Precej celovito razumem ogromne izzive, potrebne za ustvarjanje komercialne jedrske fuzijske energije. Zato sem glede jedrske cepitve staljene soli bolj optimističen. To poskušam razložiti v dveh videih. Vendar je to kompleksna tema. Tu bom skušal to povedati čim bolj jasno in na kratko.
Kako daleč v komercialni jedrski fuziji?
Menim, da so tehnološki preboji še potrebni. Zadnja desetletja dela na področju jedrske fuzije so prevladovali projekti Tokomak (ITER, JET ter južnokorejski Tokomak in kitajski Tokomak). Tokomak drži plazmo jedrske fuzije v magnetnem polju v obliki krofa. Potrebna so leta, da se projekti razvijejo do poskusov ustvariti fuzijo za nekaj sekund in ta je približno 1000-krat oddaljena od dejanske neto energije.
Obstaja veliko načinov, kako poskušati razviti jedrsko fuzijo za pridobivanje energije. Ena sama vrednost začne da nam pove, kako blizu je fuzijski poskus neto moči: fuzijski trojni produkt. Trojni produkt je produkt treh lastnosti fuzijske plazme:
n gostota ionov v plazmi (ioni/kubični meter)
T temperatura teh ionov (keV2)
τE čas zadrževanja energije (sekunde)
Fuzijska reakcija z najnižjim (ali najbolj dosegljivim) pragom trojnega produkta je fuzija devterija in tritija (DT), dveh izotopov vodika. Fuzijska elektrarna, ki deluje na gorivo DT, bo imela trojni produkt približno 5×10^21 m-3 keV s ali več. obstajajo številne druge zahteve za komercialno uspešno elektrarno vendar je trojni izdelek najmanjši tehnični mejnik.
Lepa lastnost trojnega produkta je, da je neodvisen od določene sheme, uporabljene za ustvarjanje fuzijske plazme, tako da ga je mogoče uporabiti za primerjavo delovanja različnih vrst pristopov k fuziji. Je pomembna količina v shemah magnetne omejitve (tokamaki, stelaratorji), inercialnih shemah omejitve (laserska fuzija) in magnetno-inercialnih shemah (MagLIF, stiskanje FRC).
Več milijard vreden reaktorski poskus JET (Joint European Torus) je deloval že desetletja. Mislim, da je bilo za njegovo financiranje približno 100 milijonov evrov na leto ali več. Marca 2019 sta vlada Združenega kraljestva in Evropska komisija podpisali podaljšanje pogodbe za JET. To je zagotovilo delovanje JET do konca leta 2024, ne glede na situacijo Brexita. Decembra 2020 je nadgradnja JET začela uporabljati tritij kot del njegovega prispevka k ITER. 21. decembra 2021 je JET proizvedel 59 megajoulov z uporabo goriva devterij-tritij, medtem ko je vzdrževal fuzijo med petsekundnim impulzom, s čimer je presegel svoj prejšnji rekord 21.7 megajoulov s Q = 0.33, postavljen leta 1997. Steven Krivit poudarja, da je potreboval približno 700 megavatov elektrike za proizvodnjo 59 megajoulov v petih sekundah. Q = 0.33 je 33 % energije v in iz plazme. 700 megavatov za petsekundno napajanje bi pomenilo približno 3.5 milijarde joulov, da bi dobili 59 megajoulov iz plazme. Stenska moč je približno 60-krat manjša in potem bi bilo treba moč iz plazme pretvoriti nazaj v elektriko. To velja za bolj poštene številke iz LPP fuzije. Eksperimenti s fuzijsko močjo znašajo eno tisočinko odstotka celotne izhodne električne energije v primerjavi z notranjo.
Svet ima le 25 ton tritija. Ne pojavlja se naravno. Fuzijski reaktor DT (devterij in tritij), ki proizvaja gigavat, bi potreboval približno 150 ton tritija na leto. Tritij se trenutno proizvaja v jedrskih fisijskih reaktorjih za težko vodo CANDU (Kanada).
