A taux de consommation de courant de l'énergie mondiale des réserves estimées de l'énergie de fusion disponibles sur Terre 100 millions d'années. En principe, l'énergie de fusion peut devenir une source d'énergie sans carbone inépuisable humaine. Par conséquent, la fusion nucléaire A toujours été le rêve à long terme des gens.
Dans le Massachusetts Institute of Technology, a remporté un investissement de 30 millions $ dans de nouveaux projets de recherche sont en cours, et engagé à réaliser une technologie de la fusion nucléaire universelle.
Le projet vise à construire une centrale de fusion dans le premier vrai sens de la centrale de 200 mégawatts au monde qui sera suffisant pour la plupart des centrales électriques commerciales modernes est comparable à des rapports, la construction de la centrale électrique de fusion rapide et à faible risque, peut être complété en 15 ans .
Figure fusion nucléaire est considérée comme la source d'énergie ultime
Contrairement à d'habitude, le MIT a choisi de s'associer à une start-up appelée Commonwealth Fusion Systems (CFS) pour construire une telle centrale électrique.La start-up a récemment reçu 50 millions de dollars américains de la société énergétique italienne Eni. Investissement L'objectif commun du CFS et du MIT est de réaliser rapidement la commercialisation de l'énergie de fusion et de créer de nouvelles industries.
Le président de l'Institut de technologie du Massachusetts, Rafael Reif, se réjouit de cette coopération.
Maître TU MIT L. Rafael Reif
«C'est un moment historique: les progrès de la technologie des aimants supraconducteurs ont permis de réaliser des fusions, offrant de nouvelles possibilités pour ce type d'énergie sans carbone et sûre, les risques climatiques auxquels l'humanité est confrontée sont en augmentation et je suis très heureux que MIT puisse Les alliés industriels collaborent pour faire avancer la révolution énergétique pour l'avenir de l'humanité ", a-t-il déclaré.
Il n'y a aucun doute sur l'impact et le potentiel de l'énergie de fusion, mais la question est: comment pouvons-nous atteindre l'énergie de fusion? », A déclaré Robert Mumgaard, PDG du SCF. Partenaire, puis résoudre le problème étape par étape.
De gauche à droite: Martin Greenwald, directeur adjoint du Centre de recherche et de fusion sur le plasma du MIT, Dan Brunnama, directeur de la technologie, CFS, Zach Hartwig, professeur adjoint, École des sciences et du génie nucléaires, SCF Brandon Solbohm, chef de la direction scientifique, Bob Mumgard, chef de la direction des finances, et Dennis White, directeur de la PSFC
Construisez l'aimant supraconducteur le plus puissant au monde
énergie énorme libérée lorsque, comme nous le savons, est une pluralité de fusion nucléaire des noyaux légers (tels que le deuterium et le tritium) se combinent en des noyaux plus lourds (par exemple l'hélium) processus, une énergie considérable est générée à partir des réactions de fusion du soleil. Une fois peut être atteint que si la fusion nucléaire contrôlée, il a été en proie à des problèmes longtemps d'énergie humaine sera complètement résolu.
Cependant, les réactions de fusion produisent de l'énergie nette requise des conditions extrêmes de centaines de millions de degrés Celsius, toute matière solide ne peut résister à des températures élevées, alors que l'objectif de l'Institut de technologie du Massachusetts et du SCF est de construire une puissance de fusion compacte de 100 mégawatts.
Figure Team Équipe CFS
L'une des étapes clés consiste à construire l'aimant supraconducteur le plus puissant du monde.L'aimant supraconducteur est également un composant important du dispositif de fusion compact Tokamak.Le matériau supraconducteur utilisé pour fabriquer l'aimant supraconducteur est recouvert de Bande composite 钇 - 钡 -copper oxyde (YBCO).
Le plus grand avantage des matériaux YBCO est qu'ils peuvent réduire considérablement le coût, le temps et la complexité organisationnelle requis pour construire un dispositif de fusion d'énergie net, fournissant ainsi aux gens une nouvelle méthode d'exposition à l'énergie de fusion.
Professeur White, professeur d'ingénierie américain et directeur du département des sciences et ingénierie nucléaires du MIT, a déclaré que les aimants étant la technologie clé pour les nouveaux réacteurs de fusion et que le développement des aimants est très incertain, les deux ou trois premières années du projet concernaient les électroaimants. Recherche
«Nous pensons que la recherche d'aimants en premier lieu nous donnera une réponse fiable dans trois ans, nous donnerons aussi une grande confiance pour aller de l'avant.Répondons aux questions les plus critiques: Peut-on utiliser des contraintes de champ magnétique? Le schéma du plasma obtient de l'énergie nette?
L'effet de ce type d'aimant supraconducteur est également très intéressant: le champ magnétique généré par cet aimant supraconducteur sera 4 fois le champ magnétique de l'équipement de fusion existant, ce qui augmentera de plus de 10 fois la puissance du dispositif Tokamak de même taille.
Le MIT et le CFS devraient achever l'étude des aimants supraconducteurs dans un délai de trois ans et utiliseront ces aimants supraconducteurs pour concevoir et construire un dispositif expérimental de fusion compact, SPARC.
