Bliżej fuzji jądrowej. Padł rekord utrzymania wysokotemperaturowej plazmy w tokamaku
Instytut Fizyki Plazmy Chińskiej Akademii Nauk poinformował o pobiciu rekordu utrzymania w tokamaku supergorącej plazmy. Urządzenie Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) utrzymało przez 1056 sekund plazmę o temperaturze 120 milionów stopni Celsjusza.
EAST ma na koncie kilka rekordów. W czasie 15 lat pracy udało mu się uzyskać prąd o natężeniu 1 megaampera, plazmę o temperaturze 160 milionów stopni, a teraz rekordowo długo utrzymano bardzo gorącą plazmę.
W tokamakach tryt i deuter są podgrzewane do bardzo wysokich temperatur. Przy około 150 milionach stopni Celsjusza powinno dojść do fuzji. Jednak samo jej rozpoczęcie to nie wszystko. Jeśli chcemy bowiem uzyskiwać z tokamaka energię elektryczną, reakcja musi się sama podtrzymywać, podobnie jak się to dzieje w Słońcu. Dlatego też zespoły naukowe w różnych tokamakach pracują nad wydłużeniem czasu utrzymania reakcji.
Chińczycy dokonali dużego postępu. Jeszcze na początku ubiegłego roku byli w stanie utrzymać plazmę o temperaturze 120 milionów stopni przez 101 sekund. Obecnie wydłużyli ten czas aż 10-krotnie.
Fuzja jądrowa – reakcja termojądrowa – to obiecujące źródło energii. Polega ona na łączniu się atomów lżejszych pierwiastków w cięższe i uwalnianiu energii w tym procesie. Taki proces produkcji energii na bardzo dużo zalet. Nie dochodzi do uwalniania gazów cieplarnianych. Na Ziemi są olbrzymie zasoby i wody i litu, z których można pozyskać, odpowiednio, deuter i tryt. Wystarczą one na miliony lat produkcji energii. Fuzja jądrowa jest bowiem niezwykle wydajna. Proces łączenia atomów może zapewnić nawet 4 miliony razy więcej energii niż reakcje chemiczne, takie jak spalanie węgla czy gazu i cztery razy więcej energii niż wykorzystywane w elektrowniach atomowych procesy rozpadu atomów.
Co ważne, w wyniku fuzji jądrowej nie powstają długotrwałe wysoko radioaktywne odpady. Te, które powstają są na tyle mało radioaktywne, że można by je ponownie wykorzystać lub poddać recyklingowi po nie więcej niż 100 latach. Nie istnieje też ryzyko proliferacji broni jądrowej, gdyż w procesie fuzji nie używa się materiałów rozszczepialnych, a radioaktywny tryt nie nadaje się do produkcji broni. Nie ma też ryzyka wystąpienia podobnych awarii jak w Czernobylu czy Fukushimie. Fuzja jądrowa to bardzo delikatny proces, który musi przebiegać w ściśle określonych warunkach. Każde ich zakłócenie powoduje, że plazma ulega schłodzeniu w ciągu kilku sekund i reakcja się zatrzymuje.
Najbardziej obiecującymi urządzeniami do przeprowadzania fuzji jądrowej są tokamaki. Ostatnio jednak poinformowano, że udało się pokonać poważne problemy, jakie trapiły alternatywną technologię – stellaratory – pojawiła się więc szansa, że tokamaki zyskają konkurencję i prace nad fuzją jądrową przyspieszą.
Komentarze (37)
Sławko, 10 stycznia 2022, 16:52
Trzymam kciuki za postępy w tej technologii.
l_smolinski, 11 stycznia 2022, 14:06
To ci ręce odpadną. Tam nic nie ma.
Radośnie ubzdurali sobie, że genezą procesów energetycznych na słońcu jest samonapędzająca się fuzja atomów. No i próbują tę radosną nowinę powtórzyć w laboratorium. Oczywistym jest, że to żadna geneza dla procesów, tylko konsekwencja innych procesów. Za chwilę Parker Solar Probe wleci w słońce i się okaże, że tam pod koroną zimno jest, żadnej fuzji tam nie ma. Zresztą to już wiadomo i tak bez tego.
Sławko, 13 stycznia 2022, 11:44
No tak, a Ziemia jest płaska...
l_smolinski, 13 stycznia 2022, 12:36
Powiem krótko, zakładasz się ze mną o 10 tyś $, że przez najbliższe 50 lat nie powstanie reaktor fuzyjny, który współczynnik zysku przekroczy 0.8 ? Możemy iść do notariusza i spisać zakład. Jak nie to na drzewo banany prostować spadaj.
