Bright SPARC: Vajon az MIT tudósai valósággá tehetik a fúziós energiát?

Ezeket a sütiket a legjobb felhasználói élmény biztosítása érdekében használjuk. Ha továbbra is használja weboldalunkat, feltételezzük, hogy hozzájárul a weboldalon található összes süti fogadásához.

Az olasz Eni olajtársaság 50 millió dollárt fektet be a Commonwealth Fusion Systemsbe, az MIT egyik spin-out vállalatába, amely az intézettel együttműködve szupravezető mágneseket fejleszt, hogy nulla szén-dioxid-kibocsátású energiát termeljenek a SPARC nevű fúziós energiakísérletben. Julian Turner Robert Mumgaard vezérigazgatótól hallja a részleteket.

A Massachusetts Institute of Technology (MIT) szentélyeiben mélyen energiaforradalom zajlik. Évtizedes fejlődés után a tudósok úgy vélik, hogy a fúziós energia végre elérkezett, és hogy a korlátlan, égésmentes, nulla szén-dioxid-kibocsátású energia szent grálja elérhető közelségbe kerülhet.

Az olasz energiaóriás, az Eni osztja ezt az optimizmust, és 50 millió eurót (62 millió dollárt) fektet be egy együttműködési projektbe az MIT Plazmafúziós és Tudományos Központjával (PSFC) és a Commonwealth Fusion Systems (CFS) magánvállalattal, amelynek célja, hogy a fúziós energiát akár 15 éven belül felgyorsítsa a hálózatra való betáplálásban.

A Napot és a csillagokat működtető folyamat, a fúzió szabályozását egy ősi probléma nehezíti: bár a gyakorlat hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel, csak több millió Celsius-fokos szélsőséges hőmérsékleten végezhető el, ami melegebb, mint a Nap középpontja, és túl forró ahhoz, hogy bármilyen szilárd anyag kitartson.

A fúziós üzemanyagok ilyen extrém körülmények közötti tárolásának kihívása miatt a fúziós energiakísérletek eddig hiánycikkeken működtek, kevesebb energiát termeltek, mint amennyi a fúziós reakciók fenntartásához szükséges, és ezért nem tudtak áramot termelni a hálózat számára.

„A fúziós kutatásokat az elmúlt évtizedekben széles körben tanulmányozták, ami a fúziós energiával kapcsolatos tudományos ismeretek és technológiák fejlődéséhez vezetett” – mondja Robert Mumgaard, a CFS vezérigazgatója.

„A CFS a nagy térerejű megközelítést alkalmazva kereskedelmi forgalomba hozza a fúziót, amelynek keretében új, nagy térerejű mágneseket fejlesztünk kisebb fúziós eszközök előállítására, ugyanazzal a fizikai megközelítéssel, mint a nagyobb kormányzati programok. Ennek érdekében a CFS szorosan együttműködik az MIT-vel egy együttműködési projektben, amely az új mágnesek fejlesztésével kezdődik.”

A SPARC eszköz erős mágneses mezőket használ a forró plazma – szubatomi részecskék gáznemű levese – rögzítésére, hogy az ne érintkezhessen a fánk alakú vákuumkamra bármely részével.

„A fő kihívás az, hogy olyan feltételek mellett hozzanak létre plazmát, amelyek lehetővé teszik a fúzió létrejöttét, és több energiát termelnek, mint amennyit fogyasztanak” – magyarázza Mumgaard. „Ez nagymértékben a fizika plazmafizikának nevezett részterületére támaszkodik.”

Ez a kompakt kísérlet körülbelül 100 MW hőt képes termelni tíz másodperces impulzusokban, ami annyi energia, mint amennyit egy kisváros felhasznál. De mivel a SPARC egy kísérlet, nem fogja tartalmazni a fúziós energiát villamos energiává alakító rendszereket.

Az MIT tudósai arra számítanak, hogy a plazma melegítéséhez felhasznált energia több mint kétszerese lesz a kibocsátott energiamennyiségnek, így végre elérik a végső technikai mérföldkövet: a fúzióból származó pozitív nettó energiát.

„A fúzió egy olyan plazmában megy végbe, amelyet mágneses mezők tartanak a helyén és szigetelnek” – mondja Mumgaard. „Ez fogalmilag olyan, mint egy mágneses palack. A mágneses mező erőssége nagyon szorosan összefügg a mágneses palack plazmaszigetelési képességével, hogy az elérhesse a fúziós feltételeket.”

„Tehát, ha erős mágneseket tudunk készíteni, akkor olyan plazmákat tudunk előállítani, amelyek kevesebb energiafelhasználással melegedhetnek és sűrűbbé válhatnak. Jobb plazmákkal pedig kisebb és könnyebben megépíthető és fejleszthető eszközöket tehetünk.”

„A magas hőmérsékletű szupravezetőknek köszönhetően új eszközünk van nagyon nagy erősségű mágneses mezők, és így jobb és kisebb mágneses palackok létrehozására. Úgy gondoljuk, hogy ez gyorsabb fúzióhoz vezet.”

Mumgaard egy új generációs, nagy átmérőjű szupravezető elektromágnesre utal, amely képes kétszer olyan erős mágneses teret létrehozni, mint amelyet bármely meglévő fúziós kísérletben alkalmaznak, lehetővé téve a méretarányos teljesítmény több mint tízszeresére növelését.

