Projektet inovative që përdorin superpërçues modernë së shpejti do të lejojnë shkrirjen e kontrolluar termonukleare, thonë disa optimistë. Megjithatë, ekspertët parashikojnë se zbatimi praktik do të marrë disa dekada.
Pse është kaq e vështirë?
Energjia e shkrirjes konsiderohet një burim potencial energjie për të ardhmen. Kjo është energjia e pastër e atomit. Por çfarë është dhe pse është kaq e vështirë për t'u arritur? Për të filluar, ne duhet të kuptojmë ndryshimin midis ndarjes klasike bërthamore dhe shkrirjes termonukleare.
Fizioni i atomit ndodh kur izotopet radioaktive - uraniumi ose plutoniumi - shpërbëhen dhe shndërrohen në izotope të tjerë shumë radioaktivë, të cilët më pas duhet të varrosen ose riciklohen.
Reaksioni i shkrirjes konsiston në faktin se dy izotope të hidrogjenit - deuterium dhe tritium - shkrihen në një tërësi të vetme, duke formuar helium jotoksik dhe një neutron të vetëm, pa prodhuar mbetje radioaktive.
Problemi i kontrollit
Reagimet qëndodhin në Diell ose në një bombë hidrogjeni - ky është shkrirja termonukleare dhe inxhinierët përballen me një detyrë të vështirë - si ta kontrollojnë këtë proces në një termocentral?
Kjo është diçka për të cilën shkencëtarët kanë punuar që nga vitet 1960. Një reaktor tjetër eksperimental i shkrirjes i quajtur Wendelstein 7-X ka filluar funksionimin në qytetin verior gjerman të Greifswald. Nuk është projektuar ende për të krijuar një reagim - është thjesht një dizajn i veçantë që po testohet (një yjor në vend të një tokamak).
Plazma me energji të lartë
Të gjitha instalimet termonukleare kanë një veçori të përbashkët - një formë unazore. Ai bazohet në idenë e përdorimit të elektromagnetëve të fuqishëm për të krijuar një fushë të fortë elektromagnetike në formën e një torus - një tub biçiklete të fryrë.
Kjo fushë elektromagnetike duhet të jetë aq e dendur sa që kur nxehet në një furrë me mikrovalë në një milion gradë Celsius, një plazma duhet të shfaqet në qendër të unazës. Më pas ndizet në mënyrë që të fillojë shkrirja.
Demonstrimi i mundësive
Në Evropë, dy eksperimente të tilla janë duke u zhvilluar aktualisht. Njëri prej tyre është Wendelstein 7-X, i cili kohët e fundit gjeneroi plazmën e parë të heliumit. Tjetri është ITER, një strukturë e madhe eksperimentale e shkrirjes në jug të Francës, e cila është ende në ndërtim e sipër dhe do të jetë gati të fillojë në vitin 2023.
Supozohet se reaksionet e vërteta bërthamore do të ndodhin në ITER, megjithatë, vetëm nëpër një periudhë të shkurtër kohe dhe sigurisht jo më shumë se 60 minuta. Ky reaktor është vetëm një nga hapat e shumtë drejt realizimit të shkrirjes bërthamore.
Reaktor i shkrirjes: më i vogël dhe më i fuqishëm
Kohët e fundit, disa projektues kanë shpallur një dizajn të ri reaktori. Sipas një grupi studentësh nga Instituti i Teknologjisë në Masaçusets, si dhe përfaqësues të kompanisë së armëve Lockheed Martin, bashkimi mund të kryhet në objekte që janë shumë më të fuqishme dhe më të vogla se ITER, dhe ata janë të gatshëm ta bëjnë atë brenda dhjetë. vjet.
Ideja e dizajnit të ri është përdorimi i superpërçuesve modernë me temperaturë të lartë në elektromagnet, të cilët shfaqin vetitë e tyre kur ftohen me azot të lëngshëm, në vend të atyre konvencionalë, të cilët kërkojnë helium të lëngshëm. Një teknologji e re, më fleksibël do të lejojë një ridizajnim të plotë të reaktorit.
Klaus Hesch, i cili është përgjegjës për teknologjinë e shkrirjes bërthamore në Institutin e Teknologjisë në Karlsruhe në Gjermaninë jugperëndimore, është skeptik. Ai mbështet përdorimin e superpërçuesve të rinj me temperaturë të lartë për dizajne të reja reaktorësh. Por, sipas tij, për të zhvilluar diçka në një kompjuter, duke marrë parasysh ligjet e fizikës, nuk mjafton. Është e nevojshme të merren parasysh sfidat që dalin gjatë zbatimit të një ideje.
Sci-Fi
Sipas Hesh, modeli studentor i MIT tregon vetëm mundësinë e një projekti. Por në fakt është shumë fantashkencë. Projektisugjeron që problemet serioze teknike të shkrirjes janë zgjidhur. Por shkenca moderne nuk e ka idenë se si t'i zgjidhë ato.
