Powstał tani reaktor fuzyjny
Fuzja jądrowa może w przyszłości stać się niewyczerpanym źródłem czystej bezpiecznej energii. Jednak jednym z największych problemów stojących na przeszkodzie ku jej wykorzystaniu będzie cena. Jej koszty są znacznie wyższe niż koszty wykorzystania paliw kopalnych.
Naukowcy z University of Washington (UW) zaprojektowali koncepcyjny reaktor fuzyjny, który – po przeskalowaniu go do wielkości dużej elektrowni – będzie mógł konkurować pod względem ekonomicznym z nowoczesną elektrownią węglową.
Dokładne dane na temat reaktora oraz wyliczenie jego kosztów zostaną przedstawione za tydzień podczas Fusion Energy Conference w Sankt Petersburgu. „Obecnie to najbardziej opłacalna ze wszystkich opracowanych koncepcji reaktora fuzyjnego” - mówi profesor Thomas Jarboe z UW.
Prace nad reaktorem rozpoczęły się podczas zajęć, jakie Jarboe prowadził przed dwoma laty. Gdy wykłady się zakończyły Jarboe i doktorant Derek Sutherland, który wcześniej projektował reaktory w ramach pracy na MIT, nadal rozwijali swój pomysł.
Projekt dynomaka, bo tak nazwali swój reaktor, zakłada wykorzystanie pola magnetycznego utrzymującego plazmę w miejscu na tyle długo, by doszło do reakcji termojądrowej. Reaktor pomyślano jako system w dużej mierze samopodtrzymujący się. Ma on bez przerwy podgrzewać plazmę i utrzymywać odpowiednie warunki do rozpoczęcia reakcji. Ciepło z reaktora będzie podgrzewało środek chłodzący, który z kolei ma napędzać turbinę generującą prąd elektryczny. „To bardzo elegancki projekt, gdyż środek za pomocą którego dochodzi do fuzji jest jednocześnie wykorzystywany do pozyskania energii elektrycznej” - wyjaśnia Sutherland.
Istnieje kilka różnych sposobów na wygenerowanie pola magnetycznego. Jego istnienie jest podstawowym warunkiem zajścia fuzji. Projekt z UW zakłada wykorzystanie sferomaka, czyli metody, w której większość pola magnetycznego jest generowane poprzez dostarczanie prądu do plazmy. Taka metoda pozwala na znaczne zmniejszenie rozmiarów reaktora i osiągnięcie sporych oszczędności. Dość wspomnieć, że najbardziej znany z reaktorów fuzyjnych – francuski Iter – jest znacznie większy, gdyż wykorzystuje nadprzewodzące magnesy. Jest przez to niemal 10-krotnie droższy, a może dostarczyć 5-krotnie mniej energii.
Z analiz twórców nowej architektury reaktora wynika, że może on konkurować z elektrowniami węglowymi. Biorąc pod uwagę wszystkie koszty wyliczyli, że wybudowanie opracowanego przez nich reaktora o mocy 1 gigawata kosztowałoby 2,7 miliarda dolarów. Koszty budowy nowoczesnej elektrowni węglowej o tej samej mocy to 2,8 miliarda dolarów.
Naukowcy przetestowali stworzony przez siebie niewielki prototyp pod kątem możliwości utrzymania plazmy. Potrzeba jeszcze wielu lat badań, by zwiększyć rozmiary reaktora, uzyskać plazmę o wyższej temperaturze oraz znaczącą produkcję energii.
Komentarze (8)
gucio222, 11 października 2014, 12:02
A świstak zwija te sreberka
. Następna rewelacja po laserach i Polywell. Prawda jest taka że amerykanie nie chcą inwestować w Iter z względów prestiżowych bo to nie amerykański pomysł a poza tym nie mają już kasy i wymyślają jakieś chore rozwiązania.
.
rahl, 12 października 2014, 23:09
"Powstał" to trochę za duże słowo, nikt na razie niczego nie zbudował i pewnie długo jeszcze nie zbuduje, papier jest bardzo cierpliwy.
Jako pesymista dodam tylko tyle, że pewnie jak zwykle okaże się, że realne koszty przerosną proponowany budżet 3-5 razy i do tego z powodu jakiegoś małego niedopatrzenia sam projekt okaże się niewykonalny.