Az ittrium-bárium-réz-oxid (YBCO) nevű vegyülettel bevont acélszalagból készült új szupravezető mágnesek lehetővé teszik a SPARC számára, hogy az ITER fúziós teljesítményének körülbelül ötödét állítsa elő, de egy olyan eszközben, amelynek térfogata mindössze 1/65.

A nettó fúziós energiát fejlesztő eszközök méretének, költségének, időbeli lerövidítésének és szervezeti bonyolultságának csökkentésével az YBCO mágnesek új tudományos és kereskedelmi megközelítéseket is lehetővé tesznek a fúziós energia terén.

„A SPARC és az ITER egyaránt tokamak, egyfajta mágneses palack, amely a plazmafizika évtizedek alatt kidolgozott, kiterjedt alaptudományi fejlődésén alapul” – magyarázza Mumgaard.

„A SPARC a következő generációs magas hőmérsékletű szupravezető (HTS) mágneseket fogja használni, amelyek sokkal nagyobb mágneses teret tesznek lehetővé, így a célzott fúziós teljesítményt sokkal kisebb méretben biztosítják.”

„Úgy gondoljuk, hogy ez kulcsfontosságú eleme lesz a fúzió éghajlati szempontból releváns időskálán belüli megvalósításának, és egy gazdaságilag vonzó termék előállításának.”

Az időskálák és a kereskedelmi életképesség tekintetében a SPARC egy olyan tokamak-terv továbbfejlesztése, amelyet évtizedek óta tanulmányoznak és finomítanak, beleértve az MIT-n az 1970-es években megkezdett munkát is.

A SPARC kísérlet célja, hogy utat nyitjon a világ első valódi fúziós erőművének, amelynek kapacitása körülbelül 200 MW villamosenergia-termelésre lenne alkalmas, ami összehasonlítható a legtöbb kereskedelmi erőmű kapacitásával.

A fúziós energiával kapcsolatos széles körű szkepticizmus ellenére – az Eni előremutató vízióval rendelkezik, hogy az első globális olajtársaság legyen, amely jelentős összegeket fektet be ebbe –, a technológia támogatói úgy vélik, hogy a technika potenciálisan kielégítheti a világ növekvő energiaigényének jelentős részét, miközben csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását.

Az új szupravezető mágnesek által lehetővé tett kisebb méret potenciálisan gyorsabb és olcsóbb utat kínál a fúziós energiából származó villamos energia hálózatra kapcsolásához.

Az Eni becslése szerint egy 200 MW-os fúziós reaktor 2033-ig történő fejlesztése 3 milliárd dollárba fog kerülni. Az ITER projekt, amely Európa, az Egyesült Államok, Kína, India, Japán, Oroszország és Dél-Korea együttműködésében valósul meg, több mint félúton van a 2025-re kitűzött első túlhevített plazmateszt és 2035-re az első teljes teljesítményű fúziós teszt felé, és körülbelül 20 milliárd eurós költségvetéssel rendelkezik. A SPARC-hoz hasonlóan az ITER-t is úgy tervezték, hogy ne termeljen áramot.

Tehát, mivel az amerikai hálózat eltávolodik a monolitikus 2-3 GW-os szén- vagy hasadóerőművektől a 100 MW-500 MW-os teljesítményű erőművek felé, versenyképes lehet-e a fúziós energia egy kemény piacon – és ha igen, mikor?

„Még mindig vannak kutatások, amelyeket el kell végezni, de a kihívások ismertek, az új innovációk utat mutatnak a dolgok felgyorsításához, az olyan új szereplők, mint a CFS, kereskedelmi fókuszt helyeznek a problémákra, és az alaptudomány érett” – mondja Mumgaard.

„Hisszük, hogy a fúzió közelebb van, mint sokan gondolják. Maradjanak velünk.” jQuery( document ).ready(function() { /* Cégek körhinta */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });

A DAMM Cellular Systems A/S a világ egyik vezető vállalata a megbízható, robusztus és könnyen skálázható földi trönkölt rádió (TETRA) és digitális mobil rádió (DMR) kommunikációs rendszerek terén ipari, kereskedelmi és közbiztonsági ügyfelek számára.

A DAMM TetraFlex Dispatcher fokozott hatékonyságot kínál a szervezetek számára, amelyek rádiókommunikációs parancsokat, vezérlést és felügyeletet igénylő előfizetői flottát üzemeltetnek.

A DAMM TetraFlex hang- és adatnaplózó rendszer átfogó és pontos hang- és adatrögzítési funkciókat, valamint széleskörű CDR-naplózási lehetőségeket kínál.

A Green Tape Solutions egy ausztrál tanácsadó cég, amely környezeti értékelésekre, engedélyezésekre és auditokra, valamint ökológiai felmérésekre szakosodott.

Amikor erőműve teljesítményének és megbízhatóságának javítására törekszik, a megfelelő szimulációs élményre lesz szüksége a cél eléréséhez. Egyetlen vállalat elkötelezett a valósághű erőmű-szimulátorok készítése iránt, amelyek biztosítják, hogy személyzete rendelkezzen az erőmű biztonságos és hatékony üzemeltetéséhez szükséges ismeretekkel.


Közzététel ideje: 2019. dec. 18.
Online csevegés WhatsApp-on!