Një problem i tillë është ideja e mbështjelljeve të palosshme. Elektromagnetët mund të çmontohen në mënyrë që të futen brenda unazës që mban plazmën në modelin e projektimit MIT.
Kjo do të ishte shumë e dobishme sepse mund të aksesoni objektet në sistemin e brendshëm dhe t'i zëvendësoni ato. Por në realitet, superpërçuesit janë bërë nga materiali qeramik. Qindra prej tyre duhet të ndërthuren në një mënyrë të sofistikuar për të formuar fushën e duhur magnetike. Dhe këtu ka më shumë vështirësi thelbësore: lidhjet midis tyre nuk janë aq të thjeshta sa lidhjet e kabllove të bakrit. Askush nuk ka menduar ende për koncepte që do të ndihmonin në zgjidhjen e problemeve të tilla.
Shumë nxehtë
Temperatura e lartë është gjithashtu një problem. Në thelbin e plazmës së shkrirjes, temperatura do të arrijë rreth 150 milionë gradë Celsius. Kjo nxehtësi ekstreme mbetet në vend - pikërisht në qendër të gazit të jonizuar. Por edhe rreth tij është ende shumë nxehtë - nga 500 në 700 gradë në zonën e reaktorit, e cila është shtresa e brendshme e një tubi metalik në të cilin tritiumi i nevojshëm për shkrirjen bërthamore do të "riprodhohet"
Reaktori i shkrirjes ka një problem edhe më të madh - të ashtuquajturin çlirim të energjisë. Kjo është pjesa e sistemit që merr karburantin e përdorur, kryesisht heliumin, nga procesi i shkrirjes. Së parikomponentët metalikë në të cilët hyn gazi i nxehtë quhen "divertues". Mund të ngrohet deri në mbi 2000°C.
Problemi me divertor
Me qëllim që uzina të përballojë këto temperatura, inxhinierët po përpiqen të përdorin tungstenin metalik të përdorur në llambat inkandeshente të modës së vjetër. Pika e shkrirjes së tungstenit është rreth 3000 gradë. Por ka edhe kufizime të tjera.
Në ITER, kjo mund të bëhet, sepse ngrohja në të nuk ndodh vazhdimisht. Supozohet se reaktori do të funksionojë vetëm 1-3% të kohës. Por ky nuk është një opsion për një termocentral që duhet të funksionojë 24/7. Dhe, nëse dikush pretendon se është në gjendje të ndërtojë një reaktor më të vogël me të njëjtën fuqi si ITER, është e sigurt të thuhet se ai nuk ka një zgjidhje për problemin e divertorit.
Elektrocentrali në disa dekada
Megjithatë, shkencëtarët janë optimistë për zhvillimin e reaktorëve termonuklear, megjithatë, ai nuk do të jetë aq i shpejtë sa parashikojnë disa entuziastë.
ITER duhet të tregojë se shkrirja e kontrolluar në fakt mund të prodhojë më shumë energji sesa do të shpenzohej për ngrohjen e plazmës. Hapi tjetër është ndërtimi i një termocentrali të ri demonstrues hibrid që prodhon në fakt energji elektrike.
Inxhinierët tashmë po punojnë në dizajnin e tij. Ata do të duhet të mësojnë nga ITER, i cili është planifikuar të nisë në vitin 2023. Duke marrë parasysh kohën e nevojshme për projektimin, planifikimin dhe ndërtimin, duketnuk ka gjasa që termocentrali i parë me shkrirje të nisë shumë më herët se mesi i shekullit të 21-të.
Rossi Cold Fusion
Në vitin 2014, një test i pavarur i reaktorit E-Cat arriti në përfundimin se pajisja prodhoi një mesatare prej 2,800 watts fuqi dalëse gjatë një periudhe 32-ditore me një konsum prej 900 watts. Kjo është më shumë se çdo reaksion kimik që mund të izolojë. Rezultati flet ose për një përparim në shkrirjen termonukleare, ose për mashtrim të plotë. Raporti zhgënjeu skeptikët, të cilët dyshojnë nëse testi ishte vërtet i pavarur dhe sugjerojnë falsifikimin e mundshëm të rezultateve të testit. Të tjerët kanë qenë të zënë duke zbuluar "përbërësit sekretë" që mundësojnë bashkimin e Rossit të përsërisë teknologjinë.
Rossi është një mashtrues?
Andrea është imponuese. Ai publikon shpallje drejtuar botës në anglisht unike në seksionin e komenteve të faqes së tij të internetit, të quajtur me pretendime Journal of Nuclear Physics. Por tentativat e tij të mëparshme të dështuara kanë përfshirë një projekt italian të mbetjeve në karburant dhe një gjenerator termoelektrik. Petroldragon, një projekt i mbeturinave në energji, dështoi pjesërisht sepse hedhja e paligjshme e mbetjeve kontrollohet nga krimi i organizuar italian, i cili ka ngritur kallëzim penal kundër tij për shkelje të rregulloreve të menaxhimit të mbetjeve. Ai krijoi gjithashtu një pajisje termoelektrike për Korpusin e Inxhinierëve të Ushtrisë Amerikane, por gjatë testimit, pajisja prodhoi vetëm një pjesë të fuqisë së deklaruar.
