MW. Thèid an lùth san reactair seo a leigeil ma sgaoil ann an cruth teas - chan eilear an dùil a thionndadh gu dealan. Tha lìbhrigeadh cumhachd fusion don ghriod a-mach às a’ cheist leis gu bheil am pròiseact airson adhbharan rannsachaidh a-mhàin. Is ann dìreach air bunait ITER a thèid an ginealach de reactaran thermonuclear san àm ri teachd a thogail, a’ ruighinn cumhachd 3-4 mìle. MW.

Is e am prìomh adhbhar nach eil ionadan cumhachd fusion àbhaisteach ann fhathast (a dh’ aindeoin còrr air trì fichead bliadhna de sgrùdadh farsaing agus cosgail) cho duilich ‘s a tha e smachd a chumail air agus“ riaghladh ”giùlan plasma. Ach, tha bliadhnaichean de dheuchainnean air mòran lorgan luachmhor a thoirt a-mach, agus an-diugh tha coltas gu bheil lùth fusion nas fhaisge na bha e a-riamh.

Cuir helium-3 a-steach, stir agus teas

Tha ITER na phrìomh fhòcas ann an rannsachadh fusion cruinneil, ach tha mòran ionadan rannsachaidh, companaidhean agus deuchainn-lannan armachd cuideachd ag obair air pròiseactan fusion eile a tha a’ gluasad bhon dòigh-obrach chlasaigeach.

Mar eisimpleir, air a dhèanamh anns na bliadhnachan mu dheireadh bho Institiud Teicneòlais Massachusetts deuchainnean le Eilim-3 air an tokamak thug e toraidhean inntinneach, nam measg àrdachadh deich uiread ann an lùth ian plasma. Tha luchd-saidheans a tha a’ dèanamh dheuchainnean air an C-Mod tokamak aig Institiùd Teicneòlais Massachusetts, còmhla ri eòlaichean às a’ Bheilg agus an RA, air seòrsa ùr de chonnadh thermonuclear a leasachadh anns a bheil trì seòrsaichean ianan. Sgioba Alcator C-Mod (3) rinn e sgrùdadh air ais san t-Sultain 2016, ach cha deach an dàta bho na deuchainnean sin a sgrùdadh ach o chionn ghoirid, a’ nochdadh àrdachadh mòr ann an lùth plasma. Bha na toraidhean cho brosnachail is gun do cho-dhùin an luchd-saidheans a bha a’ ruith an obair-lann fusion obrachaidh as motha san t-saoghal, JET san RA, na deuchainnean a dhèanamh a-rithist. Chaidh an aon àrdachadh ann an lùth a choileanadh. Tha toraidhean an sgrùdaidh air am foillseachadh anns an iris Nature Physics.

3. Tokamak Alcator C-Mod ann an gnìomh

B’ e an rud as cudromaiche ann a bhith a’ meudachadh èifeachdas connaidh niuclasach a bhith a’ cur a-steach suimean lorg de helium-3, isotope seasmhach de helium, le aon neutron an àite dhà. Cha robh anns a’ chonnadh niùclasach a chaidh a chleachdadh ann an dòigh Alcator C roimhe seo ach dà sheòrsa ian, deuterium agus hydrogen. Tha Deuterium, isotope seasmhach de hydrogen le neutron na niuclas (an taca ri hydrogen gun neutron), a’ dèanamh suas mu 95% den chonnadh. Chleachd luchd-saidheans aig an Ionad Rannsachaidh Plasma agus Institiud Teicneòlais Massachusetts (PSFC) pròiseas ris an canar Teasachadh RF. Bidh na h-antennas ri taobh an tokamak a’ cleachdadh tricead rèidio sònraichte gus na gràineanan a bhrosnachadh, agus tha na tonnan air an calibrated gus “cuimseachadh” air na h-ianan hydrogen. Leis gu bheil haidridean a’ dèanamh suas bloigh bheag de dhlùths iomlan a’ chonnaidh, le bhith a’ cuimseachadh dìreach bloigh bheag de na h-ianan air teasachadh a’ leigeil le fìor ìrean lùtha a ruighinn. A bharrachd air an sin, bidh na h-ianan hydrogen brosnaichte a’ dol gu na h-ianan deuterium a tha sa mheasgachadh, agus bidh na gràineanan a tha air an cruthachadh san dòigh seo a’ dol a-steach do shlige a-muigh an reactair, a’ leigeil às teas.

Bidh èifeachdas a 'phròiseis seo a' meudachadh nuair a thèid ions helium-3 a chur ris a 'mheasgachadh ann an tomhas nas lugha na 1%. Le bhith a 'cuimseachadh a h-uile teasachadh rèidio air tomhas beag de helium-3, thog an luchd-saidheans lùth nan ianan gu megaelectronvolts (MeV).

An toiseach thig - an toiseach Co-ionann ann an Ruisis: Ag ithe aoigh anmoch agus cnàimh

Tha mòran leasachaidhean air a bhith ann an saoghal obair fusion fo smachd thairis air na beagan bhliadhnaichean a dh’ fhalbh a tha air dòchasan luchd-saidheans agus sinn uile a thoirt a-steach gus an “Grail Naomh” de lùth a ruighinn mu dheireadh.

Tha comharran math a’ toirt a-steach, am measg feadhainn eile, lorgan bho Saotharlann Fiosaig Plasma Princeton (PPPL) de Roinn Cumhachd na SA (DOE). Chaidh tonnan rèidio a chleachdadh gu soirbheachail gus lughdachadh mòr a thoirt air na buaireadh plasma ris an canar, a dh’ fhaodadh a bhith deatamach ann am pròiseas ath-bheachdan thermonuclear “sgeadachadh”. Dh ’innis an aon sgioba rannsachaidh sa Mhàrt 2019 deuchainn lithium tokamak anns an robh ballachan a-staigh an reactair deuchainn air an còmhdach le lithium, stuth a bha ainmeil bho bataraidhean a thathas a’ cleachdadh gu cumanta ann an electronics. Thug an luchd-saidheans fa-near gu bheil an lìnigeadh lithium air ballachan an reactair a’ gabhail a-steach gràineanan plasma sgapte, gan casg bho bhith air an nochdadh air ais don sgòth plasma agus a’ cur bacadh air ath-bheachdan thermonuclear.

4. Sealladh farsaing air pròiseact TAE Technologies

Tha sgoilearan bho phrìomh ionadan saidheansail cliùiteach eadhon air a bhith nan dòchasan faiceallach nan aithrisean. O chionn ghoirid, tha àrdachadh mòr air a bhith ann cuideachd san ùidh ann an dòighean fusion fo smachd san roinn phrìobhaideach. Ann an 2018, dh’ainmich Lockheed Martin plana gus prototype reactor fusion compact (CFR) a leasachadh taobh a-staigh nan deich bliadhna a tha romhainn. Ma dh’ obraicheas an teicneòlas a tha a’ chompanaidh ag obair, bidh inneal meud làraidh comasach air dealan gu leòr a thoirt seachad gus coinneachadh ri feumalachdan inneal 100-troigh ceàrnagach. luchd-àiteachaidh a' bhaile.

Tha companaidhean agus ionadan rannsachaidh eile a’ farpais gus faicinn cò as urrainn a’ chiad reactair fusion fìor a thogail, nam measg TAE Technologies agus Institiùd Teicneòlais Massachusetts. Tha eadhon Jeff Bezos bho Amazon agus Bill Gates bho Microsoft air a dhol an sàs ann am pròiseactan aonachaidh o chionn ghoirid. O chionn ghoirid bha NBC News a ’cunntadh seachd companaidhean deug fusion-a-mhàin anns na SA. Tha tòiseachadh mar General Fusion no Commonwealth Fusion Systems a’ cuimseachadh air reactaran nas lugha stèidhichte air superconductors ùr-ghnàthach.

Tha bun-bheachd "fuar fusion" agus roghainnean eile an àite reactaran mòra, chan ann a-mhàin tokamaks, ach cuideachd ris an canar. stellarators, le dealbhadh beagan eadar-dhealaichte, air a thogail a’ toirt a-steach sa Ghearmailt. Tha an rannsachadh airson dòigh-obrach eile a’ leantainn cuideachd. Is e eisimpleir de seo inneal ris an canar Z-pinch, air a thogail le luchd-saidheans bho Oilthigh Washington agus air a mhìneachadh ann an aon de na h-irisean as ùire den iris Physics World. Bidh an Z-pinch ag obair le bhith a’ glacadh agus a’ teannachadh a’ phlasma ann an raon magnetach cumhachdach. Anns an deuchainn, bha e comasach am plasma a dhèanamh seasmhach airson 16 microseconds, agus chaidh an ath-bhualadh fusion air adhart airson timcheall air trian den ùine seo. Bha còir aig an taisbeanadh sealltainn gu bheil e comasach synthesis beag-sgèile, ged a tha mòran luchd-saidheans fhathast teagmhach mu dheidhinn seo.

Mar thoradh air an sin, le taic bho Google agus luchd-tasgaidh teicneòlas adhartach eile, bidh a’ chompanaidh California TAE Technologies a’ cleachdadh dòigh eadar-dhealaichte seach an àbhaist airson deuchainnean fusion, measgachadh connaidh boron, a chaidh a chleachdadh gus reactaran nas lugha agus nas saoire a leasachadh, an toiseach airson adhbhar an einnsean rocaid fusion. Reactair fusion siolandair prototype (4) le sailean-cunntais (CBFR), a bhios a’ teasachadh gas hydrogen gus dà fhàinne plasma a chruthachadh. Bidh iad a ’tighinn còmhla ri bagaichean de ghràinean inert agus air an cumail ann an leithid de staid, a bu chòir cur ri àrdachadh ann an lùth agus seasmhachd plasma.

Tha an Seanalair Fusion tòiseachaidh eile bho mhòr-roinn Chanada ann am British Columbia a’ faighinn taic bho Jeff Bezos fhèin. Gu sìmplidh, is e am bun-bheachd aige plasma teth a chuir a-steach do bhall de mheatailt liùlach (measgachadh de lithium agus luaidhe) taobh a-staigh ball stàilinn, agus às deidh sin tha am plasma air a dhlùthadh le pistons, coltach ri einnsean dìosail. Bu chòir don chuideam a thèid a chruthachadh leantainn gu fusion, a leigeas a-mach tòrr lùth airson cumhachd a thoirt do roth-uidheaman seòrsa ùr de ionad cumhachd. Tha Mike Delage, prìomh oifigear teicneòlais aig an t-Seanalair Fusion, ag ràdh gum faodadh fusion niuclasach malairteach a dhol air adhart an ceann deich bliadhna.

5. Dealbh bho phaitinn thermonuclear Navy na SA.

O chionn ghoirid, chuir Cabhlach na SA cuideachd a-steach patent airson “inneal fusion plasma.” Tha am peutant a’ bruidhinn air raointean magnetach gus “crith luathaichte” a chruthachadh (5). Is e am beachd reactors fusion a thogail beag gu leòr airson a bhith so-ghiùlain. Chan fheumar a ràdh, chaidh coinneachadh ris an tagradh peutant seo le amharas.