Tokamak Energy постига температурен праг за търговски синтез

Сподели

Базираната в Оксфорд британска технологична фирма Tokamak Energy постигна крайъгълен камък в частно финансираните изследвания на синтеза, след като нейният сферичен токамак реактор ST-40 достигна температура от 100 милиона °C (180 милиона °F), което според нея е прагът за търговски синтез енергия.

Повече от 75 години обещанието за практически термоядрен реактор остава разочароващо недостижимо, като обещанието за такъв изглежда е само след няколко десетилетия в продължение на десетилетия. Въпреки това, последиците от такава реакторна технология и нейната способност да снабдява човечеството с практически неограничени доставки на евтина, чиста енергия е толкова промяна в играта, че учените и инженерите продължават да я преследват.

Принципът на ядрения синтез е сравнително прост. Просто вземете водородните атоми и ги подложете на вида топлина и налягане, намиращи се вътре в Слънцето, достатъчно дълго, за да се слеят заедно, за да образуват по-тежки атоми и те отделят огромни количества енергия в процеса.

За съжаление, това е класически пример за нещо като цигулка, която е лесна за свирене на теория, но невероятно трудна за изпълнение на практика. Казано по-просто, не е толкова трудно да се балансират трите основни фактора (топлина, налягане и време), за да се получи синтез. Всъщност по време на Световното изложение в Ню Йорк през 1964 г. беше организирана изложба, на която публиката можеше да гледа как настолен термоядрен реактор работи в реално време за част от секундата. Трудната част оттогава беше да се измисли реактор, който може да произвежда практически количества енергия при стабилно снабдяване и в количества, по-големи от тези, които трябва да бъдат вложени, за да започне реакцията.

Изглед в разрез на сферичен реактор на токамак

Токамак Енергия

Един от най-обещаващите от тях е реакторът на токамак, който е разработен за първи път в Съветския съюз през 50-те години на миналия век. Основният дизайн е кух пръстен, заобиколен от намотки, които създават магнитно поле вътре. Пръстенът съдържа вакуум, в който се въвеждат водородни атоми. Магнитното поле ограничава и притиска атомите, докато се нагряват до милиони градуси, като ги лишава от техните електрони и ги превръща в плазма, докато се въртят около пръстена. Когато условията са подходящи, се получава сливане.

Повечето от реакторите на токамак, построени през последните 70 години, са финансирани от правителството изследователски реактори, които са се концентрирали върху научаването на повече за поведението на водородната плазма и проблемите, които ще срещне изграждането на практически реактор. Това означава, че тези токамаци обикновено са изключително големи и скъпи и канализират толкова огромни количества енергия, че ако случайно бъде пусната, цялата машина скача като океански лайнер, който се издига във въздуха.

Диаграма на магнитното поле на термоядрен реактор
Диаграма на магнитното поле на термоядрен реактор

Токамак Енергия

На другия край на скалата са частно финансирани реактори като сферичния токамак ST40 на Tokamak Energy. Докато правителствените реактори вече са достигнали границата от 100 милиона °C, правенето на това с много по-малък търговски реактор на цена от само 50 милиона британски лири (70 милиона долара) и потвърждаването на това от външни наблюдатели е голямо постижение.

Според компанията, целта на ST40 е да се концентрира върху търговските приложения на термоядрената енергия. По-конкретно, да направи реакторите икономически жизнеспособни. Поради тази причина ST40 е сферичен токамак.

Когато конвенционалните токамаци имат големи торови камери, сферичният реактор е много по-компактен и замества всички обкръжаващи магнити с такива, които се срещат в центъра на камерата под формата на стълб. Това придава на реактора сплетена форма, нещо като ябълка. Това позволява на магнитите да седят по-близо до плазмения поток, така че магнитите са по-малки и използват по-малко енергия, но генерират по-интензивни полета.

В допълнение, ST40 използва високотемпературни свръхпроводящи (HTS) магнити, направени от редкоземен бариев меден оксид (REBCO) и оформени в тесни ленти с дебелина по-малко от 0,1 mm. Тези “високотемпературни” магнити работят при между -250 и -200 °C (-418 и -328 °F) или приблизително при температурата на течния азот. Това прави много по-евтино поддържането на магнитите на реактора хладни от тези, които разчитат на течен хелий.

Отблизо, показващи бобините на реактора
Отблизо, показващи бобините на реактора

Токамак Енергия

Тази настройка прави по-малък, по-опростен реактор, където плазмата остава много по-стабилна при условия, които поддържат реакцията на синтез. Въпреки това, реакторът има по-малко общо налягане от конвенционалните токамаци, а централната колона е уязвима към разпадане от плазмата и трябва да се сменя редовно.

Сега компанията работи върху по-усъвършенстван реактор ST-HTS, който ще бъде пуснат в експлоатация след няколко години и се надяваме да предостави информация за проектиране на първата истинска търговска централа през 2030-те.

„Горди сме, че постигнахме този пробив, който ни поставя една крачка по-близо до предоставянето на света с нов, сигурен и безвъглероден енергиен източник“, каза Крис Келсал, главен изпълнителен директор на Tokamak Energy. „Когато се комбинират с HTS магнити, сферичните токамаци представляват оптималния път за постигане на чиста и евтина комерсиална термоядрена енергия. Следващото ни устройство ще комбинира тези две водещи технологии в света за първи път и е централно за нашата мисия да доставяме евтина енергия с компактни модули за синтез.”

Видеото по-долу обсъжда новата рекордна температура на плазмата.

ST-40

Източник: Токамак Енергия



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели