Նորարարական նախագծերը, որոնք օգտագործում են ժամանակակից գերհաղորդիչներ, շուտով թույլ կտան վերահսկվող ջերմամիջուկային միաձուլում, ասում են որոշ լավատեսներ: Փորձագետները, սակայն, կանխատեսում են, որ գործնական կիրառումը կպահանջի մի քանի տասնամյակ։
Ինչու է այդքան դժվար:
Ֆյուզիոն էներգիան համարվում է էներգիայի պոտենցիալ աղբյուր ապագայի համար: Սա ատոմի մաքուր էներգիան է: Բայց ի՞նչ է դա և ինչո՞ւ է այդքան դժվար հասնելը: Սկզբից մենք պետք է հասկանանք դասական միջուկային տրոհման և ջերմամիջուկային միաձուլման միջև եղած տարբերությունը։
Ատոմի տրոհումն այն է, երբ ռադիոակտիվ իզոտոպները՝ ուրանը կամ պլուտոնիումը, տրոհվում են և վերածվում այլ բարձր ռադիոակտիվ իզոտոպների, որոնք այնուհետև պետք է թաղվեն կամ վերամշակվեն:
Հալման ռեակցիան բաղկացած է նրանից, որ ջրածնի երկու իզոտոպները՝ դեյտերիումը և տրիտումը, միաձուլվում են մեկ ամբողջության մեջ՝ առաջացնելով ոչ թունավոր հելիում և մեկ նեյտրոն՝ առանց ռադիոակտիվ թափոնների առաջացման։
Վերահսկման խնդիր
Արձագանքները, որոնքտեղի են ունենում Արևի կամ ջրածնային ռումբի մեջ. սա ջերմամիջուկային միաձուլում է, և ինժեներներին սպառնում է դժվարին խնդիր՝ ինչպե՞ս կառավարել այս գործընթացը էլեկտրակայանում:
Սա մի բան է, որի վրա գիտնականներն աշխատում էին 1960-ականներից: Գերմանիայի հյուսիսային Գրայֆսվալդ քաղաքում գործարկվել է մեկ այլ փորձնական միաձուլման ռեակտոր, որը կոչվում է Wendelstein 7-X։ Այն դեռ նախագծված չէ ռեակցիա ստեղծելու համար, դա պարզապես հատուկ դիզայն է, որը փորձարկվում է (աստղային սարք՝ տոկամակի փոխարեն):
Բարձր էներգիայի պլազմա
Բոլոր ջերմամիջուկային կայանքները ունեն ընդհանուր հատկանիշ՝ օղակաձև ձև: Այն հիմնված է հզոր էլեկտրամագնիսներ օգտագործելու գաղափարի վրա՝ տորուսի ձևով ուժեղ էլեկտրամագնիսական դաշտ ստեղծելու համար՝ հեծանիվների փքված խողովակ:
Այս էլեկտրամագնիսական դաշտը պետք է այնքան խիտ լինի, որ երբ այն տաքացնում են միկրոալիքային վառարանում մինչև մեկ միլիոն աստիճան Ցելսիուս, օղակի հենց կենտրոնում պետք է հայտնվի պլազմա: Այնուհետև այն բռնկվում է, որպեսզի միաձուլումը սկսվի:
Հնարավորությունների ցուցադրում
Եվրոպայում այս պահին երկու նման փորձ է իրականացվում։ Դրանցից մեկը Wendelstein 7-X-ն է, որը վերջերս ստեղծեց իր առաջին հելիումի պլազման: Մյուսը ITER-ն է՝ ֆրանսիական հարավում գտնվող հսկայական փորձարարական միաձուլման կայան, որը դեռ կառուցման փուլում է և պատրաստ կլինի գործարկել 2023 թվականին։
Ենթադրվում է, որ իրական միջուկային ռեակցիաները տեղի կունենան ITER-ում, սակայն, միայնկարճ ժամանակով և, իհարկե, ոչ ավելի, քան 60 րոպե: Այս ռեակտորը միջուկային միաձուլումը իրականություն դարձնելու բազմաթիվ քայլերից մեկն է միայն։
Ֆյուզիոն ռեակտոր՝ ավելի փոքր և ավելի հզոր
Վերջերս մի քանի դիզայներ հայտարարել են ռեակտորի նոր դիզայնի մասին: Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի մի խումբ ուսանողների, ինչպես նաև զենքերի Lockheed Martin ընկերության ներկայացուցիչների կարծիքով, միաձուլումը կարող է իրականացվել ITER-ից շատ ավելի հզոր և փոքր օբյեկտներում, և նրանք պատրաստ են դա անել տասը ժամկետում։ տարի։
