SPARC מואר: האם מדעני MIT יכולים להפוך אנרגיית היתוך למציאות?

אנו משתמשים בהם כדי לספק לך את חוויית המשתמש הטובה ביותר. אם תמשיך להשתמש באתר שלנו, נניח שאתה מסכים לקבל את כל העוגיות באתר זה.

חברת הנפט האיטלקית Eni משקיעה 50 מיליון דולר בחברת Commonwealth Fusion Systems, חברת ספין-אוט של MIT המשתפת פעולה עם המכון בפיתוח מגנטים מוליכי-על לייצור אנרגיה ללא פליטות פחמן בניסוי אנרגיית היתוך בשם SPARC. ג'וליאן טרנר מקבל את הסיכומים מהמנכ"ל רוברט מומגארד.

עמוק בתוך האולמות המקודשים של המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) מתרחשת מהפכת אנרגיה. לאחר עשרות שנים של התקדמות, מדענים מאמינים שאנרגיה מהודרת סוף סוף מוכנה לתבוע את יומה וכי הגביע הקדוש של אנרגיה בלתי מוגבלת, ללא בעירה ואפס פליטות פחמן עשוי להיות בהישג יד.

ענקית האנרגיה האיטלקית Eni שותפה לאופטימיות זו, ומשקיעה 50 מיליון אירו (62 מיליון דולר) בפרויקט משותף עם מרכז היתוך הפלזמה והמדע (PSFC) של MIT וחברת Commonwealth Fusion Systems (CFS), שמטרתו להאיץ את אספקת החשמל מהיתוך לרשת החשמל תוך 15 שנים בלבד.

שליטה על היתוך, התהליך שמניע את השמש והכוכבים, נתקעת עקב בעיה עתיקת יומין: בעוד שהפרקטיקה משחררת כמויות עצומות של אנרגיה, ניתן לבצע אותה רק בטמפרטורות קיצוניות של מיליוני מעלות צלזיוס, חמות יותר ממרכז השמש, וחמות מדי מכדי שחומר מוצק יחזיק מעמד.

כתוצאה מאתגר הכלאת דלקי היתוך בתנאים קיצוניים אלה, ניסויי אנרגיית היתוך פעלו עד כה בגירעון, וייצרו פחות אנרגיה מהנדרש לקיום תגובות ההיתוך, ולכן אינם מסוגלים לייצר חשמל עבור הרשת.

"מחקר היתוך נחקר בהרחבה במהלך העשורים האחרונים, וכתוצאה מכך הוביל להתקדמות בהבנה מדעית ובטכנולוגיות להפקת אנרגיית היתוך", אומר מנכ"ל CFS, רוברט מומגארד.

"CFS ממסחרת היתוך באמצעות גישת שדה גבוה, שבה אנו מפתחים מגנטים חדשים בעלי שדה גבוה כדי לייצר התקני היתוך קטנים יותר תוך שימוש באותה גישה פיזיקלית כמו תוכניות ממשלתיות גדולות יותר. לשם כך, CFS עובדת בשיתוף פעולה הדוק עם MIT בפרויקט שיתופי, החל בפיתוח המגנטים החדשים."

מכשיר ה-SPARC משתמש בשדות מגנטיים רבי עוצמה כדי להחזיק במקומה את הפלזמה החמה - מרק גזי של חלקיקים תת-אטומיים - כדי למנוע ממנה לבוא במגע עם כל חלק מתא הוואקום בצורת סופגנייה.

"האתגר העיקרי הוא ליצור פלזמה בתנאים המאפשרים היתוך, כך שהיא תייצר יותר אנרגיה ממה שהיא צורכת", מסביר מומגארד. "זה מסתמך במידה רבה על תת-תחום בפיזיקה המכונה פיזיקת פלזמה."

ניסוי קומפקטי זה נועד לייצר כ-100 מגה-וואט של חום בפולסים של עשר שניות, כמות החשמל הנצרכת על ידי עיר קטנה. אך מכיוון ש-SPARC הוא ניסוי, הוא לא יכלול את המערכות להמרת אנרגיית היתוך לחשמל.

מדענים ב-MIT צופים שהתפוקה תהיה יותר מפי שניים מההספק המשמש לחימום הפלזמה, ובסופו של דבר תגיע לאבן הדרך הטכנית האולטימטיבית: אנרגיה נטו חיובית מהיתוך.

"היתוך מתרחש בתוך פלזמה המוחזקת במקומה ומבודדת באמצעות שדות מגנטיים", אומר מומגארד. "זה דומה מבחינה רעיונית לבקבוק מגנטי. עוצמת השדה המגנטי קשורה מאוד ליכולתו של הבקבוק המגנטי לבודד את הפלזמה כדי שתוכל להגיע לתנאי היתוך."

"לכן, אם נוכל לייצר מגנטים חזקים, נוכל לייצר פלזמות שיכולות להתחמם ולהפוך צפופות יותר תוך שימוש בפחות אנרגיה כדי לשמר אותן. ועם פלזמות טובות יותר נוכל להפוך את המכשירים לקטנים יותר וקלים יותר לניהול לבנייה ופיתוח."

"עם מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה, יש לנו כלי חדש לייצור שדות מגנטיים בעלי עוצמה גבוהה מאוד, וכך בקבוקים מגנטיים טובים וקטנים יותר. אנו מאמינים שזה יביא אותנו להיתוך מהר יותר."

מומגארד מתייחס לדור חדש של אלקטרומגנטים מוליכי-על בעלי קוטר גדול, בעלי פוטנציאל לייצר שדה מגנטי חזק פי שניים מזה המועסק בכל ניסוי היתוך קיים, מה שמאפשר עלייה של יותר מפי עשרה בהספק לכל גודל.

המגנטים המוליכים-על החדשים, העשויים מפלדה מצופה בתרכובת בשם איטריום-בריום-נחושת תחמוצת (YBCO), יאפשרו ל-SPARC לייצר תפוקת כוח היתוך של כחמישית מזו של ITER, אך במכשיר שנפחו רק כ-1/65 מהנפח.

על ידי הפחתת הגודל, העלות, לוח הזמנים והמורכבות הארגונית הנדרשים לבניית התקני אנרגיית היתוך נטו, מגנטים של YBCO יאפשרו גם גישות אקדמיות ומסחריות חדשות לאנרגיית היתוך.

"SPARC ו-ITER שניהם טוקאמאקים, סוג ספציפי של בקבוק מגנטי המבוסס על פיתוח מדע בסיסי נרחב של פיזיקת פלזמה במשך עשרות שנים", מבהיר מומגארד.

"SPARC תשתמש בדור הבא של מגנטים של מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה (HTS) המאפשרים שדה מגנטי גבוה בהרבה, מה שנותן את ביצועי ההיתוך הממוקד בגודל קטן בהרבה."

"אנו מאמינים שזה יהיה מרכיב מפתח בהשגת היתוך בלוח זמנים רלוונטי לאקלים ומוצר אטרקטיבי מבחינה כלכלית."

בנושא לוחות זמנים וכדאיות מסחרית, SPARC הוא אבולוציה של עיצוב טוקאמאק שנחקר ושכלל במשך עשרות שנים, כולל עבודה ב-MIT שהחלה בשנות ה-70.

ניסוי SPARC שואף לסלול את הדרך למתקן היתוך אמיתי ראשון בעולם עם קיבולת של כ-200 מגה-וואט חשמל, דומה לזו של רוב תחנות הכוח החשמליות המסחריות.

למרות הספקנות הרווחת סביב אנרגיית היתוך - לאני יש חזון צופה פני עתיד להיות חברת הנפט הגלובלית הראשונה שתשקיע בה רבות - תומכיה מאמינים שהטכניקה יכולה לענות על חלק ניכר מצרכי האנרגיה הגדלים בעולם, ובמקביל להפחית את פליטת גזי החממה.

קנה המידה הקטן יותר שמאפשרים המגנטים המוליכים-על החדשים מאפשר פוטנציאלית נתיב מהיר וזול יותר לחשמל מאנרגיית היתוך ברשת החשמל.

חברת Eni מעריכה כי יעלה 3 מיליארד דולר לפתח כור היתוך בהספק של 200 מגה-וואט עד שנת 2033. פרויקט ITER, שיתוף פעולה בין אירופה, ארה"ב, סין, הודו, יפן, רוסיה ודרום קוריאה, נמצא ביותר מחצי הדרך לקראת יעדו - ניסוי ראשון בפלזמה מחוממת-על עד 2025 וניסוי ראשון בהיתוך בהספק מלא עד 2035, ויש לו תקציב של כ-20 מיליארד אירו. כמו ב-SPARC, ITER מתוכנן שלא לייצר חשמל.

אז, עם המעבר מרשת החשמל האמריקאית מתחנות כוח פחמיות או תחנות כוח ביקוע מונוליטיות בהספק של 2GW-3GW לכיוון אלו בטווח של 100MW-500MW, האם אנרגיה מהיתוך יכולה להתחרות בשוק קשה - ואם כן, מתי?

"עדיין יש מחקר לעשות, אבל האתגרים ידועים, חדשנות חדשה מצביעה על הדרך להאצת הדברים, שחקנים חדשים כמו CFS מביאים מיקוד מסחרי לבעיות והמדע הבסיסי בוגר", אומר מומגארד.

"אנחנו מאמינים שהיתוך קרוב יותר ממה שרבים חושבים. הישארו מעודכנים." jQuery( document ).ready(function() { /* Carousel של חברות */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });

DAMM Cellular Systems A/S היא אחת המובילות בעולם במערכות תקשורת TETRA (Terrestrial Trunked Radio) ורדיו נייד דיגיטלי (DMR) אמינות, עמידות וקלות להרחבה עבור לקוחות תעשייתיים, מסחריים ובטיחות ציבורית.

משגר ה-DAMM TetraFlex מציע יעילות מוגברת בארגונים, המפעילים צי של מנויים הדורשים פיקוד, בקרה וניטור של תקשורת רדיו.

מערכת רישום קול ונתונים של DAMM TetraFlex מציעה פונקציות הקלטת קול ונתונים מקיפות ומדויקות, כמו גם מגוון רחב של מתקני רישום CDR.

גרין טייפ סולושנס היא חברת ייעוץ אוסטרלית, המתמחה בהערכות סביבתיות, אישורים וביקורת, כמו גם סקרים אקולוגיים.

כאשר אתם מחפשים לשפר את הביצועים והאמינות של תחנת הכוח שלכם, תרצו את חוויית הסימולציה הנכונה שתביא אתכם לשם. לחברה אחת יש את המסירות לייצר סימולטורים אמיתיים של תחנות כוח, המבטיחים שלצוות שלכם יהיה הידע הנדרש להפעלת תחנת הכוח שלכם בצורה בטוחה ויעילה.