Fusion үйлдвэрлэлд шаардлагатай таван боломжит технологи

Дэлхийд нүүрстөрөгчийн төвийг сахисан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд туслахын тулд хайлуулах энерги нь тогтвортой хайлуулах урвалаас илүү ихийг шаарддаг. АНУ-ын Эрчим хүчний яам хайлалтыг идэвхжүүлэхийн тулд багц технологи, үйл явцын судалгаа, хөгжлийн хөтөлбөрийг тодорхойлсон.

ТМБ-ын хоёр албан тушаалтан тэдгээр тулгамдсан технологийн тавыг нь a webinar Пүрэв гарагт Үндэсний Шинжлэх ухаан, Инженер, Анагаах Ухааны Академиуд (NASEM) зохион байгуулав. 2021 оны NASEM-д илүү ихийг тусгасан болно тайлан Энэ нь хайлуулах технологийг хурдацтай хөгжүүлэхийг уриалж байна:

"Хэдийгээр үүнийг ирээдүйд хойшлуулдаг ч АНУ-ын стратегийн ашиг сонирхлын үүднээс ойрын хэдэн арван жилд хэмнэлттэй хайлуулах эрчим хүчний зорилго нь идэвхжүүлэх материал, эд анги, цөмийн технологийн судалгаа, хөгжлийг хурдацтай нэмэгдүүлэх хэрэгцээг бий болгож байна."

Онцолсон таван пүрэв гаригт:

1 хайлуулдаггүй материал

Хайлмал урвал явагдах плазм байж болно нарнаас илүү халуун. Хүчирхэг соронзон орон эсвэл инерци нь плазмыг хязгаарлаж, реакторын хана болон эд ангиудыг буфер болгож чаддаг ч хайлуулах реакторууд нь устөрөгчийн изотопууд гелий болж хувирах үед суллагдсан нейтронуудын хэт халалт, бөмбөгдөлтийг тэсвэрлэх чадвартай материалуудыг шаарддаг.

Боломжит материалыг туршихын тулд эрдэмтэд хайлуулах урвалтай төстэй нөхцлийг бүрдүүлэх шаардлагатай.

"Олон жилийн өртөлтөд өртөж болзошгүй материалын өгөгдлийг цуглуулах чадвартай хайлуулах прототип нейтроны эх үүсвэр маш их хэрэгцээтэй байна" гэж ТМБ-ийн хайлуулах үйл ажиллагааны ахлах зохицуулагч Скотт Ху хэлэв. Энэхүү нейтроны эх үүсвэрийг боловсруулж байх үед машин сургалт, материалын туршилт нь нэр дэвшигчдийн материалыг багасгахад тусална гэж тэр нэмж хэлэв.

Мөн Хусу хэлэхдээ, "Цахилгаан плазм руу харсан ямар ч хатуу материал байхгүй байж болох анхны хана, хөнжилийн загварыг ашиглан материалаас бүрэн зайлсхийх боломжтой" гэж Хуу хэлэв. "Мөн бид эдгээр санааг ширээн дээр байлгах хэрэгтэй."

2 Тритиум үржүүлэгч

Хамгийн түгээмэл хайлуулах реакторын загварт устөрөгчийн хоёр изотопыг ашигладаг - дейтерий (²H) ба тритиум (³H) - түлш болгон.

"Хэрэв бид дейтерий-тритий түлшний эргэлтийг ашиглах гэж байгаа бол дулааныг гаргаж аваад тритийг үржүүлэх хэрэгтэй болно" гэж ТМБ-ын Шинжлэх ухааны албаны ахлах техникийн зөвлөх, 2021 оны NASEM тайлангийн дарга Ричард Хаврилюк хэлэв. .

Тус тайланд "Түлшний эргэлтийг найдвартай бөгөөд үр ашигтайгаар хаах шаардлага тулгардаг" гэж "Дейтерий-тритий хайлуулах загварт тритиумыг үржүүлэх, олборлох хөнжил боловсруулах, түүнчлэн түлш цэнэглэх, шавхах, хязгаарлах, тритиумыг их хэмжээгээр олборлож, ялгаж авдаг.

3 Яндангийн систем

Хайлтын урвалын үед үүссэн үл ойлгогдох дулааны зарим хэсгийг эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглах боловч эхлээд үүнийг зохицуулах хэрэгтэй бөгөөд таны гал тогооны ердийн сэнс үүнийг хийхгүй.

"Судалгааны бүрэн хөтөлбөр нь хайлуулах нейтроны орчинд реактортой холбоотой цахилгаан яндангийн зохицуулалтыг үнэлэхийн тулд хайлуулах цахилгаан станцтай илүү төстэй орчинг үйлдвэрлэх туршилтын байгууламжуудыг шаарддаг" гэж NASEM тайланд дурджээ.

Илүү үр дүнтэй 4 лазер

ТМБ-ын Үндэсний гал асаах байгууламж (NIF) нь 3.15-р сард түүнийг асаасан лазерын цацрагаас (2.05 мегажоул) илүү их энерги (300 мегажоуль) ялгаруулж нэгдэх урвалыг үүсгэснээр удаан хүлээгдэж буй амжилтаа тэмдэглэв. Гэхдээ лазерыг ажиллуулахын тулд XNUMX мегажоуль зарцуулсан.

Эцсийн эцэст ийм лазерууд ажиллаж эхэлсний дараа хайлуулах реакторын цахилгаанаар тэжээгддэг. Гэхдээ илүү үр ашигтай лазер гэдэг нь илүү үр ашигтай реакторуудыг хэлдэг бөгөөд хэрэглэгч эсвэл сүлжээнд илүү их хүч үлдээдэг.

5 Давталт

Лазер үр дүнтэй байх нь хангалтгүй юм. Мөн сум шиг бага, пулемёт шиг ажиллах ёстой.

"NIF-ийн гайхалтай үр дүн" гэж Хаврилук хэлэхдээ, "бид жилд хэд хэдэн цохилт хийснээр ийм түвшинд хүрсэн. Та секундэд цөөхөн шидэлт, эсвэл секундэд шидэлт хийх хэмжээнд хүрч чаддаг байх ёстой, тиймээс бид давталтын хурдыг бас эзэмших ёстой."

Энэ нь түлшний капсулаас эхлээд үйл явцын алхам бүрийн давталтын хурдыг нэмэгдүүлдэг. Сэтгүүлийн дагуу Шинжлэх ухаан, "Өдөрт нэг сая капсул хийх, дүүргэх, байрлуулах, тэсэлгээ хийх, цэвэрлэх шаардлагатай - инженерийн асар том сорилт."

МӨНГӨ ОРУУЛАЛТЫН НЭГFusion нь заавал байх ёстой хөрөнгө оруулалт болох гэж байна гэж ТМБ-ын албан тушаалтан хэлэвBy Жефф МакМахон