Jeg har en meget omfattende forståelse av de enorme utfordringene som trengs for å skape kommersiell kjernefysisk fusjonskraft. Dette er grunnen til at jeg er mer optimistisk angående kjernefysisk fisjon av smeltet salt. Jeg prøver å forklare dette i to videoer. Dette er imidlertid et komplekst tema. Jeg skal prøve å si det så klart og kort som mulig her.
Hvor langt unna i kommersiell kjernefysisk fusjon?
Jeg tror det fortsatt er behov for teknologiske gjennombrudd. De siste tiårene med arbeid med kjernefysisk fusjon har vært dominert av Tokomak-prosjektene (ITER, JET og en sørkoreansk Tokomak og en kinesisk Tokomak). Tokomak holder kjernefysisk fusjonsplasma i et smultringformet magnetfelt. Det tar år for prosjektene å bygge opp til forsøk på å skape fusjon i noen sekunder, og fusjonen er omtrent 1000 ganger unna ekte nettoenergi.
Det er mange måter å prøve å utvikle kjernefysisk fusjon for å generere kraft. En enkelt verdi starter for å fortelle oss hvor nært et fusjonseksperiment er nettkraft: fusjonstrippelproduktet. Trippelproduktet er produktet av tre attributter til et fusjonsplasma:
n tettheten av ioner i plasmaet (ioner/kubikkmeter)
T temperaturen til disse ionene (keV2)
τE energibegrensningstiden (sekunder)
Fusjonsreaksjonen med den laveste (aka mest oppnåelige) trippelproduktterskelen er fusjonen av deuterium og tritium (DT), to isotoper av hydrogen. Et fusjonskraftverk som kjører på DT-brensel vil ha et trippelprodukt på omtrent 5×10^21 m-3 keV s eller mer. Det er mange andre krav til et kommersielt levedyktig kraftverk men trippelproduktet er en minimumsteknisk milepæl.
En fin egenskap ved trippelproduktet er at det er uavhengig av det spesielle opplegget som brukes til å lage fusjonsplasmaet, slik at det kan brukes til å sammenligne ytelse på tvers av ulike typer tilnærminger til fusjon. Det er en meningsfull størrelse i magnetiske innesperringsskjemaer (tokamaks, stellaratorer), treghetsbegrensningsskjemaer (laserfusjon) og magneto-treghetsskjemaer (MagLIF, komprimering av FRC).
JET (Joint European Torus)-reaktoreksperimentet på flere milliarder har operert i flere tiår. Jeg tror det var på rundt 100 millioner euro per år eller mer for finansieringen. I mars 2019 signerte den britiske regjeringen og EU-kommisjonen en kontraktsforlengelse for JET. Dette garanterte JET-operasjoner til slutten av 2024 uavhengig av Brexit-situasjonen. I desember 2020 startet en JET-oppgradering ved å bruke tritium, som en del av bidraget til ITER. Den 21. desember 2021 produserte JET 59 megajoule ved bruk av deuterium-tritium-drivstoff mens den opprettholder fusjon i løpet av en fem sekunders puls, og slo sin tidligere rekord på 21.7 megajoule med Q = 0.33, satt i 1997. Steven Krivit påpeker at det tok ca. 700 megawatt av strøm for å produsere de 59 megajoulene over fem sekunder. Q = 0.33 er 33 % av energi inn og ut av plasmaet. 700 megawatt for å drive dette i fem sekunder vil være omtrent 3.5 milliarder joule for å få 59 megajoule ut fra plasmaet. Veggkraften er omtrent 60 ganger mindre, og da må strømmen ut av plasmaet konverteres tilbake til elektrisitet. Dette går til de mer ærlige tallene fra LPP fusion. Fusjonskrafteksperimenter er på en tusendel av en prosent i total elektrisitet ut kontra elektrisitet inn.
