”Keinotekoinen aurinko”: Kuinka ydinfuusio voi vaikuttaa energian tulevaisuuteen?

Kuulitko Kiinan hankkeesta luoda "keinotekoinen aurinko" tänne maan päälle? Itse asiassa aloite keskittyy puhtaan energian uusien tekniikoiden kehittämiseen - koska nykyisiä malleja, erityisesti hiilen, maakaasun tai öljyn polttamiseen perustuvia malleja, on tarkistettava kysynnän lisäksi energian toimitus ei lakkaa kasvamasta, ne tuottavat valtavan määrän päästöjä.

Tarkemmin sanottuna Kiinan aloite on rakentaa ydinfuusioreaktori - paljon tehokkaampi kuin tällä hetkellä maailmassa toimiva ydinfissio -, joka tuottaa samanlaista lämpöä, jota aurinko tuottaa ja voi mullistaa tavan, jolla energiaa saadaan. tulevaisuudessa.

Keinotekoinen aurinko?

Ennen kuin puhumme lisää reaktorista, selitämme mitä tämä "keinotekoinen aurinko" on. Olet ehkä kuullut, että tähti "toimii" polttamalla vetyä ytimessä, eikö niin? Mitä tapahtuu, on se, että siellä olevan äärimmäisen paineen vuoksi erittäin suuren painovoiman vuoksi vetyatomit lähestyvät toisiaan ja törmäävät toisiinsa, sulautuen heeliumiksi - ja vapauttavat prosessissa valtavia määriä energiaa, mikä aiheuttaa Tähti säteilee sitä koko aurinkokunnan sisällä ja sallii elämän olemassaolon maan päällä.

Näiden samojen olosuhteiden toistaminen täällä planeettamme reaktorissa on tietenkin melko haaste, mutta se on ollut jotain, jonka tutkijat ympäri maailmaa ovat yrittäneet toistaa jo jonkin aikaa. Idean saamiseksi ydinfuusio tuottaa vähintään 4 miljoonaa kertaa enemmän energiaa kuin mitä lämpövoimalaitoksissa saataisiin polttamalla hiiltä, ​​kaasua tai öljyä, ja neljä kertaa enemmän kuin ydinvoimaloissa, jotka toimivat ydinfission kanssa.

Kiinalaiset ovat kuitenkin edistyneet merkittävästi ydinfuusion suhteen, ja monet muut maat ovat liittyneet ponnisteluihin. Kiinaan rakennettu ”keinotekoinen aurinko” koostuu munkanmuotoisesta reaktorista, joka tunnetaan lyhenteellä EAST - kokeellisesta edistyneestä suprajohtavasta Tokamakista tai Tokamak Experimental Advanced Suprajohtajasta vapaassa käännöksessä - josta on tullut ensimmäinen maailmassa, joka tarjoaa tarvittavat olosuhteet ydinfuusio voi tapahtua.

Se oli muutenkin itäisenä, että tutkijat pystyivät ylläpitämään fuusioreaktioita yli 100 sekuntia - 102, tarkemmin, mikä on ennätys - ja saavuttamaan 100 miljoonan celsiusasteen lämpötilat, jotka vastaavat 6 kertaa lämpötilaa. Auringon ytimen lämpötila. Vaikuttava, etkö ole samaa mieltä? Sillä kun pystymme vihdoin hallitsemaan ja ylläpitämään ydinfuusion tehokkaasti, lupaus on, että reaktioista tulee käytännössä ehtymättömiä energialähteitä. Ja mikä tärkeintä: puhdas energia.

Missä taikuus tapahtuu

Tietoja Tokamakin toiminnasta, koska täällä planeetallamme ei voi toistaa Auringon ytimessä olevaa gravitaatiovoimaa, vetyisotooppeja on altistettava absurdille lämpötiloille, kunnes niistä tulee plasma ja ne alkavat sulata atomiaan vapauttaen tämä, energia. Siellä on oltava suuri määrä hiukkasia, jotta voidaan varmistaa mahdollisimman monta törmäystä, sekä erittäin voimakkaat magneettikentät korkean sulkeutumisajan saavuttamiseksi, jotta nämä "iskut" tapahtuvat yhä nopeammin.

Nämä reaktiot tapahtuvat kaikki tyhjiökammion sisällä, joka on täynnä antureita ja muita laitteita. Sen seinät imevät tuotetun lämmön - jota voimalaitos puolestaan ​​käyttää höyryn tuottamiseen ja sitten sähkön tuottamiseen turbiineista ja vaihtovirtageneraattoreista. Hienoa prosessissa on, että sen lisäksi, että käytetään materiaaleja, joilla on hyvin alhainen säteilytaso ja joiden sivutuotteita voidaan käyttää uudelleen itse reaktioissa, se ei aiheuta kasvihuonekaasupäästöjä tai radioaktiivista jätettä, kuten termoelektristen laitosten ja ydinfissio, ja tarjoaa vähemmän onnettomuuksien vaaraa.

Energinen tulevaisuus

Tällä hetkellä ympäri maailmaa on testattavana 18 Tokamak-reaktoria, mukaan lukien tämä kuuluisa Kiinasta, ja on olemassa miljardööri kansainvälinen yhteistyöhanke nimeltään International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) - johon osallistuu 35 maata, mukaan lukien Yhdysvallat, Venäjä, Intia, Etelä-Korea, Japani, Kiina ja Euroopan unioni. Tämän reaktorin odotetaan tuottavan lämpötiloja luokkaa 150 miljoonaa celsiusastetta.

Aloite kohdistuu Tokamakin rakentamiseen Etelä-Ranskaan, Provencen alueelle. Siinä otetaan käyttöön EAST: n ja muiden ydinfuusioreaktorien tekniikat tutkimuksen suorittamiseksi. Lisäksi Kiinan Sichuanin provinssissa on rakenteilla toinen keskus, joka pystyy tuottamaan 13 kertaa korkeammat lämpötilat kuin Auringon ydin - tai noin 200 miljoonaa celsiusastetta - mikä mahdollistaa ydinfuusio edelleen.

Jos kaikki sujuu odotetusti, Sichuanin reaktorin rakentamisen tulisi olla valmis myös vuoteen 2021 mennessä, samoin kuin ITERin, ja laitoksen tulisi aloittaa ensimmäiset plasmatestit vuonna 2025. Ja jos kokeet ovat tyydyttäviä ja tekniikka etenee, odotus Se on, että vuoteen 2035 mennessä on mahdollista rakentaa teollisuusprototyyppi - ja vuoteen 2050 mennessä otetaan käyttöön laitos, jolla on kapasiteetti tuottaa suurimuotoista kaupallista energiaa.

”Keinotekoinen aurinko”: Kuinka ydinfuusio voi vaikuttaa energian tulevaisuuteen? TecMundon kautta