Jarek Duda, 13 października 2014, 07:56
Poza tokamakiem, który od 60 lat jest obiecywany że za 20 to już na pewno będzie działał, jest rozwijane rzeczywiście jeszcze kilka koncepcji:
- wspomniany polywell, czyli elektrony pędzące w pułapce typu cube ( http://en.wikipedia.org/wiki/Polywell ),
- dense plasma focus ( http://en.wikipedia.org/wiki/Dense_plasma_focus ) - przyśpieszanie krótkimi impulsami (koncept zapoczątkowany w Świerku: http://web.archive.org/web/20121031093355/http://www.paa.gov.pl/dokumenty/ptj/sadowski10.pdf ),
- mechaniczna kompresja (np. http://en.wikipedia.org/wiki/General_Fusion ),
- zapłon laserem (NIF), ale chyba nikt rzeczywiście nie wierzy że mógłby być użyty do produkcji energii,
- no i trudno nie wspomnieć niesławną hipotetyczną zimną fuzję - kilka tysięcy publikacji, też z wyglądających wiarygodnie źródeł ... np. ciekawy nius sprzed kilku dni (Rossi is back): http://www.networkworld.com/article/2824558/infrastructure-management/could-ultra-cheap-clean-energy-be-just-around-the-corner-the-return-of-rossi-and-the-e-cat.html
Mariusz Błoński, 13 października 2014, 11:42
@gucio222: USA współfinansują ITER, podobnie jak wiele innych nieamerykańskich projektów
@Jarek Duda: zapomniałeś o National Ignition Facility. Kilka miesięcy temu uzyskali nadmiarową energię: http://kopalniawiedzy.pl/National-Ignition-Facility-fuzja-jadrowa-ITER,19721
Astroboy, 13 października 2014, 11:55
NIF to właśnie "zapłon laserem" (jak napisał Jarek, choć błędnie, bo taki nie jest ITER). Właściwie to "zapłon wieloma wiązkami laserów" (i to jaaaakich laserów
).
Jarek Duda, 13 października 2014, 11:58
Przepraszam, miałem na myśli NIF a nie ITER (skorygowałem).
Rzeczywiście udało się wyzwolić więcej energii niż kapsułka zaabsorbowała, jednak “Our total gain — fusion energy out divided by laser energy in — is only about 1%,” http://www.nature.com/news/laser-fusion-experiment-extracts-net-energy-from-fuel-1.14710
... nawet gdyby było ponad 100 razy więcej, to pozostaje wiele problemów technicznych, jak wydobycie tej energii, wymiana paliwa, czy zużycie laserów - z praktycznego punktu widzenia, inne podejścia wyglądają dużo bardziej realistycznie.
helmut, 2 października 2020, 19:34
Końcem naszej cywilizacji byłoby wynalezienie taniego, niewyczerpalnego źródła energii. Przez arogancję, głupotę i egoizm, połowa naszego świata nie dość, że nie miała by z czego żyć, to jeszcze ci z północy i południa ugotowaliby tych z pada równikowego, podgrzewając swe podjazdy, autostrady, a ocieplanie domów, by oszczędzić ciepło nie wchodziłoby w rachubę. Efekt cieplarniany zafundowalibyśmy sobie nie przez emisję jakichś gazów czy pyłów, a poprzez zwyczajne podgrzewanie.
cyjanobakteria, 3 października 2020, 13:25
Wypisz, wymaluj cechy przeciętnego anty-szczepionkowca
Energia na Ziemi ze Słońca (1h) 430 000 000 000 000 000 000 J Produkcja energii przez ludzkość (1 rok, 8760h) 410 000 000 000 000 000 000 J Produkcja energii przez ludzkość (1h) 46 803 652 968 036 530 J Produkcja energii przez ludzkość (1h) * 10 468 036 529 680 365 300 JSłońce dostarcza energię do układu z zewnątrz. My, o ile nie zaczniemy sprowadzać surowców z kosmosu, działamy w układzie zamkniętym. Przykładowo uran w rdzeniach w elektrowni atomowej nie wziął się znikąd. Jest to uran wydobyty ze skał na Ziemi, w których również ulega rozpadowi i ogrzewa skały.
Nawet jak produkcja wzrośnie 10x to i tak będzie to 1000x mniej niż otrzymujemy ze Słońca. Dlatego nawet stosunkowo niewielki wzrost CO2 czy innego, cieplarnianego gazu w atmosferze, który uniemożliwia ucieczkę promieniowania cieplnego ma znaczenie.