Schéma du dispositif expérimental SPARC tokamak SPARC utilise un supraconducteur à haute température pour créer un champ magnétique puissant, qui devrait être le premier réacteur de fusion à plasma contrôlable avec une production nette d'énergie.
Les étapes technologiques qui défient la fusion
Une fois la technologie de l'aimant terminée, la tâche suivante de l'équipe consiste simplement à faire évoluer le dispositif expérimental Tokamak existant.
Les dispositifs Tokamak ont été étudiés et améliorés depuis des décennies.SPARC est une évolution des dispositifs Tokamak, parmi lesquels le MIT a commencé ses recherches dans les années 1970, par Bruno Coppi et Ron. • Ron Parker a dirigé deux professeurs: le dispositif de fusion à champ magnétique fort qu'ils ont étudié a été utilisé au MIT et a créé beaucoup de science en science de la fusion.
Actuellement, la puissance thermique de conception du dispositif expérimental de fusion compact SPARC est de 100 mégawatts Bien que la puissance thermique ne puisse pas être entièrement convertie en énergie électrique, il suffit d'alimenter une petite ville avec une impulsion de 10 secondes. Deux fois, il atteint également l'étape technique de la fusion: la production d'énergie nette.
Il n'est pas difficile de réaliser la réaction de fusion nucléaire, mais le plus gros problème des réacteurs de fusion est que l'énergie d'entrée est supérieure à l'énergie de sortie, ce qui signifie que l'énergie consommée dépasse l'énergie libérée par la réaction de fusion. Processus
Sur la base de SPARC, les scientifiques seront en mesure de construire une nouvelle centrale nucléaire deux fois plus grand, il peut atteindre une production d'énergie nette dans l'entreprise, et de devenir la démonstration ultime de la conception du réacteur de fusion commerciale et la construction.
Le projet est une autre couche de sens, il deviendra une étude complémentaire du projet de coopération internationale ITER à grande échelle.
Projet de réacteur expérimental thermonucléaire expérimental de Tuteur (ITER)
ITER est le plus grand dispositif expérimental de fusion du monde, actuellement en construction, en France. Si la production de fusion réussie, ITER devrait en 2035 peut, selon l'introduction Hartwig, la puissance de sortie est SPARC ITER 1/5, mais il est La taille est de 1/65 d'ITER.
Le marché de l'énergie nécessite un nouveau modèle de coopération
Pendant des décennies, grâce à l'appui du gouvernement à la recherche sur la fusion, les scientifiques ont accumulé une grande expérience professionnelle, notamment les travaux de recherche du MIT de 1971 à 2016, notamment Alcator C-Mod et d'autres études expérimentales.
C'est également sur la base de ces travaux que le MIT a choisi de coopérer avec une start-up bien financée pour mener des recherches: White, Greenwald et Hartwich ont déclaré que bien que la fusion ait largement contribué à améliorer l'environnement, Cela prend du temps, mais cette recherche en collaboration peut grandement raccourcir le temps d'entrée sur le marché de la technologie de fusion.
Dans le passé, les start-up énergétiques ont souvent besoin de fonds de recherche importants pour commercialiser de nouvelles technologies énergétiques.Les formes traditionnelles d'investissement précoce vont souvent à l'encontre du capital à cycle long et dense que les investisseurs connaissent bien.
En raison des conditions spéciales requises pour produire des réactions de fusion, les chercheurs doivent mener des recherches sur une certaine échelle, ce qui fait de ce partenariat académique-industriel une condition nécessaire pour assurer le progrès rapide de la technologie de fusion. C'est si facile de construire une application », a déclaré Greenwald.
La majeure partie de la première phase d'investissement de CFS servira à soutenir la recherche des nouveaux aimants supraconducteurs du MIT, mais il est également certain qu'ils pourront développer avec succès des aimants répondant à la demande.
"Mais cela ne veut pas dire que c'est un travail simple", a ajouté M. Greenwald, qui demande beaucoup de personnel de recherche pour faire beaucoup de travail. "Greenwald a également souligné qu'une équipe a fait un aimant avec des matériaux supraconducteurs à étudier. Dans d'autres projets, le champ électromagnétique est le double de celui requis pour les réacteurs de fusion, bien que la taille de l'aimant soit petite, ce qui confirme la faisabilité du concept d'aimant supraconducteur.
En plus d'investir dans le CFS, Eni a également annoncé une coopération avec MITEI pour soutenir les projets de recherche du laboratoire d'innovation en technologie de fusion de la PSFC, pour un investissement total de 2 millions de dollars US dans les prochaines années.
Greenwald a déclaré: «Notre stratégie est d'utiliser une approche de la physique conservatrice basée sur la recherche par des institutions telles que le MIT.Si SPARC atteint l'objectif souhaité, atteindre une production nette d'énergie à l'échelle de la centrale électrique réelle, il sera une fusion de Kitty Ho Moment de Kitty Hawk (Pourquoi le premier vol d'essai de Kitty Hawk a-t-il eu lieu à Kitty Hawk en Caroline du Nord en 1903.)