Bright SPARC: MIT ғалымдары термоядролық қуатты шындыққа айналдыра ала ма?

Біз оларды сізге ең жақсы тәжірибені ұсыну үшін пайдаланамыз. Егер сіз біздің веб-сайтты пайдалануды жалғастырсаңыз, біз сіздің осы веб-сайттағы барлық cookie файлдарын алуға қуанышты екеніңізді есептейміз.

Итальяндық Eni мұнай компаниясы MIT-тің Commonwealth Fusion Systems компаниясына 50 миллион доллар инвестиция салуда. Бұл компания SPARC деп аталатын термоядролық қуат экспериментінде нөлдік көміртекті энергия өндіруге арналған аса өткізгіш магниттерді әзірлеу бойынша институтпен бірлесіп жұмыс істейді. Джулиан Тернер бас директор Роберт Мумгаардтан ақпарат алды.

Массачусетс технологиялық институтының (MIT) киелі залдарының тереңінде энергетикалық төңкеріс болып жатыр. Ондаған жылдар бойы ілгерілеуден кейін ғалымдар термоядролық синтез қуаты ақыры өз күнін алуға дайын және шексіз, жанусыз, нөлдік көміртекті энергияның қасиетті тұғыры қолжетімді болуы мүмкін деп санайды.

Италияның энергетикалық алыбы Eni бұл оптимизмді бөліседі, MIT-тің Plasma Fusion and Science Center (PSFC) және жекеменшік компаниясы Commonwealth Fusion Systems (CFS) бірлескен жобасына 50 миллион еуро (62 миллион доллар) инвестиция салады, бұл жоба термоядролық энергияны электр желісіне 15 жыл ішінде жеделдетіп қосуды мақсат етеді.

Күн мен жұлдыздарды қуаттандыратын синтез процесін басқару ежелгі мәселеге байланысты тоқтап қалды: бұл тәжірибе көп мөлшерде энергия бөліп шығарса да, оны тек миллиондаған градус Цельсий температураларында, күннің орталығынан ыстық және кез келген қатты материал шыдай алмайтындай ыстықта ғана жасауға болады.

Осы төтенше жағдайларда термоядролық отындарды шектеу мәселесінің нәтижесінде, термоядролық энергия эксперименттері осы уақытқа дейін тапшылықпен жүргізіліп, термоядролық реакцияларды қолдау үшін қажет болғаннан аз энергия өндіріп келеді және сондықтан электр желісі үшін электр энергиясын өндіре алмайды.

«Соңғы бірнеше онжылдықта термоядролық синтезді зерттеу кеңінен зерттелді, бұл синтез қуатын ғылыми түсіну мен технологияларда ілгерілеуге әкелді», - дейді CFS компаниясының бас директоры Роберт Мумгаард.

«CFS жоғары өрісті тәсілді қолдана отырып, синтезді коммерцияландыруда, мұнда біз ірі үкіметтік бағдарламалармен бірдей физикалық тәсілді қолдана отырып, кішігірім синтез құрылғыларын жасау үшін жаңа жоғары өрісті магниттерді әзірлеп жатырмыз. Ол үшін CFS жаңа магниттерді әзірлеуден бастап, MIT-пен бірлескен жобада тығыз жұмыс істейді».

SPARC құрылғысы ыстық плазманы – субатомдық бөлшектердің газ тәрізді қоспасын – ұстап тұру үшін қуатты магнит өрістерін пайдаланады, бұл оның пончик тәрізді вакуумдық камераның кез келген бөлігіне тиюіне жол бермейді.

«Басты қиындық - тұтынғаннан гөрі көбірек энергия өндіретіндей етіп, синтез жүретін жағдайда плазма жасау», - деп түсіндіреді Мамгаард. «Бұл плазма физикасы деп аталатын физиканың бір саласына қатты тәуелді».

