Fusio-industria batek beharko dituen bost teknologia gaigarri

Fusio-energiak fusio-erreakzio iraunkor bat baino gehiago behar du munduari karbono-neutro-energia nahikoa sortzen lagundu aurretik. AEBetako Energia Sailak ikerketa eta garapen agenda bat identifikatu du fusioa ahalbidetzeko teknologia eta prozesu multzo baterako.

DOEko bi funtzionariok teknologia presionatzaile horietako bost izendatu zituzten a webinar Ostegunean Zientzia, Ingeniaritza eta Medikuntza Akademia Nazionalak (NASEM) antolatuta. Gehiago azaltzen dira 2021eko NASEM batean bidali gertakar horrek fusioa ahalbidetzen duen teknologiaren garapen azkarra bultzatzen du:

"Etorkizunerako maiz atzeratzen den arren, datozen hamarkadetan fusio-energia ekonomikoaren helburuak AEBetako interes estrategiko batek material, osagai eta fusio-teknologi nuklear gaitzaileen ikerketa eta garapena azkar areagotu beharra bultzatzen du".

Ostegunean nabarmendu diren bost hauek dira:

1 Fusioaren aurkako materialak

Fusio-erreakzioa gertatzen den plasma izan daiteke eguzkia baino beroagoa. Eremu magnetiko indartsu batek edo inertzia batek plasma mugatu dezake, erreaktoreen hormetatik eta osagaietatik tamponatuz, baina fusio-erreaktoreek, hala ere, muturreko beroa eta neutroien bonbardaketak askatzen dituzten materialak beharko dituzte hidrogeno isotopoak helio bihurtzen direnean.

Material potentzialak probatzeko, zientzialariek fusio-erreakzio baten antzeko baldintzak sortu behar dituzte.

"Fusio-prototipikoaren neutroi iturri baten beharra oso larria da materialen datuak bildu ahal izateko, eta horrek urte askoko esposizioa izan dezake", esan du Scott Hsu DOEko fusio-koordinatzaile nagusiak. Neutroi iturri hori garatzen ari den bitartean, ikaskuntza automatikoa eta materialen probak material hautagaien kopurua murrizten lagun dezaketela gaineratu zuen.

Materialak guztiz saihesteko aukera ere badago "lehen horma eta manta diseinu benetan eraldatzaileak erabiliz, non baliteke material solidorik ere ez edukitzea plasmari begira, eta horrek materialen arazoa ia alboratzen du", esan du Hsuk. "Eta ideia horiek mahai gainean mantendu behar ditugu".

2 Tritio-hazle bat

Fusio-erreaktoreen diseinu ohikoenek hidrogenoaren bi isotopo erabiltzen dituzte: deuterioa.²H) eta tritioa (³H)-erregai gisa.

"Deuterio-tritio erregai-zikloa erabiliko badugu, beroa atera eta tritioa hazi beharko dugu", esan zuen Richard Hawryluk, DOE Zientzia Bulegoko aholkulari tekniko nagusiak eta 2021 NASEM txostenaren buruak. .

"Erronka berezi bat erregaiaren zikloa modu seguruan eta eraginkorrean ixteko beharra da", dio txosten horrek, "deuterio-tritioa fusioaren diseinuetarako mantak garatzea dakar tritioa hazteko eta ateratzeko, baita erregaia, agortzea, mugatzea, tritioa ateratzea, eta kantitate nabarmenetan bereiztea».

3 Ihes-sistema bat

Fusio-erreakzio batean sortutako bero ulertezinaren zati bat energia ekoizteko erabiliko da, baina lehenik eta behin kudeatu egin behar da, eta zure sukaldeko haizagailu estandarrak ez du balio.

"Ikerkuntza-programa osoak fusio-zentral baten antzeko inguruneak ekoizten dituzten proba-instalazioak beharko ditu erreaktoreari dagokion potentzia-ihesaren manipulazioa fusio-neutroien ingurunean ebaluatzeko", dio NASEM txostenak.

4 Laser eraginkorragoak

DOEren National Ignition Facility-k (NIF) aspaldiko lorpen bat ospatu zuen abenduan, pizten zuen laserraren izpiek baino energia gehiago (3.15 megajoule) askatu zuen fusio-erreakzio bat piztu zuenean (2.05 megajoule). Baina 300 megajoule behar izan zituen laserra elikatzeko.

Azkenean, halako laserrak martxan jarri ondoren, fusio-erreaktorearen elektrizitateaz elikatuko dira. Baina laser eraginkorragoak erreaktore eraginkorragoak dira, erabiltzaileari edo sareari potentzia gehiago utziz.

5 Errepikapena

Ez da nahikoa laserra eraginkorra izatea. Gainera, gutxiago moskete baten antzera eta metrailadore baten antzera gehiago funtzionatu behar du.

"NIFen emaitza zoragarria", esan zuen Hawryluk, "puntu horretara iritsi ginen urtean plano batzuk eginez. Segunduko plano batzuk, edo segundoko plano bat egiten ari zaren puntura iritsi behar zara, beraz, errepikapen tasa da, gainera, menperatu behar duguna».

Horrek prozesuko urrats bakoitzeko errepikapen-tasa handitzen du, erregai-kapsularekin hasita. Aldizkariaren arabera Zientzia:, "Eguneko milioi bat kapsula egin, bete, kokatu, lehertu eta garbitu beharko lirateke, ingeniaritza erronka handia".

FORBES GEHIAGOFusion Ezinbesteko Inbertsioa Bihurtzear Da, esan du DOE ofizialakBy Jeff McMahon