Jajcenty, 13 stycznia 2022, 12:43
No tak. Fuzja jest dużo głębiej, nawet jeśli mechanizm fuzji jest magiczny to i tak nasz aktualny model na kulkach i fotonach wydaje się prawidłowy. "Zewnętrznie" prawidłowy.
A cóż się Kolega tak radykalizuje? Kolega ironią walczy (radośnie etc.), to i sarkazmem może oberwać.
l_smolinski, 13 stycznia 2022, 12:45
Jakiś zły dzień mam dzisiaj. Przepraszam.
No, tak mi chodziło o to, że to się samo nie napędza i podtrzymuje, a co za tym idzie osiągnięcie współczynnika skuteczności 1 jest niemożliwe.
Qion, 13 stycznia 2022, 19:57
Dlaczego tak uważasz, jeśli w najpotężniejszej zdetonowanej Car-bombie o mocy 50 Mt współczynnik skuteczności podczas wybuchu termojądrowego przekroczył aż 32?
l_smolinski, 13 stycznia 2022, 22:55
To są zupełnie inne procesy jak zapewne wiesz - nie ma co porównywać tego. Synteza wymaga więcej energii, prawdopodobieństwo zajścia syntezy jest mniejsze, zysk z syntezy też. Co więcej potrzeba innych (większych) warunków energetycznych, aby proces zainicjować i utrzymać.
Qion, 15 stycznia 2022, 11:03
Nic nie wskazuje, aby były to inne procesy. Ciśnienie wewnątrz Słońca 237 mld bar jest znacznie wyższe niż ciśnienie 5,3 mld bar powstałe w kompresowanym materiale podczas detonacji termojądrowej, a temperatura wewnątrz naszej gwiazdy też jest niemała bo około 15,4 mln K. To właśnie ciśnienie wewnątrz Słońca umożliwia przebieg procesów termojądrowych przy 6-7 krotnie niższej temperaturze wewnątrz niż 100 mln K podczas wybuchu bomby wodorowej.
Takie parametry pozwalają na syntezę cięższych pierwiastków niż wodór czy hel wewnątrz gwiazdy. Owszem powstały hipotezy tzw. ciemnych gwiazd, wewnątrz których anihilują cząstki i antycząstki ciemnej materii, lecz wiem, że nie należysz do zwolenników tej teorii. Poza tym gwiazdy te miałyby istnieć w początkowym etapie ewolucji wszechświata.
l_smolinski, 15 stycznia 2022, 15:49
Zgoda, to co opisujesz ma sens i możliwe, że tak jest. No i sobie policz teraz ile energii potrzeba, aby takie ciśnienie utrzymać. Nikogo nie interesuje chwilowe ciśnienie powstałe podczas wybuchu, tylko jak je efektywnie utrzymać i nie tracić na to nie wiadomo ile energii. Ogólnie można się rozejść po tej krótkiej analizie
. Nie do wdrożenia w warunkach ziemskich w sensowny sposób. Z technicznego punktu widzenia łatwiej dokopać się do naszego ziemskiego jądra i z stamtąd pozyskiwać energię - mając do dyspozycji 'lepsze' ciśnienie.
thikim, 15 stycznia 2022, 21:36
Długo będziesz trzymał, pewnie do śmierci - ale powodów do radości będziesz miał masę i często - bo newsów o postępach będzie więcej niż grzybów po deszczu.
przynajmniej do przeczytania.
Dramatycznie tego potrzebujemy - a jak czegoś potrzebujemy to media nam to dadzą
Celowo media się mylą i wyolbrzymiają postępy.
Owszem. Ale odtworzenie tych warunków - jest bardzo energokosztowne nawet w mikroskali. Stąd próbujemy trochę nadrobić i warunki robimy mocno inne - ale to dalej jest energokosztowne.
A to nie chodzi o to żeby to zrobić i działało. To ma działać i być opłacalne.
I tu się pojawia problem liczenia zysków.
Są dwa sposoby: energia uzyskana/energia potrzebna do uzyskania odpowiednich warunków - nawet nieźle idzie ale to tylko ciekawostka dla mediów.
cena energii uzyskanej/koszty nakładów (włącznie z amortyzacją, kosztem wynagrodzeń itd.) - i to jest to co nas może przed kryzysami energetycznym uchronić ale nas nie uchroni bo nadal jest źle.
To nie może działać tak że uruchomimy obok dwie elektrownie węglowe żeby jedna termojądrowa mogła działać dając tyle energii co te obie elektrownie. Bilans zero.