Бұл ықшам эксперимент он секундтық импульстарда шамамен 100 МВт жылу өндіруге арналған, бұл шағын қала пайдаланатын қуатпен бірдей. Бірақ SPARC эксперимент болғандықтан, оған термоядролық энергияны электр энергиясына айналдыратын жүйелер кірмейді.

MIT ғалымдары плазманы қыздыруға жұмсалатын қуаттан екі еседен астам қуат шығаратынын болжап отыр, нәтижесінде соңғы техникалық жетістікке - синтезден алынатын оң таза энергияға қол жеткізілді.

«Біріктіру магнит өрістерін пайдаланып, орнында ұсталып, оқшауланған плазманың ішінде жүреді», - дейді Мумгаард. «Бұл тұжырымдамалық тұрғыдан магниттік бөтелкеге ​​ұқсайды. Магнит өрісінің күші магниттік бөтелкенің плазманы оқшаулау қабілетімен тығыз байланысты, осылайша ол балқу жағдайларына жете алады.

«Осылайша, егер біз күшті магниттер жасай алсақ, оны ұстап тұру үшін аз қуат пайдаланып, ыстық және тығыз бола алатын плазмалар жасай аламыз. Ал жақсы плазмалармен біз құрылғыларды кішірек және құрастыру мен әзірлеуді басқаруға оңай ете аламыз.»

«Жоғары температуралы өткізгіштермен бізде өте жоғары беріктіктегі магнит өрістерін жасауға арналған жаңа құрал бар, осылайша жақсырақ және кішірек магниттік бөтелкелер пайда болады. Біз бұл бізге тезірек синтездеуге мүмкіндік береді деп сенеміз».

Мумгаард кез келген қолданыстағы термоядролық экспериментте қолданылатыннан екі есе күшті магнит өрісін тудыру мүмкіндігіне ие, бұл әрбір өлшемге шаққандағы қуатты он еседен астам арттыруға мүмкіндік беретін жаңа буын ірі диаметрлі аса өткізгіш электромагниттер туралы айтып отыр.

Иттрий-барий-мыс оксиді (YBCO) деп аталатын қосылыспен қапталған болат таспадан жасалған жаңа аса өткізгіш магниттер SPARC-қа ITER-дің шамамен бестен бір бөлігіндей термоядролық қуат шығаруға мүмкіндік береді, бірақ бұл құрылғы көлемнің тек 1/65 бөлігін құрайды.

YBCO магниттері термоядролық энергия құрылғыларын құру үшін қажетті көлемді, шығындарды, мерзімдерді және ұйымдастырушылық күрделілікті азайту арқылы термоядролық энергияға жаңа академиялық және коммерциялық тәсілдерді енгізуге мүмкіндік береді.

«SPARC және ITER екеуі де токамак, ондаған жылдар бойы плазма физикасының кең ауқымды негізгі ғылымының дамуына негізделген магниттік бөтелкенің ерекше түрі», - деп түсіндіреді Мумгаард.

«SPARC жоғары температуралы өткізгіштік (HTS) магниттерінің келесі буынын пайдаланады, бұл әлдеқайда жоғары магнит өрісін қамтамасыз етеді, бұл әлдеқайда кішірек өлшемде мақсатты термоядролық өнімділікті береді.»

«Біз бұл климатқа қатысты уақыт шкаласы бойынша бірігуге қол жеткізудің және экономикалық тұрғыдан тартымды өнімнің негізгі құрамдас бөлігі болады деп санаймыз».

Уақыт шкаласы мен коммерциялық өміршеңдік мәселесіне келетін болсақ, SPARC - бұл токамак дизайнының эволюциясы, ол ондаған жылдар бойы зерттеліп, жетілдіріліп келеді, соның ішінде 1970 жылдары басталған MIT-тегі жұмыс та бар.

SPARC эксперименті әлемдегі алғашқы шынайы термоядролық электр станциясының құрылысына жол ашуға бағытталған, бұл шамамен 200 МВт электр энергиясын өндіреді, бұл көптеген коммерциялық электр станцияларының қуатымен салыстыруға болады.

