Energia termojądrowa miała być spełnieniem marzeń. Kiedyś odkryliśmy, że nie można się trochę złamać Atomy Naukowcy na całym świecie, tworząc razem większe atomy i uwalniając w tym procesie niewielką ilość energii, zdali sobie sprawę z implikacji tej nowej wiedzy fizycznej. Niektórzy chcieli zamienić je w broń, inni chcieli przekształcić je w czyste, wydajne i niewyczerpane źródło energii elektrycznej.
Okazuje się jednak, że siła syntezy jądrowej jest… trudna. bardzo trudne. Naprawdę skomplikowane. Pełna niespodziewanych pułapek i pułapek. Próbujemy zbudować generatory syntezy jądrowej przez trzy czwarte wieku i zrobiliśmy ogromny postęp – ogromny, przełomowy, poszerzający horyzonty postęp. Ale jeszcze tam nie jesteśmy. Energia termojądrowa to jedna z tych rzeczy, do których potrzeba „tylko 20 lat” już od około 50 lat.
Podstawowym wyzwaniem jest to, że chociaż osiągnięcie syntezy jądrowej jest stosunkowo proste – zrobiliśmy to wszystko razem z bronią termojądrową – znacznie trudniej jest spowolnić i kontrolować reakcję, jednocześnie wydobywając z niej użyteczną energię.
Powiązany: „Przełom” w reaktorze syntezy jądrowej jest ważny, ale daleki od pożytku
W dzisiejszych czasach istnieją dwie główne metody pożytecznego wysiłku Fuzja nuklearna moc. Jeden z nich opiera się na procesie zwanym uwięzieniem inercyjnym, podczas którego szereg laserów jest wystrzeliwany w stronę małego celu, powodując jego eksplozję, wywołując krótką reakcję termojądrową. W grudniu 2022 r. na pierwszych stronach gazet pojawiła się informacja o Krajowym Zakładzie Zapłonowym (NIF) Departamentu Energii Używając tej metody, aby osiągnąć próg rentowności „, gdzie z paliwa uwalnia się więcej energii, niż do niego wprowadza.
Drugie podejście opiera się na zamknięciu magnetycznym, gdzie silne pola magnetyczne naciskają na plazmę, aż zacznie się ona łączyć. Eksperymenty te przeszły długą drogę, ale wiązały się z ciągłymi walkami o zapewnienie stabilności plazmy, co jest niezbędne do stabilnej reakcji termojądrowej. Najnowsza wersja, zwana ITER, jest obecnie w trakcie opracowywania przez międzynarodowe konsorcjum badawcze, które ma nadzieję, że po ukończeniu ITER będzie pierwszym urządzeniem do ograniczania magnetycznego, które osiągnie próg rentowności.
Obiekt NIF nie jest jednak przeznaczony do wytwarzania energii elektrycznej i nie jest jasne, w jaki sposób przekształcić jego proces w elektrownię. Pomimo całej swojej mocy, w procesie syntezy jądrowej wyprodukował energię elektryczną o wartości pięciu centów. Co więcej, słowo „remis” ma nieco rozczarowujące znaczenie techniczne. Tak, paliwo wyzwoliło więcej energii niż pochłonęło, ale tylko niecałe 1% energii całego urządzenia dotarło do paliwa w pierwszej kolejności. Jeśli chodzi o reaktor ITER, obiekt jest beznadziejnie przeciążony Niewłaściwe zarządzanie i przekroczenie kosztów
Kiedy w końcu nastąpi siła syntezy?
Nie mogę z całą pewnością powiedzieć, kiedy i jeśli w ogóle uda nam się osiągnąć zrównoważoną energię termojądrową. Ale oto moje szanse, skonstruowane całkowicie nienaukowo: 10% szans w ciągu następnych 20 lat, 50% szans w następnym stuleciu, 30% szans w ciągu następnych 100 lat i 10% szans, że to się nigdy nie stanie . .
Skąd wziąć te liczby? Siłę włączania lubię nazywać wyzwaniem pokoleniowym lub stuleciowym. Ludzkość realizowała już tego typu projekty: masowe projekty irygacyjne u zarania historii ludzkości, budowa świątyń i megamiast, rozwój energetyki parowej, kolei, katedr i nie tylko.
Zazwyczaj tego typu projekty wymagają zaangażowania wielu pokoleń. Czasami możemy przyspieszyć nasze postępy i ukończyć je w krótkim czasie, gdy zainwestujemy w nie ogromne ilości zasobów, a jednocześnie będziemy szczęśliwi, mając odpowiednich ludzi, przywództwo, talent i wiedzę. Widzieliśmy to stosunkowo niedawno w przypadku Projektu Manhattan i… Inicjatywy księżycowe .
Ale w połowie XX wieku, kiedy mieliśmy okazję spędzić czas i pieniądze całego pokolenia na badaniach jądrowych, mieliśmy wybór między bombami a elektrowniami – i wybraliśmy bomby. Tak więc, kiedy kierunek badań nad elektrowniami nie rozwijał się tak szybko (ponieważ nie zainwestowano w nie inwestycji na poziomie stulecia), począwszy od lat pięćdziesiątych XX wieku, prace te zamarły i załamały się.
Oznacza to, że badania nad syntezą termojądrową zostały zdegradowane do tego samego priorytetu, co większość innych obszarów badań, co oznacza, że ich urzeczywistnienie zajmie prawie sto lat. Ale to dobrze. Poświęcimy temu czas, zrobimy to dobrze i będzie warto.