To lepiej nie uruchamiajmy niczego. - bo emisja z niczego jest mniejsza niż emisja z trzech elektrowni
Na razie do tego zera nam daleko ale wszyscy podnieceni jak nie wiem co.
Ale ten współczynnik jeśli chodzi o kryzys energetyczny to wiesz gdzie możesz sobie?
Qion pisał - cytowanie coś nie domaga.
Qion, 16 stycznia 2022, 18:32
Obecnie działające tokamaki są zbyt małe aby przekroczyć 100% granicę efektywności energetycznej ze względu na ograniczone możliwości wytworzenia odpowiednio silnego pola magnetycznego. Z tego względu powstał projekt olbrzymiego 500 MW reaktora fuzyjnego ITER, w którym utopiono dziesiątki miliardów euro, dającego przynajmniej matematyczne szanse na kilkukrotne przekroczenie granicznej wartości współczynnika skuteczności. Tak droga inwestycja, nawet jeśli spełni swoje oczekiwania, nie rozwiąże kryzysu energetycznego ze względu na olbrzymie koszty nakładów na jego budowę jak i utrzymanie w ruchu - erozja osłon reaktora wywołana promieniowaniem neutronowym. Z tego względu, głównie w USA brane są pod uwagę inne niż tokamaki rozwiązania efektywniejszych małych reaktorów rektorów kompaktowych, których technologia dopiero zaczyna raczkować.
thikim, 16 stycznia 2022, 22:13
No wiesz, nie można od eksperymentalnego tworu wymagać ekonomii. Ekonomię buduje wiele kopii udanego projektu. Jednak na razie nic nie wskazuje żeby tę ekonomię można było osiągnąć.
A nie zapominajmy że mamy konkretny cel: pokonanie kryzysu energetycznego, który prędzej czy później nas dopadnie a nie zabawy w budowę tego czy tamtego.
Chociaż ropy, gazu itp. mamy dużo więcej niż szacowano przed laty - to jednak nadejdzie ten dzień kiedy ich zabraknie.
Na razie dopadły nas na razie interesy różnych lobby, mediów, polityków i naukowców.
Sławko, 17 stycznia 2022, 21:54
Być może nie dożyję uruchomienia pierwszego reaktora, który będzie dawał więcej energii niż pobiera. Ale powód do radości będę miał dopiero wtedy, gdy tego dożyję. Drugi powód do radości pojawi się, gdy takie coś zostanie wybudowane w Polsce, więc z tym „masę i często” trochę przesadziłeś, bo naliczyłem ich 2
l_smolinski, 27 stycznia 2022, 22:16
Swoją drogą, to są głupoty ogólnie. Skąd to radosne założenie, że materia w jądrze gwiazd czy planet jest poddana jakiemuś olbrzymiemu ciśnieniu?
darekp, 28 stycznia 2022, 06:37
Możesz sprawdzić empirycznie wybierając się na wycieczkę np. na dno Rowu Mariańskiego w samym tylko akwalungu plus butle z tlenem. Po przekroczeniu pewnej głębokości odczujesz na własnym organizmie (i nawet Rów Mariański do tego nie jest potrzebny, wystarczą dużo płytsze akweny).
KONTO USUNIĘTE, 28 stycznia 2022, 11:21
Nie.
Nawet z jakąś cudowna mieszanką gazową (czysty tlen zatruje go już na dwunastu m, azot w powietrzu truje od 30m głębokości) nie odczuje, bo ciało mamy nieściśliwe, a te pustki (płuca, zatoki) wypełnia przecież gaz o ciśnieniu równym zewnętrznemu podawany z butli.
Tak.
Już na jednym metrze głębokości odczuje (płetwonurkowie maja na to sposoby) nacisk na błonę bębenkową, a poniże dwóch ona mu pęknie, woda błędnik zaleje, który zaszaleje i w głowie się zakręci.
Skoro na Ziemi samo powietrze naciska na ciebie z siłą 10 ton/m.kw, to w środku Słońca musi być trochę więcej.
darekp, 28 stycznia 2022, 13:50
Tak dla wyjaśnienia, ja sobie wyobraziłem, że skoro l_smolinski neguje wzrost ciśnienia z głębokością (czy czymś tam tego rodzaju, nie wiem jaka jest terminologia w przypadku np. Słońca), to nie będzie miał nic przeciwko temu, żeby butla mu podawała pod wodą gaz o ciśnieniu atmosferycznym. Takie rozumowanie nie wprost w gruncie rzeczy.