Термоядролық энергияға қатысты кең таралған күмәнға қарамастан (Eni оған қомақты инвестиция салған алғашқы әлемдік мұнай компаниясы болуды көздейді), жақтаушылар бұл әдіс әлемдегі өсіп келе жатқан энергия қажеттіліктерінің айтарлықтай бөлігін қанағаттандыра алады, сонымен бірге парниктік газдар шығарындыларын азайта алады деп санайды.

Жаңа асқын өткізгіш магниттердің кішірек масштабы электр желісіндегі термоядролық синтез энергиясынан электр энергиясына жылдамырақ және арзан жолды қамтамасыз етеді.

Eni компаниясының бағалауы бойынша, 2033 жылға қарай 200 МВт термоядролық реакторды әзірлеу 3 миллиард долларға түседі. Еуропа, АҚШ, Қытай, Үндістан, Жапония, Ресей және Оңтүстік Кореяның ынтымақтастығы болып табылатын ITER жобасы 2025 жылға қарай алғашқы аса қыздырылған плазмалық сынақ және 2035 жылға қарай алғашқы толық қуатты термоядролық синтез мақсатына жетудің жартысынан астамын құрайды және шамамен 20 миллиард еуро бюджетке ие. SPARC сияқты, ITER электр энергиясын өндіруге арналмаған.

Сонымен, АҚШ электр желісі монолитті 2 ГВт-3 ГВт көмір немесе бөлшектеу электр станцияларынан 100 МВт-500 МВт диапазонындағы электр станцияларына ауысқандықтан, термоядролық энергетика қиын нарықта бәсекелесе ала ма – және егер солай болса, қашан?

«Әлі де зерттеу жұмыстары жүргізілуі керек, бірақ қиындықтар белгілі, жаңа инновациялар жұмысты жеделдетуге жол көрсетуде, CFS сияқты жаңа ойыншылар мәселелерге коммерциялық назар аударуда және негізгі ғылым жетілген», - дейді Мумгаард.

«Біз біріктіру көпшілік ойлағаннан да жақын деп санаймыз. Бізбен бірге болыңыз.» jQuery(document) .ready(function() { /* Компаниялар каруселі */ jQuery('.carousel').slick({ dots: true, infinite: true, speed: 300, lazyLoad: 'ondemand', slidesToShow: 1, slidesToScroll: 1, adaptiveHeight: true }); });

DAMM Cellular Systems A/S өнеркәсіптік, коммерциялық және қоғамдық қауіпсіздік тұтынушыларына арналған сенімді, берік және оңай масштабталатын жер үсті магистральды радио (TETRA) және сандық мобильді радио (DMR) байланыс жүйелерін өндірудегі әлемдік көшбасшылардың бірі болып табылады.

DAMM TetraFlex диспетчері ұйымдарда тиімділікті арттырады, радиобайланысты басқаруды, бақылауды және мониторингті қажет ететін абоненттер паркін басқарады.

DAMM TetraFlex дауыстық және деректерді тіркеу жүйесі дауыстық және деректерді жазудың кешенді және дәл функцияларын, сондай-ақ CDR тіркеу мүмкіндіктерінің кең ауқымын ұсынады.

Green Tape Solutions - экологиялық бағалау, бекіту және аудит, сондай-ақ экологиялық зерттеулерге маманданған австралиялық консалтингтік компания.

Электр станцияңыздың өнімділігі мен сенімділігін арттырғыңыз келсе, сізге сол мақсатқа жету үшін дұрыс модельдеу тәжірибесі қажет болады. Бір компания сіздің қызметкерлеріңіздің электр станцияңызды қауіпсіз және тиімді басқару үшін қажетті білімге ие болуын қамтамасыз ететін шынайы электр станциясы симуляторларын шығаруға міндеттенеді.


Жарияланған уақыты: 18 желтоқсан 2019 ж.
WhatsApp арқылы онлайн чат!