Նոր դիզայնի գաղափարը էլեկտրամագնիսներում ժամանակակից բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչների օգտագործումն է, որոնք իրենց հատկությունները ցույց են տալիս հեղուկ ազոտով սառչելիս, այլ ոչ թե սովորականների, որոնք պահանջում են հեղուկ հելիում: Նոր, ավելի ճկուն տեխնոլոգիան թույլ կտա ռեակտորի ամբողջական վերանախագծում։
Կլաուս Հեշը, ով միջուկային միաձուլման տեխնոլոգիայի պատասխանատուն է Գերմանիայի հարավ-արևմտյան Կարլսռուեի տեխնոլոգիական ինստիտուտում, թերահավատ է: Այն աջակցում է նոր բարձր ջերմաստիճանի գերհաղորդիչների օգտագործմանը ռեակտորների նոր նախագծման համար: Բայց, ըստ նրա, համակարգչում ինչ-որ բան մշակելը, հաշվի առնելով ֆիզիկայի օրենքները, բավարար չէ։ Պետք է հաշվի առնել այն մարտահրավերները, որոնք առաջանում են գաղափարը կյանքի կոչելիս։
Գիտաֆանտաստիկ
Ըստ Հեշի՝ MIT ուսանողի մոդելը ցույց է տալիս միայն նախագծի հնարավորությունը։ Բայց դա իրականում շատ գիտաֆանտաստիկա է: Նախագիծհուշում է, որ միաձուլման տեխնիկական լուրջ խնդիրները լուծված են։ Բայց ժամանակակից գիտությունը գաղափար չունի, թե ինչպես լուծել դրանք։
Նման խնդիրներից մեկը ծալովի կծիկների գաղափարն է: Էլեկտրամագնիսները կարող են ապամոնտաժվել՝ MIT-ի դիզայնի մոդելում պլազման պահող օղակի ներս մտնելու համար:
Սա շատ օգտակար կլինի, քանի որ կարելի է մուտք գործել ներքին համակարգի օբյեկտներ և փոխարինել դրանք: Բայց իրականում գերհաղորդիչները պատրաստված են կերամիկական նյութից։ Դրանցից հարյուրավոր մարդիկ պետք է միահյուսվեն բարդ ձևով, որպեսզի ձևավորեն ճիշտ մագնիսական դաշտը: Եվ այստեղ ավելի հիմնարար դժվարություններ կան՝ նրանց միջև կապերն այնքան էլ պարզ չեն, որքան պղնձե մալուխների միացումները։ Ոչ ոք դեռ չի էլ մտածել այնպիսի հասկացությունների մասին, որոնք կօգնեն լուծել նման խնդիրները։
Շատ շոգ
Խնդիր է նաև բարձր ջերմաստիճանը։ Միաձուլման պլազմայի հիմքում ջերմաստիճանը կհասնի մոտ 150 միլիոն աստիճանի Ցելսիուսի: Այս ծայրահեղ ջերմությունը մնում է տեղում՝ հենց իոնացված գազի կենտրոնում: Բայց նույնիսկ նրա շուրջը դեռ շատ շոգ է՝ 500-ից 700 աստիճան ռեակտորի գոտում, որը մետաղական խողովակի ներքին շերտն է, որի մեջ միջուկային միաձուլման համար անհրաժեշտ տրիտումը «կվերարտադրվի»:
Հալվող ռեակտորն ավելի մեծ խնդիր ունի՝ այսպես կոչված էներգիայի թողարկումը: Սա համակարգի այն մասն է, որը ստանում է օգտագործված վառելիքը, հիմնականում հելիումը, միաձուլման գործընթացից: Առաջինմետաղական բաղադրիչները, որոնց մեջ մտնում է տաք գազը, կոչվում են «դիվերտորներ»: Այն կարող է տաքանալ մինչև 2000°C։
Դիվերտորի խնդիր
Որպեսզի գործարանը դիմանա այս ջերմաստիճաններին, ինժեներները փորձում են օգտագործել մետաղական վոլֆրամը, որն օգտագործվում է հնաոճ շիկացած լամպերում: Վոլֆրամի հալման կետը մոտ 3000 աստիճան է։ Բայց կան նաև այլ սահմանափակումներ։
ITER-ում դա կարելի է անել, քանի որ դրանում տաքացումն անընդհատ չի լինում։ Ենթադրվում է, որ ռեակտորը կաշխատի միայն 1-3%-ով։ Բայց դա տարբերակ չէ էլեկտրակայանի համար, որը պետք է աշխատի 24/7: Եվ, եթե ինչ-որ մեկը պնդում է, որ կարող է կառուցել ավելի փոքր ռեակտոր՝ նույն հզորությամբ, ինչ ITER-ը, ապա կարելի է վստահորեն ասել, որ նա դիվերտորի խնդրի լուծում չունի։