Shumë nuk i besojnë Rossit dhe kryeredaktori i New Energy Times e quajti atë troç një kriminel me një varg projektesh energjetike të dështuara pas tij.
Verifikimi i pavarur
Rossi nënshkroi një kontratë me kompaninë amerikane Industrial Heat për të kryer një test sekret njëvjeçar të një impianti me shkrirje të ftohtë 1-MW. Pajisja ishte një kontejner transporti i mbushur me dhjetëra E-Cats. Eksperimenti duhej të kontrollohej nga një palë e tretë që mund të konfirmonte se gjenerimi i nxehtësisë po ndodhte vërtet. Rossi pretendon se ka kaluar pjesën më të madhe të vitit të kaluar duke jetuar praktikisht në një kontejner dhe duke mbikëqyrur operacionet për më shumë se 16 orë në ditë për të provuar qëndrueshmërinë komerciale të E-Cat.
Testi përfundoi në mars. Mbështetësit e Rossi-t prisnin me padurim raportin e vëzhguesve, duke shpresuar për një shfajësim për heroin e tyre. Por në fund ata patën një padi.
Çështje gjyqësore
Në një dosje gjyqësore në Florida, Rossi pretendon se testi ishte i suksesshëm dhe një arbitër i pavarur konfirmoi se reaktori E-Cat prodhon gjashtë herë më shumë energji sesa konsumon. Ai gjithashtu pohoi se Industrial Heat kishte rënë dakord t'i paguante atij 100 milion - 11.5 milion dollarë paraprakisht pas provës 24-orëshe (me sa duket për të drejtat e licencimit në mënyrë që kompania të mund ta shesë teknologjinë në SHBA) dhe 89 milion dollarë të tjerë pas përfundimit me sukses të zgjatur. provë brenda 350 ditëve. Rossi akuzoi IH për drejtimin e një "skeme mashtruese"qëllimi i së cilës ishte vjedhja e pronës së tij intelektuale. Ai gjithashtu akuzoi kompaninë për shpërdorim të reaktorëve E-Cat, kopjim të paligjshëm të teknologjive dhe produkteve novatore, funksionalitetit dhe modeleve, dhe abuzim me një patentë për pronësinë e tij intelektuale.
Miniera e Arit
Diku tjetër, Rossi pretendon se në një nga demonstratat e tij, IH mori 50-60 milionë dollarë nga investitorët dhe 200 milionë dollarë të tjerë nga Kina pas një rishfaqjeje ku përfshiheshin zyrtarë të lartë kinezë. Nëse kjo është e vërtetë, atëherë shumë më tepër se njëqind milionë dollarë janë në rrezik. Industrial Heat i ka hedhur poshtë këto pretendime si të pabaza dhe do të mbrohet në mënyrë aktive. Më e rëndësishmja, ajo pretendon se "punoi për më shumë se tre vjet për të konfirmuar rezultatet që supozohet se arriti Rossi me teknologjinë e tij E-Cat, pa sukses."
IH nuk beson në E-Cat, dhe New Energy Times nuk sheh asnjë arsye për të dyshuar në të. Në qershor 2011, një përfaqësues i botimit vizitoi Italinë, intervistoi Rossin dhe filmoi një demonstrim të E-Cat-it të tij. Një ditë më vonë, ai raportoi shqetësimet e tij serioze për metodën e matjes së fuqisë termike. Pas 6 ditësh gazetari ka postuar videon e tij në YouTube. Ekspertët nga e gjithë bota i dërguan analiza, të cilat u publikuan në korrik. U bë e qartë se ky ishte një mashtrim.
Konfirmim eksperimental
Megjithatë, një numër studiuesish - Alexander Parkhomov nga Universiteti i Miqësisë së Popujve të Rusisë dhe Projekti Përkujtimor i Martin Fleishman (MFPM) -arriti të riprodhojë shkrirjen e ftohtë termonukleare të Rusisë. Raporti i MFPM-së titullohej "Fundi i epokës së karbonit është afër". Arsyeja për një admirim të tillë ishte zbulimi i një shpërthimi të rrezatimit gama, i cili nuk mund të shpjegohet ndryshe përveçse me një reaksion termonuklear. Sipas studiuesve, Rossi ka pikërisht atë që thotë.
Një recetë e hapur e zbatueshme për shkrirjen e ftohtë mund të ndezë një nxitim ari energjie. Mund të gjenden metoda alternative për të anashkaluar patentat e Rossit dhe për ta mbajtur atë jashtë biznesit shumë miliardë dollarësh të energjisë.
Pra ndoshta Rossi do të preferonte të shmangte këtë konfirmim.
