Ticari nükleer füzyon enerjisi yaratmak için gereken büyük zorluklara dair oldukça kapsamlı bir anlayışa sahibim. Bu yüzden erimiş tuz nükleer fisyonu konusunda daha iyimserim. Bunu iki videoda anlatmaya çalışıyorum. Ancak bu karmaşık bir konudur. Bunu burada olabildiğince açık ve kısa bir şekilde belirtmeye çalışacağım.
Ticari Nükleer Füzyon Ne Kadar Uzakta?
Teknolojik atılımlara hala ihtiyaç olduğuna inanıyorum. Son yıllardaki nükleer füzyon çalışmalarına Tokomak projeleri (ITER, JET ve Güney Koreli Tokomak ve Çin Tokomak) hakim oldu. Tokomak nükleer füzyon plazmasını çörek şeklindeki manyetik alanda tutuyor. Projelerin birkaç saniyelik füzyon yaratma girişimlerine ulaşması yıllar alıyor ve füzyon, gerçek net enerjiden kabaca 1000 kat uzakta.
Güç üretmek için nükleer füzyon geliştirmenin birçok yolu var. Tek bir değer başlar bize bir füzyon deneyinin net güce ne kadar yakın olduğunu anlatmak için: füzyon üçlü çarpımı. Üçlü ürün, bir füzyon plazmasının üç özelliğinin ürünüdür:
n plazmadaki iyonların yoğunluğu (iyon/metreküp)
T bu iyonların sıcaklığı (keV2)
τE enerjinin hapsedilme süresi (saniye)
En düşük (diğer bir deyişle en ulaşılabilir) üçlü ürün eşiğine sahip füzyon reaksiyonu, iki hidrojen izotopu olan döteryum ve trityumun (DT) füzyonudur. DT yakıtıyla çalışan bir füzyon enerji santralinin üçlü çarpımı yaklaşık 5×10^21 m-3 keV s veya daha büyük olacaktır. Var Ticari olarak uygun bir enerji santrali için diğer birçok gereksinim ancak üçlü ürün asgari bir teknik kilometre taşıdır.
Üçlü ürünün güzel bir özelliği, füzyon plazmasını oluşturmak için kullanılan özel şemadan bağımsız olmasıdır, böylece farklı füzyon yaklaşımları arasındaki performansı karşılaştırmak için kullanılabilir. Bu, manyetik sınırlama düzenlerinde (tokamaklar, yıldızlaştırıcılar), eylemsiz sınırlama düzenlerinde (lazer füzyonu) ve manyeto-atalet düzenlerinde (MagLIF, FRC'lerin sıkıştırılması) anlamlı bir miktardır.
Milyarlarca dolarlık JET (Ortak Avrupa Torus) reaktör deneyi onlarca yıldır yürütülüyor. Sanırım finansmanı yılda yaklaşık 100 milyon euro veya daha fazlaydı. Mart 2019'da Birleşik Krallık Hükümeti ve Avrupa Komisyonu, JET için bir sözleşme uzatması imzaladı. Bu, Brexit durumuna bakılmaksızın 2024 sonuna kadar JET operasyonlarını garanti ediyor. Aralık 2020'de, ITER'e katkısının bir parçası olarak trityum kullanılarak bir JET yükseltmesi başlatıldı. 21 Aralık 2021'de JET, döteryum-trityum yakıtı kullanarak 59 megajoule üretti ve beş saniyelik bir darbe sırasında füzyonu sürdürdü ve 21.7'de belirlenen 0.33 megajoule'lük önceki rekorunu Q = 1997 ile kırdı. Steven Krivit, bunun yaklaşık 700 megavat enerji harcadığına dikkat çekiyor. Beş saniyede 59 megajoule elektrik üretecek. Q = 0.33 %33'tür. Plazmanın içindeki ve dışındaki enerji. Buna beş saniye boyunca güç sağlamak için 700 megawatt, plazmadan 3.5 megajoule çıkmak için yaklaşık 59 milyar jul olacaktır. Duvar gücü yaklaşık 60 kat daha azdır ve bu durumda plazmadan çıkan gücün tekrar elektriğe dönüştürülmesi gerekecektir. Bu, LPP füzyonundan elde edilen daha dürüst rakamlara gidiyor. Füzyon gücü deneyleri, toplam elektrik çıkışına karşılık gelen elektrik açısından yüzde binde biri oranındadır.
Dünyada sadece 25 ton Trityum var. Doğal olarak oluşmaz. Bir gigawatt üreten bir DT (döteryum ve trityum) füzyon reaktörünün yılda yaklaşık 150 ton Trityum'a ihtiyacı olacaktır. Trityum şu anda ağır su CANDU (Kanada) yapımı nükleer fisyon reaktörlerinde üretilmektedir.
DT füzyon reaktörü planlarının çok fazla Trityum üretimine yönelik olması gerekiyor. Bu, lityumu verimli bir şekilde Trityum'a dönüştürmek için çok sayıda ucuz nötron üretmek anlamına gelir. Bu, bol miktarda Plütonyum elde etmek için nükleer fisyon planımız olacağını söylemeye benziyor. Plütonyum doğada oluşmaz ancak Uranyum 238'in nötronlarla reaksiyona sokulmasıyla elde edilebilir. Uranyum 238, insanların nükleer atık olarak adlandırdığı atıkların %94'ünü oluşturur. Uranyum 238, doğal olarak oluşan Uranyumun yaklaşık %99.3'ünü ve mevcut taze nükleer yakıt çubuklarının %97'sini oluşturur.
Çok miktarda Trityum üretmek için çok sayıda ucuz nötron üretebilen bir ülke, o ülkenin aynı zamanda çok miktarda Plütonyum da üretebileceği anlamına gelir. Çok fazla Plütonyum üretebilen herhangi bir ülke, çok sayıda nükleer fisyon bombası da yapabilir.
Aslında bu konuda nispeten iyiyim çünkü nükleer fisyon bombalarının modasının geçeceğini düşünüyorum. Dünya, uzay ve enerji alanında çok daha iyi bir teknolojiye doğru ilerleyecek, o zaman fisyon bombalarının yıkıcılığı askeri stratejik olmaktan çıkacak ve askeri açıdan önemi azalacaktır. Bu, yayılmanın teşvik edilmesi gerektiği anlamına gelmiyor. Aptalca olmamak için adımlar atılmalıdır, ancak enerji ve uzay itkisi için nükleere hakim olunan bir dünya, nükleer silahların nispeten önemsiz olduğu bir dünya anlamına gelecektir. Molotof kokteyli gibi olacaklar.
Enerji için başarılı bir şekilde nükleer füzyon geliştirmek, kullanılan güce göre üretilen bu küçük mevcut güç seviyesinin ötesine geçmeli ve bunu ekonomik olarak yapmalıdır. Tokomak projeleri, plazmayı saniyeler yerine yıllarca tutarken bu net pozitif gücü örtülü olarak üretmek zorundadır. Plazma bulundurmamayı planlayan nükleer füzyon projelerini seviyorum. Bu projeler darbeli güç kullanıyor. Kısaca (saniyenin küçücük kesirleri) füzyon koşulları yaratıp, türbin kullanmadan çok büyük miktarda güç elde etmeye ve gücü çıkarmaya çalışıyorlar. Türbin kullanmak, artık kömür santralleri gibi çalışan nükleer fisyon santralleri gibi füzyonu sürdürmek anlamına geliyor. Türbinler büyük miktarda sürekli ısı ile çalışır. Büyük çaplı kömür yangınlarını düşünün.
LPP Fusion, yalnızca birkaç milyon dolarlık finansmana sahip, gelişmiş nükleer füzyona ulaşmaya çalışan küçük bir şirkettir. Ancak gelen güç yüzdesi ile çıkan güç yüzdesi büyük JET'e (Ortak Avrupa Torus) çok yakındır. LPP Füzyonu, Helion Enerjisi, HB11 Füzyonu, TAE darbeli füzyon biçimlerini tercih etmeye çalışıyor. Bu makaledeki üst resme bakın. LPP Füzyon planının öne çıkan noktaları aşağıdadır.
Ayrıca ileri füzyon reaksiyonlarına yönelik projeleri de tercih ediyorum. 1 milyon derece yerine 100 Milyar derece.
İşte nükleer füzyon projemin takip tablosu resmi.
İşte LPP Fusion'dan bazı slaytlar.
Brian Wang, Fütürist Düşünce Lideri ve ayda 1 milyon okuyucusu olan popüler bir Bilim blog yazarıdır. Blogu Nextbigfuture.com, Science News Blog'da 1. sırada yer alıyor. Uzay, Robotik, Yapay Zeka, Tıp, Yaşlanma Karşıtı Biyoteknoloji ve Nanoteknoloji dahil olmak üzere birçok yıkıcı teknoloji ve trendi kapsar.
En son teknolojileri tanımlamasıyla tanınan, şu anda yüksek potansiyele sahip erken aşamadaki şirketler için bir başlangıç ve bağış toplama kuruluşunun Kurucu Ortağıdır. Derin teknoloji yatırımları için Tahsis Araştırma Başkanı ve Space Angels'ta Melek Yatırımcıdır.
Şirketlerde sık sık konuşmacı olarak, TEDx konuşmacısı, Singularity Üniversitesi konuşmacısı ve radyo ve podcast'ler için çok sayıda röportajda konuk olmuştur. Topluluk önünde konuşma ve danışmanlık görüşmelerine açıktır.
