Tans word beheerde termonukleêre samesmelting dikwels voorspel as 'n plaasvervanger vir klassieke kernkragsentrales en selfs fossielbrandstowwe, maar ondanks 'n aantal ernstige suksesse in hierdie rigting, is nog nie 'n enkele werkende prototipe van 'n termonukleêre reaktor gedemonstreer nie. Die konstruksie van die eerste internasionale termonukleêre reaktor ITER in Frankryk (die EU, Rusland, China, Indië en die Republiek van Korea is betrokke by die projek) is nog in 'n vroeë stadium van die projek. Terselfdertyd werk die Amerikaanse korporasie Lockheed Martin en 'n span navorsers wat die Massachusetts Institute of Technology (MIT) verteenwoordig, aan die ontwikkeling van 'n doeltreffende termonukleêre reaktor. Dit was MIT -kundiges wat in Augustus 2015 aangekondig het oor die ontwikkeling van 'n nuwe projek van 'n redelik kompakte tokamak.
Tokamak staan vir toroidale kamer met magnetiese spoele. Dit is 'n torusvormige toestel wat ontwerp is om plasma te bevat om die voorwaardes te bereik wat nodig is vir die vloei van beheerde termonukleêre samesmelting. Die idee van 'n tokamak behoort aan die Sowjet -fisici. Die voorstel vir die gebruik van beheerde termonukleêre samesmelting vir industriële doeleindes, sowel as 'n spesifieke skema vir die gebruik van termiese isolasie van 'n hoë temperatuurplasma deur 'n elektriese veld, is eers deur fisikus O. A. Lavrentyev geformuleer in sy werk wat in die middel van 1950 geskryf is. Ongelukkig is hierdie werk tot in die sewentigerjare 'vergete'. Die einste term tokamak is geskep deur IN Golovin, 'n student van die akademikus Kurchatov. Dit is die tokamak -reaktor wat tans binne die raamwerk van die internasionale wetenskaplike projek ITER geskep word.
Terwyl die werk aan die skepping van die ITER -fusiereaktor in Frankryk taamlik stadig verloop, het Amerikaanse ingenieurs van die Massachusetts Institute of Technology 'n voorstel vir 'n nuwe ontwerp vir 'n kompakte fusiereaktor gekry. Sulke reaktore kan binne slegs tien jaar kommersieel in bedryf gestel word. Terselfdertyd bly termonukleêre kragingenieurswese, met sy groot opgewekte kapasiteit en onuitputlike waterstofbrandstof, al dekades lank 'n droom en 'n reeks duur laboratoriumeksperimente en eksperimente. Oor die jare het fisici selfs 'n grap gehad: "Die praktiese toepassing van termonukleêre samesmelting sal oor 30 jaar begin, en hierdie tydperk sal nooit verander nie." Ten spyte hiervan, glo die Massachusetts Institute of Technology dat die langverwagte deurbraak in energie binne slegs 10 jaar sal plaasvind.
Die vertroue van die MIT -ingenieurs is gebaseer op die gebruik van nuwe supergeleidende materiale om 'n magneet te skep wat beloof om aansienlik kleiner en kragtiger te wees as die beskikbare supergeleidende magnete. Volgens professor Dennis White, direkteur van die MIT Plasma and Fusion Center, sal die gebruik van nuwe in die handel beskikbare supergeleidende materiale gebaseer op skaars aardse bariumkoperoksied (REBCO) wetenskaplikes in staat stel om kompakte en baie kragtige magnete te ontwikkel. Volgens wetenskaplikes is dit moontlik om 'n groter krag en digtheid van die magnetiese veld te verkry, wat veral belangrik is vir plasmasluiting. Danksy die nuwe supergeleidende materiale sal die reaktor volgens Amerikaanse navorsers baie meer kompak gemaak kan word as die huidige projekte, veral die reeds genoemde ITER. Volgens voorlopige ramings sal die nuwe smeltreaktor met dieselfde krag as ITER die helfte van die deursnee hê. As gevolg hiervan word die konstruksie daarvan goedkoper en makliker.
'N Ander belangrike kenmerk van die nuwe projek van 'n termonukleêre reaktor is die gebruik van vloeibare komberse wat tradisionele soliede toestande moet vervang, wat die belangrikste' verbruikbare materiaal 'in alle moderne tokamaks is, aangesien dit die belangrikste neutronvloei aanneem en dit omskakel. dit in termiese energie. Daar word berig dat die vloeistof baie makliker is om te vervang as berillium -kassette in koperkaste, wat redelik groot is en ongeveer 5 ton weeg. Dit is die berillium -kassette wat gebruik sal word vir die ontwerp van die internasionale eksperimentele termonukleêre reaktor ITER. Brandon Sorbom, een van die voorste navorsers by MIT, wat aan die projek werk, spreek van die hoë doeltreffendheid van die nuwe reaktor in die omgewing van 3 tot 1. Terselfdertyd, in sy eie woorde, die ontwerp van die rektor in die toekoms geoptimaliseer kan word, wat moontlik die verhouding tussen die opgewekte energie en die verbruikte energie op die vlak van 6 tot 1 moontlik maak.
Supergeleidende materiale gebaseer op REBCO bied 'n sterker magnetiese veld, wat dit makliker maak om die plasma te beheer: hoe sterker die veld, hoe kleiner kan die kern- en plasmavolume gebruik word. Die gevolg sal wees dat 'n klein smeltreaktor dieselfde hoeveelheid energie kan produseer as 'n moderne groot. Terselfdertyd sal dit makliker wees om 'n kompakte eenheid te bou en dit dan te gebruik.
Dit moet verstaan word dat die doeltreffendheid van 'n termonukleêre reaktor direk afhang van die krag van supergeleidende magnete. Die nuwe magnete kan ook gebruik word op die bestaande struktuur van tokamaks, wat 'n donutvormige kern het. Boonop is 'n aantal ander innovasies moontlik. Dit is opmerklik dat die groot eksperimentele tokamak ITER wat tans in Frankryk, naby Marseille, in aanbou is, ter waarde van ongeveer $ 40 miljard, nie die vordering op die gebied van supergeleiers in ag geneem het nie, anders sou hierdie reaktor die helfte van die grootte kon gewees het die skeppers baie goedkoper gekos het en sou vinniger gebou gewees het. Die moontlikheid om nuwe magnete op die ITER te installeer, bestaan egter, en dit kan die krag in die toekoms aansienlik verhoog.
Die sterkte van die magnetiese veld speel 'n sleutelrol in beheerde termonukleêre samesmelting. Deur hierdie krag 16 keer tegelyk te verdubbel, verhoog die krag van die samesmeltingsreaksie. Ongelukkig kan die nuwe REBCO supergeleiers nie die sterkte van die magnetiese veld verdubbel nie, maar hulle kan steeds die krag van die samesmeltingsreaksie met 10 keer verhoog, wat ook 'n uitstekende resultaat is. Volgens professor Dennis White kan 'n termonukleêre reaktor, wat ongeveer 100 duisend mense elektriese energie kan voorsien, binne ongeveer 5 jaar gebou word. Dit is nou moeilik om dit te glo, maar 'n epogmakende deurbraak in energie wat die aardverwarmingsproses kan stop, kan relatief vinnig gebeur, feitlik vandag. Terselfdertyd is MIT vol vertroue dat 10 jaar hierdie tyd nie 'n grap is nie, maar 'n werklike datum vir die verskyning van die eerste operasionele tokamaks.