Verden har bare 25 tonn tritium. Det forekommer ikke naturlig. En DT (deuterium og tritium) fusjonsreaktor som genererer en gigawatt vil trenge rundt 150 tonn tritium per år. Tritium produseres for tiden ved tungtvannsreaktorer laget av CANDU (kanadisk).
DT-fusjonsreaktorplanene må ta for seg avl av mye tritium. Dette betyr å generere mange billige nøytroner for å effektivt konvertere litium til tritium. Dette er som å si at vi ville ha en kjernefysisk fisjonsplan for å lage rikelige mengder Plutonium. Plutonium finnes ikke i naturen, men du kan lage det ved å reagere Uran 238 med nøytroner. Uran 238 er 94 % av det folk kaller atomavfall. Uran 238 utgjør omtrent 99.3 % av naturlig forekommende uran og 97 % av dagens ferske kjernebrenselstaver.
Et land som kan generere mange billige nøytroner for å avle mye tritium vil bety at landet også kan avle mye plutonium. Ethvert land som kan avle mye plutonium kan lage mange atomfisjonsbomber.
Jeg er faktisk relativt OK med dette fordi jeg tror atomfisjonsbomber vil bli utdaterte. Verden vil utvikle seg til mye bedre teknologi innen rom og energi, da vil destruktiviteten til fisjonsbomber ikke være militærstrategisk og vil bli mindre viktig militært. Dette er ikke å si at spredning bør oppmuntres. Det bør tas skritt for å ikke være dum, men en verden med mestring av atomkraft for energi og romfremdrift vil bety en verden der atomvåpen er relativt trivielle. De vil bli som molotovcocktailer.
Vellykket utvikling av kjernefysisk fusjon for energi må gå utover alt dette lille nivået av strøm som genereres i forhold til kraften som brukes og gjøre det økonomisk. Tokomak-prosjektene må implisitt generere denne netto positive kraften mens de holder plasma i årevis i stedet for sekunder. Jeg liker kjernefysiske fusjonsprosjekter som planlegger å ikke holde plasma. Disse prosjektene bruker pulserende kraft. De skaper kort tid (små brøkdeler av sekunder) fusjonsforhold og prøver å få enorme mengder kraft og få ut strømmen uten å bruke en turbin. Å bruke en turbin betyr å opprettholde fusjon som atomfisjonsanlegg nå som fungerer som kullverk. Turbiner arbeider med en stor mengde vedvarende varme. Tenk på massive kullbranner.
LPP Fusion er et lite selskap som prøver å komme til avansert kjernefysisk fusjon som bare har hatt noen få millioner dollar i finansiering. Imidlertid, prosentandel av strøm inn til prosentandel strøm ut, er de svært nær den store JET (Joint European Torus). LPP Fusion, Helion Energy, HB11 Fusion, TAE prøver å gå for former for pulserende fusjon. Se det øverste bildet i denne artikkelen. LPP Fusion-planens høydepunkter er nedenfor.
Jeg foretrekker også prosjekter som går for avanserte fusjonsreaksjoner. 1 milliard grader i stedet for 100 millioner grader.
Her er mitt atomfusjonsprosjekt sporingsregnearkbilde.
Her er noen lysbilder fra LPP Fusion.
Brian Wang er en futuristisk tankeleder og en populær vitenskapsblogger med 1 million lesere per måned. Bloggen hans Nextbigfuture.com er rangert som #1 Science News Blog. Den dekker mange forstyrrende teknologi og trender, inkludert rom, robotikk, kunstig intelligens, medisin, anti-aging bioteknologi og nanoteknologi.
Han er kjent for å identifisere banebrytende teknologier, og er for tiden en av grunnleggerne av en oppstart og innsamling for høy potensielle selskaper i et tidlig stadium. Han er forskningssjef for allokasjoner for dype teknologiinvesteringer og en engelinvestor hos Space Angels.
Han er en hyppig foredragsholder i selskaper, og har vært TEDx -foredragsholder, høyttaler på Singularity University og gjest på mange intervjuer for radio og podcaster. Han er åpen for offentlige foredrag og rådgivning.