Načrti za fuzijski reaktor DT morajo obravnavati razmnoževanje velike količine tritija. To pomeni ustvarjanje veliko poceni nevtronov za učinkovito pretvorbo litija v tritij. To je tako, kot če bi rekli, da bi imeli načrt jedrske cepitve za proizvodnjo velikih količin plutonija. Plutonij se ne pojavlja v naravi, lahko pa ga ustvarite z reakcijo urana 238 z nevtroni. Uran 238 je 94 % tega, kar ljudje imenujejo jedrski odpadki. Uran 238 predstavlja približno 99.3 % naravno prisotnega urana in 97 % trenutnih svežih jedrskih gorivnih palic.
Država, ki lahko proizvede veliko poceni nevtronov, da proizvede veliko tritija, bi pomenila, da bi ta država lahko proizvedla tudi veliko plutonija. Vsaka država, ki lahko proizvede veliko plutonija, lahko naredi veliko bomb z jedrsko fisijo.
Pravzaprav sem relativno v redu s tem, ker mislim, da bodo bombe z jedrsko fisijo zastarele. Svet bo napredoval k veliko boljši tehnologiji v vesolju in energiji, potem pa uničujoča moč fisijskih bomb ne bo več vojaško strateška in bo postala vojaško manj pomembna. To ne pomeni, da je treba spodbujati širjenje. Sprejeti bi bilo treba korake, da ne bi bili neumni, toda svet z obvladovanjem jedrske energije za energijo in vesoljski pogon bo pomenil svet, v katerem je jedrsko orožje razmeroma trivialno. Postali bodo kot molotovke.
Uspešen razvoj jedrske fuzije za pridobivanje energije mora preseči vso to majhno raven trenutne proizvedene moči glede na porabljeno energijo in to narediti ekonomično. Projekti Tokomak morajo implicitno ustvariti to neto pozitivno moč, medtem ko zadržujejo plazmo več let namesto sekund. Všeč so mi projekti jedrske fuzije, ki načrtujejo, da ne zadržujejo plazme. Ti projekti uporabljajo impulzno moč. Za kratek čas (majhni delčki sekunde) ustvarijo fuzijske pogoje in poskušajo pridobiti ogromne količine energije ter jo oddajati brez uporabe turbine. Uporaba turbine pomeni vzdrževati fuzijo, kot so jedrske fisijske elektrarne, ki zdaj delujejo kot elektrarne na premog. Turbine delujejo z veliko količino trajne toplote. Pomislite na ogromne zaprte požare premoga.
LPP Fusion je majhno podjetje, ki poskuša priti do napredne jedrske fuzije in ima le nekaj milijonov dolarjev sredstev. Vendar sta odstotek vhodne moči in odstotek izhodne moči zelo blizu velikemu JET (Joint European Torus). LPP Fusion, Helion Energy, HB11 Fusion, TAE poskušajo uporabiti oblike impulzne fuzije. Oglejte si zgornjo sliko v tem članku. Poudarki načrta LPP Fusion so spodaj.
Raje imam tudi projekte za napredne fuzijske reakcije. 1 milijarda stopinj namesto 100 milijonov stopinj.
Tukaj je slika preglednice za sledenje mojega projekta jedrske fuzije.
Tukaj je nekaj diapozitivov iz LPP Fusion.
Brian Wang je vodja futurističnih misli in priljubljen znanstveni bloger z 1 milijonom bralcev na mesec. Njegov blog Nextbigfuture.com je na prvem mestu na spletnem mestu Science News Blog. Zajema številne moteče tehnologije in trende, vključno z vesoljem, robotiko, umetno inteligenco, medicino, biotehnologijo proti staranju in nanotehnologijo.
Znan po prepoznavanju najsodobnejših tehnologij, je trenutno soustanovitelj zagona in zbiranja sredstev za velika potencialna podjetja v zgodnji fazi. Je vodja raziskav za dodelitve za globoke tehnološke naložbe in investitor angelov pri Space Angels.
Pogost govornik v korporacijah, bil je govornik TEDx, govornik univerze Singularity in gost številnih intervjujev za radio in podcaste. Odprt je za javno nastopanje in svetovanje.
