Un nuovo avvio del MIT intenzionato a lanciare un reattore a fusione per 15 anni. Sul serio?

Conosciuto un aneddoto: la fusione nucleare sarà tra vent'anni. Sarà sempre vent'anni. Questo è uno scherzo, ora non è divertente, è cresciuta di ottimismo scienziati, che nel 1950 (e in ogni decennio successivo) credevano che la fusione nucleare è stato a 20 anni dalla loro. Ora per questo aneddoto seriamente startup — nativo del MIT (Massachusetts institute of technology), è molto rispettato e famoso istituto: Commonwealth Fusion Technologies. Avvio promette di avviare il flusso di un reattore a fusione nucleare per 15 anni. Promette economica, pulita e energia illimitata, che risolve tutte le crisi con i combustibili fossili e i cambiamenti climatici. E dicono: «potenzialmente inesauribile e безуглеродный fonte di energia».

L'Unico problema: abbiamo già sentito molte volte. Che questa volta è diverso?

Un Altro noto cliché riguarda l'energia da fusione. L'idea è semplice: si inserisce il sole in bottiglia. Resta solo da costruire bottiglia. L'energia di sintesi nutre stelle, ma richiede incredibilmente calde e dense le condizioni per il plasma ha guadagnato.

Una Grande quantità di energia può essere rilasciato, quando i due polmoni del kernel si fondono: il deuterio-тритиевое fusione, che viene effettuata nell'ambito di un esperimento ITER, emette 17,6 Mev per reazione, un milione di volte più energia da una molecola che si ottiene dall'esplosione di potenza del proiettile. Ma per liberare questa energia, è necessario superare un potente repulsione elettrostatica tra i nuclei, che sono entrambi carichi positivamente. L'interazione forte su brevi distanze porta alla sintesi, che rilascia tutta l'energia, ma il kernel è necessario riassumere molto vicino a фемтометры. Nelle stelle è a sè stessa a causa della enorme pressione della gravità sul materiale, ma sulla Terra con questo più difficile.

Per cominciare, è necessario cercare di trovare i materiali che rimarranno vivi dopo l'esposizione a temperature di centinaia di milioni di gradi Celsius.

Il Plasma è costituito da particelle cariche; la materia e gli elettroni vengono lavati via. Lei può tenere il campo magnetico, che comprime il plasma in cerchio. Manipolazione con il campo magnetico permettono anche di questo plasma compressione. Negli anni 1950 e 1960 un'intera generazione di dispositivi con i nomi esotici: Stellarator, Perhapsatron, Z-Pinch, progettati per questo. Ma il plasma, che hanno cercato di mantenere, era instabile. Il plasma è di per sé produce campi elettromagnetici, può essere molto complessa teoria магнитогидродинамики. Facili deviazioni o difetti sulla superficie del plasma rapidamente uscivano fuori controllo. In breve, il dispositivo non ha funzionato come previsto.

In Unione Sovietica è stato ideato il «tokamak», che ha offerto un significativo miglioramento delle prestazioni. Allo stesso tempo è stato inventato il laser, che consente di realizzare un nuovo tipo di sintesi — sintesi con инерциальным конфайнментом.

In questo caso non è necessario tenere premuto il plasma, bruciante in campi magnetici, è necessario stringere la sua esplosione con l'ausilio del laser per un breve periodo di tempo. Ma gli esperimenti con инерциальным конфайнментом anche sofferto di instabilità. Essi sono stati condotti dal 1970 e, forse, un giorno arriverà il tuo, ma il più grande di loro fino ad oggi — laboratorio Nazionale di accensione in Livermore, Ca, — e non ha raggiunto il punto di pareggio, quando viene prodotta più energia di quanto speso.

La Maggior parte delle speranze spetta a ITER, il più grande del mondo tokamak per la sintesi con una конфайнментом, che è ancora in fase di costruzione.

Gli Sviluppatori del progetto sperano di accendere il plasma per 20 minuti, per produrre 500 Mw di energia con un valore nominale di ingresso 50 Mw. Completi gli esperimenti di sintesi programmate per il 2035, ma i problemi con la cooperazione internazionale degli stati UNITI, dell'unione SOVIETICA (allora ancora), il Giappone e l'Europa hanno provocato forti rallentamenti e lo stiramento di bilancio. Il progetto è in ritardo per 12 anni al costo di 13 miliardi di dollari. Non è raro per i progetti che richiedono la costruzione di grandi impianti.

Secondo i piani ITER primo reattore nucleare a fusione, che funziona come una centrale elettrica, accendere e sostenendo la sintesi, DEMO, dovrebbe entrare in lavoro nel 2040 o anche il 2050. In altre parole, la fusione nucleare... sarà tra vent'anni. Sviluppa la tendenza a risolvere i problemi con le instabilità attraverso la costruzione di tutte le installazioni di grandi dimensioni. ITER sarà più JET, mentre la DEMO sarà più ITER.

Nel corso degli anni molte squadre hanno sfidato internazionale collaborazioni, offrendo un design più piccolo. Il problema non è nella velocità e nella praticità. Se per la costruzione di un reattore a fusione davvero se ne andranno miliardi di dollari, e decine di anni, se sarà in generale paga? Chi pagherà per la costruzione? Forse, a quel punto, quando sarà costruito di lavoro tokamak, una combinazione di pannelli solari e batterie nuove ci forniranno energia, che sarà più conveniente su токамаке. Alcuni progetti — anche il famigerato «fusione fredda» — erano false o non funzionante.

Altri meritano maggiore attenzione. Start-up con i nuovi disegni del reattore di fusione — o, in alcuni casi, accetta la nuova versione dei versioni più vecchie di tentativi.

Tri Alpha calcola spingere nubi di plasma in costruzione, che ricorda il large hadron collider, e poi tenere premuto синтезирующую il plasma in un campo magnetico abbastanza a lungo per uscire del punto di pareggio e produrre energia. Loro sono riusciti a raggiungere temperature necessarie e confinamento del plasma in pochi millisecondi, ma anche di attirare più di 500 milioni didi dollari di capitale di rischio.

Il Team di Lockheed Martin Skunk Works, noto per i suoi progetti segreti, ha fatto rumore nel 2013, annunciando che lavora compatto fusione alimentato da un reattore, produrre 100 Mw e hanno la dimensione di un motore a reazione. A quel punto hanno dichiarato che il prototipo sarà pronto tra cinque anni. Naturalmente, i dettagli di progettazione essi non hanno. Nel 2016 è stato confermato che il progetto riceve il finanziamento, ma molti hanno già perso la fede e ha trovato scetticismo.

Ed ecco sullo sfondo di tutto questo sfacelo, gli scienziati del MIT irrompe sul ring. Bob Мамгаард, CEO di Commonwealth Fusion Energy, ha dichiarato: «Siamo impegnati a ottenere postazione di lavoro in tempo per combattere il cambiamento climatico. Pensiamo che la scienza, la velocità e la scalabilità del progetto richiedono quindici anni».

Il Nuovo progetto del MIT aderito al progetto tokamak, come hanno fatto in passato. Il dispositivo SPARC deve produrre di 100 Megawatt di energia per 10 secondi impulsi di confinamento. Ottenere energia dal generatore di impulsi già riuscito prima, ma il punto di pareggio — che in realtà attira studiosi.

Una Speciale salsa in questo caso sono i nuovi magneti superconduttori ad alta temperatura di ossido di ittrio-bario-rame. Dato che ВТСМ possono creare più potenti campi magnetici alla stessa temperatura normali magneti, può risultare comprimere il plasma con minore potenza, meno di un dispositivo magnetico e di raggiungere le condizioni di sintesi del dispositivo, che nel 65 volte meno ITER. Questo è il piano, in ogni caso. Sperano di creare magneti superconduttori per i prossimi tre anni.

Gli Scienziati sono ottimisti: «la Nostra strategia — utilizzare conservatore fisica, basata su decenni di lavoro al MIT e in altri luoghi», dice Martin Greenwald, il vice direttore del Centro di scienza di plasma e sintesi con il Massachusetts institute of technology. «Se SPARC raggiungere le prestazioni previste, il mio istinto mi dice che sarà possibile scalare fino ad un vero impianto energetico».

Ci sono Un sacco di altri progetti e start-up, che allo stesso modo promettono di bypassare tutti i tipi di tokamak e bilanci collaborazioni internazionali. Difficile dire se trova qualcuno di loro ingrediente segreto per la sintesi o lo stesso ITER, con il suo peso nella comunità scientifica e il supporto per paesi, vincerà. E comunque è difficile dire quando e se la sintesi sarà la migliore fonte di energia. Sintesi — è difficile. Così dimostra la storia.