Էլեկտրակայան մի քանի տասնամյակից
Այնուամենայնիվ, գիտնականները լավատեսորեն են տրամադրված ջերմամիջուկային ռեակտորների զարգացման հարցում, սակայն այն այնքան արագ չի լինի, որքան կանխատեսում են որոշ էնտուզիաստներ։
ITER-ը պետք է ցույց տա, որ վերահսկվող միաձուլումը իրականում կարող է արտադրել ավելի շատ էներգիա, քան կծախսվի պլազմայի տաքացման վրա: Հաջորդ քայլը բոլորովին նոր հիբրիդային ցուցադրական էլեկտրակայան կառուցելն է, որն իրականում արտադրում է էլեկտրաէներգիա։
Ինժեներներն արդեն աշխատում են դրա դիզայնի վրա։ Նրանք պետք է սովորեն ITER-ից, որը նախատեսվում է գործարկել 2023 թվականին: Հաշվի առնելով նախագծման, պլանավորման և շինարարության համար պահանջվող ժամանակը, թվում է. Դժվար թե առաջին ձուլման էլեկտրակայանը գործարկվի 21-րդ դարի կեսերից շատ ավելի շուտ։
Rossi Cold Fusion
2014 թվականին E-Cat ռեակտորի անկախ փորձարկումը եզրակացրեց, որ սարքը արտադրում է միջինը 2800 վտ հզորություն 32 օրվա ընթացքում՝ 900 Վտ սպառումով: Սա ավելին է, քան որևէ քիմիական ռեակցիա կարող է մեկուսացնել: Արդյունքը խոսում է կա՛մ ջերմամիջուկային միաձուլման բեկման, կա՛մ ուղղակի խարդախության մասին: Զեկույցը հիասթափեցրել է թերահավատներին, ովքեր կասկածում են, թե արդյոք թեստն իսկապես անկախ է և առաջարկում են թեստի արդյունքների հնարավոր կեղծում: Մյուսները զբաղված են եղել պարզելով «գաղտնի բաղադրիչները», որոնք թույլ են տալիս Ռոսսիի միաձուլմանը կրկնօրինակել տեխնոլոգիան:
Ռոսսին խաբեբա է?
Անդրեան տպավորիչ է. Նա աշխարհին ուղղված հռչակագրեր է հրապարակում եզակի անգլերենով իր կայքի մեկնաբանությունների բաժնում, որը հավակնոտ կոչվում է Միջուկային ֆիզիկայի ամսագիր: Բայց նրա նախորդ անհաջող փորձերը ներառում էին իտալական թափոնների վառելիքի նախագիծը և ջերմաէլեկտրական գեներատորը: «Պետրոլդրագոն» թափոնից էներգիա տեղափոխող նախագիծը մասամբ ձախողվեց, քանի որ թափոնների անօրինական թափումը վերահսկվում է իտալական կազմակերպված հանցավորության կողմից, որը քրեական մեղադրանք է ներկայացրել նրա դեմ՝ թափոնների կառավարման կանոնները խախտելու համար: Նա նաև ջերմաէլեկտրական սարք է ստեղծել ԱՄՆ բանակի ինժեներների կորպուսի համար, սակայն փորձարկման ժամանակ գաջեթն արտադրել է հայտարարված հզորության միայն մի մասը։
Շատերը չեն վստահում Ռոսիին, և New Energy Times-ի գլխավոր խմբագիրը նրան կոպտորեն անվանել է հանցագործ, որի հետևում կանգնած են մի շարք ձախողված էներգետիկ նախագծեր:
Անկախ հաստատում
Ռոսսին պայմանագիր է կնքել ամերիկյան Industrial Heat ընկերության հետ՝ 1 ՄՎտ հզորությամբ սառը միաձուլման կայանի մեկ տարվա գաղտնի փորձարկում անցկացնելու համար: Սարքը բեռնափոխադրող կոնտեյներ էր՝ փաթեթավորված տասնյակ E-Cats-ներով: Փորձը պետք է վերահսկվեր երրորդ կողմի կողմից, որը կարող էր հաստատել, որ ջերմության արտադրությունն իսկապես տեղի է ունենում: Ռոսին պնդում է, որ անցած տարվա մեծ մասը գործնականում անցկացրել է կոնտեյների մեջ և օրական ավելի քան 16 ժամ վերահսկել գործունեությունը, որպեսզի ապացուցի E-Cat-ի առևտրային կենսունակությունը::