A jeśli chodzi o kwestię, czy odczuje/nie odczuje, to już pewnie trzeba by doprecyzować mnóstwo szczegółów, bo - zgaduję - pewnie nawet nikt do tej pory nie wymyślił mieszanki gazów i butel nurkowych nadających się do nurkowania na głębokości 10 km (z ciśnieniem gazu równoważącym panujące tam ciśnienie wody).
KONTO USUNIĘTE, 28 stycznia 2022, 15:18
Abstrahując od zgody smolinskiego: przy ciśnieniu atmosferycznym podawanym przez automat oddechowy, to jego mięśnie oddechowe zaprotestują
już na głębokości 30cm. Aby była możliwość wykonania wdechu pod wodą, ciśnienie podawanego gazu musi być równe ciśnieniu zewnętrznemu.
Jajcenty, 28 stycznia 2022, 17:17
Fakt, potwierdzam, sprawdzałem własną autopsją. Próbowałem oddychać pod wodą przez rurę od odkurzacza - 1.5 metra, nie więcej. Zdołałem wziąć dwa płytkie oddechy, trzeciego już prawie wcale. Przypłaciłem to zakwasami w przeponie, a byłem w tym czasie (15lat) w życiowej formie
l_smolinski, 29 stycznia 2022, 20:00
Po co obnosisz się ze swoją głupotą? Pytałem o jądro a nie płaszcz planety/gwiazdy. Weźmy sobie to na rozumek ameby. Tutaj mały rysunek:
).
https://1drv.ms/b/s!AmFa0kRzOo1Y71YSaYfebqTuX-Yt
Spójrzmy na rozkład pola grawitacyjnego dla materii A1 i A2 (podzielona planeta na połowę
Przecież na A3 (jądro) działają pola z A1 i A2 o przeciwnych zwrotach nie ma mowy o jakimś ciśnieniu olbrzymim przecież to się wszystko niweluje - atomy rozłożone w jednej linii na średnicy obiektu. Skąd ten absurdalny pomysł że A3 - jądro planety jest poddane jakiemuś olbrzymiemu ciśnieniu? Skoro materie A1 i A2 ciągną w swoją stronę. Tam jest dokładnie 0.
darekp, 29 stycznia 2022, 21:50
To "oczywista oczywistość", że natężenie pola grawitacyjnego maleje z głębokością (także w płaszczu planety) i w środku jądra spada do zera. Ale z tego nie wynika, że ciśnienie tak się zachowuje. Ciśnienie w jakimś punkcie planety wynika z tego, że "coś" (jakaś siła) musi równoważyć ciężar słupa materii nad tym punktem (zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona) i w jądrze planety jest nadal ta sama sytuacja, że materia nad jądrem ma niezerowy (i olbrzymi w przypadku planet, gwiazd) ciężar.
Używając Twojego rysunku: ciśnienie stosunkowo słabo zależy od pola grawitacyjnego A3, wartość ciśnienia wynika z tego, z jaką siłą A1 i A2 z dwóch stron ściskają A3.
l_smolinski, 30 stycznia 2022, 12:13
Oglądałeś kiedyś gradient takiego ciśnienia? Przecież on też je w drugą stronę. Zwrot grawitacji w jedną, zwrot ciśnienia w drugą?
Brzmi to tak radośnie, że zaraz uwierzę w antygrawitację.
Abstrahuję tu teraz od sił elektrostatycznych i elektromagnetycznych w umownym jądrze, które też robią swoje.
Chyba nie znasz definicji ciężaru. Wymagane jest do niej pole grawitacyjne g, G. Które wynosi tam 0, jak przyznajesz.
https://pl.wikipedia.org/wiki/Siła_ciężkości
Sorki, ale sam zaprzeczasz sobie. Jeżeli g,G spada do zera to nie ma ciężaru. Chyba że mówisz o jakimś innym ciężarze.
A co z prawem Hooke'a? Jest istotne czy nie w naszym kontekście?
https://pl.wikipedia.org/wiki/Prawo_Hooke’a
Powiem na poziomie ameby znowu, księżyc powoduje pływy? Czy w związku z tym ciśnienie w słupie wody zmalało?
Jajcenty, 30 stycznia 2022, 14:14
Ależ z faktu iż w centrum planety czy gwiazdy wynikowe ciążenie jest zerowe wnosisz że nie ma żadnej siły spajającej - byle kometa powinna podzielić nasze Słonko na pół, a to sprzeczne z doświadczeniem. Siły pływowe mogą zmielić czy rozerwać, ale do tego trzeba ciut innych warunków.