Bir Füzyon Endüstrisinin İhtiyaç Duyacağı Beş Etkinleştirme Teknolojisi

Füzyon enerjisinin, dünyanın yeterli karbon-nötr enerji üretmesine yardımcı olabilmesi için sürekli bir füzyon reaksiyonundan daha fazlasına ihtiyacı vardır. ABD Enerji Bakanlığı, füzyonu mümkün kılmak için bir dizi teknoloji ve süreç için bir araştırma ve geliştirme gündemi belirledi.

İki DOE yetkilisi, bu teknolojilere baskı yapan beş tanesini bir araya getirdi. Webinar Perşembe günü Ulusal Bilim, Mühendislik ve Tıp Akademileri (NASEM) ev sahipliğinde. 2021 NASEM'de daha fazlası ele alınır rapor füzyon sağlayan teknolojinin hızla geliştirilmesini teşvik eden:

"Bu genellikle geleceğe ertelense de, ABD'nin stratejik çıkarı olarak önümüzdeki birkaç on yıl içinde ekonomik füzyon enerjisi hedefi, olanak sağlayan materyallerin, bileşenlerin ve füzyon nükleer teknolojilerinin araştırma ve geliştirmesini hızla artırma ihtiyacını artırıyor."

Perşembe günü vurgulanan beş şey şunları içerir:

1 Füzyon Korumalı Malzemeler

Füzyon reaksiyonunun meydana geldiği plazma, güneşten daha sıcak. Güçlü bir manyetik alan veya atalet, plazmayı sınırlayarak reaktör duvarlarından ve bileşenlerinden tamponlayabilir, ancak füzyon reaktörleri yine de, hidrojen izotopları helyuma dönüştüğünde serbest kalan nötronların aşırı ısı ve bombardımanını kaldırabilecek malzemeler gerektirecektir.

Potansiyel malzemeleri test etmek için bilim adamlarının bir füzyon reaksiyonuna benzer koşullar üretmesi gerekir.

DOE'nin baş füzyon koordinatörü Scott Hsu, “Madde verilerini toplayabilmek için füzyon prototipik bir nötron kaynağına çok ciddi bir ihtiyaç var, bu da uzun yıllar maruz kalma gerektirebilir” dedi. Bu nötron kaynağı geliştirme aşamasındayken, makine öğrenimi ve malzeme testinin aday malzeme sayısını daraltmaya yardımcı olabileceğini ekledi.

Hsu, "Plazmaya bakan herhangi bir katı malzemeye bile sahip olmayabileceğiniz ve malzeme sorununu neredeyse ortadan kaldıran, gerçekten dönüştürücü ilk duvar ve battaniye tasarımları" kullanarak malzemelerden tamamen kaçınma potansiyeli de var. "Ve bu fikirleri masada tutmamız gerekiyor."

2 Bir Trityum Yetiştiricisi

En yaygın füzyon reaktörü tasarımları, iki hidrojen izotopu kullanır - döteryum (²H) ve Trityum (³H)—yakıt olarak.

DOE Office of Science'da kıdemli teknik danışman ve 2021 NASEM raporunun başkanı Richard Hawryluk, "Bir döteryum-trityum yakıt döngüsü kullanacaksak, ısıyı çıkarmamız ve trityum üretmemiz gerekecek," dedi. .

Raporda, "Özel bir zorluk, yakıt döngüsünü güvenli ve verimli bir şekilde kapatma ihtiyacıdır" diyor, "döteryum-trityum füzyon tasarımları için, trityum üretmek ve çıkarmak için örtülerin geliştirilmesinin yanı sıra yakıt doldurma, boşaltma, sınırlama, önemli miktarlarda trityumun çıkarılması ve ayrılması.”

3 Bir Egzoz Sistemi

Bir füzyon reaksiyonunda üretilen anlaşılmaz ısının bir kısmı güç üretmek için kullanılacaktır, ancak önce bunun yönetilmesi gerekir ve standart mutfak fanınız işe yaramaz.

NASEM raporu, "Tam bir araştırma programı, füzyon nötron ortamında reaktörle ilgili güç egzozu kullanımını değerlendirmek için füzyon enerji santraline giderek daha fazla benzeyen ortamlar üreten test tesisleri gerektirecektir" diyor.

4 Daha Verimli Lazer

DOE'nin Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF), Aralık ayında, onu ateşleyen lazer ışınlarından (3.15 megajul) daha fazla enerji (2.05 megajul) salan bir füzyon reaksiyonunu ateşlediğinde uzun zamandır aranan bir başarıyı kutladı. Ancak lazere güç sağlamak 300 megajoule aldı.

Sonunda, bu tür lazerler, başlatıldıktan sonra füzyon reaktöründen gelen elektrikle çalıştırılacaktır. Ancak daha verimli lazerler, daha verimli reaktörler anlamına gelir ve kullanıcıya veya şebekeye daha fazla güç bırakır.

5 tekrar

Lazerin etkili olması yeterli değildir. Aynı zamanda bir tüfek gibi daha az ve daha çok bir makineli tüfek gibi çalışması gerekir.

Hawryluk, "NIF'teki harika sonuç," dedi, "yılda birkaç çekim yaparak o noktaya geldik. Saniyede birkaç atış veya saniyede bir atış yaptığınız noktaya gelebilmelisiniz, bu yüzden ustalaşmamız gereken tekrarlama oranı da bu.”

Bu, yakıt kapsülünden başlayarak süreçteki her adım için tekrarlama oranını artırır. dergiye göre Bilim, "Günde bir milyon kapsülün yapılması, doldurulması, konumlandırılması, patlatılması ve temizlenmesi gerekecek - bu çok büyük bir mühendislik zorluğu."

FORBLARDAN DAHA FAZLASIDOE Yetkilisi, Füzyonun Olması Gereken Bir Yatırım Olmak Üzere Olduğunu SöylediBy Jeff McMahon