Թեստն ավարտվեց մարտին։ Ռոսսիի կողմնակիցները անհամբեր սպասում էին դիտորդների զեկույցին՝ հույս ունենալով, որ իրենց հերոսի արդարացումը։ Բայց ի վերջո նրանք դատի են տվել։
Դատավարություն
Ֆլորիդայի դատարանի հայցում Ռոսին պնդում է, որ փորձարկումը հաջող է անցել, և անկախ արբիտրը հաստատել է, որ E-Cat ռեակտորը արտադրում է վեց անգամ ավելի շատ էներգիա, քան սպառում է: Նա նաև պնդեց, որ Industrial Heat-ը համաձայնել է իրեն վճարել $100 միլիոն - $11,5 միլիոն կանխավճար 24-ժամյա փորձարկումից հետո (իբրև թե լիցենզավորման իրավունքների համար, որպեսզի ընկերությունը կարողանա վաճառել տեխնոլոգիան ԱՄՆ-ում) և ևս 89 միլիոն դոլար՝ երկարաձգված ծրագրի հաջող ավարտից հետո։ փորձնական 350 օրվա ընթացքում։ Ռոսին մեղադրել է IH-ին «խարդախ սխեմա» վարելու մեջ.որի նպատակն էր գողանալ նրա մտավոր սեփականությունը։ Նա նաև մեղադրել է ընկերությանը E-Cat ռեակտորների յուրացման, նորարարական տեխնոլոգիաների և արտադրանքների, ֆունկցիոնալության և դիզայնի ապօրինի պատճենման և իր մտավոր սեփականության արտոնագիրը չարաշահելու մեջ:
Ոսկու հանք
Ուրիշ տեղ Ռոսին պնդում է, որ իր ցույցերից մեկում IH-ը ստացել է 50-60 միլիոն դոլար ներդրողներից և ևս 200 միլիոն դոլար Չինաստանից՝ չինացի բարձրաստիճան պաշտոնյաների հետ կրկնությունից հետո: Եթե դա ճիշտ է, ապա վտանգված է շատ ավելի քան հարյուր միլիոն դոլար: Industrial Heat-ը հերքել է այս պնդումները որպես անհիմն և պատրաստվում է ակտիվորեն պաշտպանել իրեն: Ավելի կարևոր է, որ նա պնդում է, որ նա «աշխատել է ավելի քան երեք տարի՝ հաստատելու այն արդյունքները, որոնք, իբր, հասել է Ռոսին իր E-Cat տեխնոլոգիայով, առանց հաջողության»::
IH-ը չի հավատում E-Cat-ին, և New Energy Times-ը դրան կասկածելու հիմքեր չի տեսնում: 2011 թվականի հունիսին հրատարակության ներկայացուցիչն այցելեց Իտալիա, հարցազրույց վերցրեց Ռոսիից և նկարահանեց նրա E-Cat-ի ցուցադրությունը։ Մեկ օր անց նա հայտնեց ջերմային հզորության չափման մեթոդի վերաբերյալ իր լուրջ մտահոգությունների մասին։ 6 օր անց լրագրողը YouTube-ում տեղադրել է իր տեսանյութը։ Ամբողջ աշխարհից նրան վերլուծություններ են ուղարկել փորձագետները, որոնք հրապարակվել են հուլիսին։ Պարզ դարձավ, որ սա կեղծիք էր։
Փորձնական հաստատում
Սակայն մի շարք հետազոտողներ՝ Ալեքսանդր Պարխոմովը Ռուսաստանի Ժողովուրդների բարեկամության համալսարանից և Մարտին Ֆլեյշմանի հիշատակի նախագծից (MFPM) -հաջողվել է վերարտադրել Ռուսաստանի սառը ջերմամիջուկային միաձուլումը։ MFPM-ի զեկույցը վերնագրված էր «Ածխածնի դարաշրջանի ավարտը մոտ է»: Նման հիացմունքի պատճառ է դարձել գամմա ճառագայթման պայթյունի հայտնաբերումը, որը չի կարելի բացատրել այլ կերպ, քան ջերմամիջուկային ռեակցիայով։ Ըստ հետազոտողների՝ Ռոսին ունի հենց այն, ինչ ասում է։
Սառը միաձուլման կենսունակ բաց բաղադրատոմսը կարող է էներգետիկ ոսկու տենդ առաջացնել: Կարելի է գտնել այլընտրանքային մեթոդներ՝ Ռոսիի արտոնագրերը շրջանցելու և նրան բազմամիլիարդանոց էներգետիկ բիզնեսից հեռու պահելու համար։
Ուրեմն, միգուցե Ռոսսին կնախընտրեր խուսափել այս հաստատումից:
