현재의 세계 에너지 소비율에 따르면 지구상의 핵융합 에너지는 100 억년 이상 사용할 수 있으며 원칙적으로 융합 에너지는 무진장 탄소없는 에너지 원이 될 수 있으므로 핵융합 항상 사람들의 장기적인 꿈이었습니다.
매사추세츠 공과 대학 (Massachusetts Institute of Technology)에서는 3 천만 달러 규모의 새로운 연구 프로젝트가 양조되고 있으며 핵융합 기술의 보급에 전념하고 있습니다.
이 프로젝트는 세계 최초의 진정한 융합 발전소 건설을 목표로하고 있으며, 200MW의 발전소는 현대의 상업 발전소에 필적 할 것이며, 융합 발전소의 건설은 신속하고 위험이 적으며 15 년 이내에 완료 될 수 있다고합니다. .
그림 핵융합은 궁극적 인 에너지 원으로 간주됩니다.
그리고 최근에. 평소 MIT와 '연방 퓨전 시스템 (CFS)'라는 회사를 선택 기업 회사는 발전소를 건설하는 동일하지 않습니다,이 신생 기업은 이탈리아 에너지 기업 에니에서 $ 5,000 만 접수 (에니) 투자 CFS와 MIT의 공동 목표는 융합 에너지의 상업화를 신속하게 실현하고 새로운 산업을 창출하는 것입니다.
메사추세츠 공과 대학 (MIT)의 라파엘 레이프 (Rafael Reif) 총장은이 협력을 기대하고 있습니다.
TU 마스터 MIT L. 라파엘 레이프
'이것은 역사적인 순간 : 초전도 자석 기술의 진보는 담보로, 이동할 융합 에너지를 만들기 위해, 무 탄소 에너지는 인류가 상승에 직면 기후 위험에 대한 새로운 가능성을 제공하고, 나는 MIT 할 수 기쁘게 생각합니다. 산업 동맹국들은 인류의 미래를위한 에너지 혁명으로 진출하기 위해 협력하고 있다고 그는 말했다.
융합 에너지의 영향과 잠재력에 대해서는 의문의 여지가 없지만, 문제는 융합 에너지를 어떻게 달성 할 것인가라는 것입니다. "CFS의 CEO Robert Mumgaard는 말했다.이 접근법은 기존의 과학과 기술의 올바른 조화를 찾는 것이다. 파트너가 된 다음 단계별로 문제를 해결하십시오. '
왼쪽에서부터 : MIT의 플라즈마 과학 및 융합 센터 부국장 인 Dan Brunnama, CFS 최고 기술 책임자 (CFS), Zach Hartwig, 핵 과학 및 공학부 조교수, CFS CFO 인 Bob Mumgard, PSFC 디렉터, Dennis White의 수석 과학 책임자 인 Brandon Solbohm
세계에서 가장 강력한 초전도 자석을 만드십시오.
우리가 알고있는 바와 같이, (예컨대, 중수소 및 삼중 수소)를 광 핵 핵융합 복수 인 경우, 릴리스 거대한 에너지 무거운 핵에 결합 (예를 들어, 헬륨)에있어서, 엄청난 에너지는 태양 핵융합 반응으로부터 생성된다. 일단 경우 달성 될 수있다 통제 된 핵융합은 오랫동안 지속 되어온 인간의 에너지 문제를 해결할 것이며 완전히 해결 될 것입니다.
그러나 융합 반응은 수억의 극단적 인 조건을 요구하는 순 에너지를 생산하며 고체 물질은 이러한 고온을 견딜 수 없다 .MIT와 CFS의 목표는 100 메가 와트의 소형 융합 장치를 만드는 것이다.
그림 丨 CFS 팀
핵심 단계 중 하나는 세계에서 가장 강력한 초전도 자석을 만드는 것입니다. 초전도 자석은 소형 핵융합 장치 인 Tokamak의 중요한 구성 요소이기도합니다. 초전도 자석을 만드는 데 사용되는 초전도 재료는钇 - 钡 - 산화 구리 (YBCO) 복합 스트립.
YBCO 재료의 가장 큰 장점은 순수 에너지 융합 장치를 만드는 데 필요한 비용, 시간 및 조직의 복잡성을 크게 줄여 융합 에너지에 액세스 할 수있는 새로운 방법을 사람들에게 제공한다는 것입니다.
미국 공학 교수이자 MIT의 원자력 과학 및 공학과 교수 인 White 교수는 자석은 새로운 유형의 핵융합 원자로의 핵심 기술이며 자석 개발에는 큰 불확실성이 있다고 말했다.이 프로젝트의 처음 2 ~ 3 년은 전자석에 관한 것이었다. 연구.
"우리는 자석 연구를 처음으로하는 것이 3 년 안에 우리에게 신뢰할 수있는 대답을 줄 것이라고 믿으며 앞으로 나아갈 수있는 큰 자신감을 갖게 될 것입니다. 플라스마 계획은 순수한 에너지를 얻는가?
이 초전도 자석의 효과는 대단히 기대됩니다.이 초전도 자석에 의해 생성 된 자기장은 기존의 핵융합 장비의 자기장의 4 배가되며 동일한 크기의 Tokamak 장치의 전력을 10 배 이상 증가시킵니다.
MIT와 CFS는 3 년 내에 초전도 자석 연구를 완료 할 예정이며,이 초전도 자석을 사용하여 소형 융합 실험 장치 인 SPARC를 설계하고 제작할 예정입니다.
도 슈 SPARC 개략적 토카막 장치. 고온 초전도체를 이용하여 강한 자장을 확립 SPARC은 제어 된 플라즈마 융합 스택의 총 에너지 출력 될 것으로 예상
융합에 도전하는 기술 이정표
자석 기술이 완료되면 팀의 다음 과제는 기존의 Tokamak 실험 장치를 기반으로 간단한 진화를 만드는 것입니다.
토카막 연구 및 개선 수십 년을 겪고있다, SPARC는 브루노 커비 (브루노 코피) 론으로이 일에 MIT의 연구는 1970 년대에 시작 토카막의 진화이며, • 론 파커 (Ron Parker)는 두 명의 교수를 이끌었고, 연구 한 강력한 자기장 융합 장치는 MIT에서 사용되었으며 융합 과학 분야에서 많은 기록을 만들었습니다.
현재 소형 융합 실험 장치 인 SPARC의 설계 열 전력은 100MW이며, 열 전력을 전력으로 완전히 변환 할 수는 없지만 소형 도시에 10 초 펄스를 공급하면 충분하다. 출력 에너지는 필요한 플라즈마 에너지의 가열이다. 두 번, 그것은 융합의 기술적 이정표 : 순 에너지 출력을 성취합니다.
핵융합 반응을 실현하는 것은 어렵지 않지만 현재의 융합 반응기에서 가장 큰 문제는 투입 에너지가 출력 에너지보다 크기 때문에 융합을 달성하기 위해 소비 된 에너지가 융합 반응에 의해 방출되는 에너지를 초과한다는 것입니다. 프로세스.
SPARC에 기초하여 과학자들은 비즈니스에서 순 에너지 출력을 달성 할 수있는 대형 신형 원자력 발전소의 두 배를 건설 할 수있을 것이며 상용 핵융합로 설계 및 건설의 궁극적 인 시연이 될 것입니다.
이 프로젝트의 또 다른 층은 대규모 국제 협력 프로젝트 ITER의 보충 연구가 될 것이라는 점이다.
교사 국제 열 핵 실험 원자로 (ITER) 프로젝트
ITER는 세계에서 가장 큰 핵융합 실험 시설이며 현재 프랑스 남부에 건설 중이다. 잘되면 ITER는 2035 년까지 핵융합 에너지를 생산할 것으로 예상된다. Hartwig에 따르면 SPARC의 출력은 ITER의 1/5이지만 크기는 ITER의 1/65입니다.
에너지 시장은 새로운 협력 모델이 필요하다.
수십 년 동안 정부의 융합 연구 지원에 힘 입어 과학자들은 MIT의 1971 년부터 2016 년까지의 연구, 즉 Alcator C-Mod 및 기타 실험 연구를 통해 많은 전문적인 경험을 축적 해 왔습니다.
White, Greenwald와 Hartwich는 융합이 환경 개선에 큰 기여를 하였지만 MIT가 연구를 수행하기 위해 잘 투자 한 신생 회사와 협력하기로 결정한이 연구에 기초하고있다. 시간이 필요하지만이 공동 연구는 융합 기술이 시장에 진입하는 데 걸리는 시간을 크게 단축 할 수 있습니다.
과거에는 에너지 신생 기업이 종종 새로운 에너지 기술을 시장에 출시하기 위해 상당한 연구 자금을 필요로했습니다. 전통적인 초기 투자 방식은 종종 에너지 투자자들이 잘 알고있는 긴주기와 밀집된 자본에 상반됩니다.
융합 반응을 일으키는 데 필요한 특수 조건으로 인해 연구원은 특정 규모의 연구를 수행해야하므로 융합 기술의 급속한 발전을 보장하기 위해 학계와 산업 간의 파트너십이 필요합니다. 이는 차고에있는 엔지니어 3 명과는 다릅니다. 앱을 만드는 것은 매우 쉽습니다. "라고 Greenwald는 말했습니다.
CFS가 투자 한 첫 번째 투자의 대부분은 MIT의 새로운 초전도 자석 연구를 지원하는 데 사용되며, 물론 팀은 필요에 맞는 자석을 성공적으로 개발할 수 있다고 확신합니다.
그것은 많은 작업을 수행하는 연구자를 많이 필요로 그린 월드 추가 '이이 쉬운 작업이라고 말할 수 없습니다'. 그린 월드는 팀이 연구하는 초전도 재료 자석을 만들었습니다 지적 다른 프로젝트에서는 전자기장이 융합 원자로에 필요한 것의 두 배에 달합니다. 자석의 크기는 작지만 초전도 자석 개념의 타당성을 확인합니다.
Eni는 CFS에 대한 투자 외에도 MITEI와의 협력을 통해 PSFC 융합 기술 혁신 연구소 연구 프로젝트를 지원한다고 발표했으며, 향후 몇 년간이 연구 프로젝트에 대한 총 투자액은 200 만 달러에 달할 것입니다.
그린 월드는 말했다 : '우리의 전략은 물리적 SPARC는 순 에너지 출력을 달성하기 위해 규모의 발전소에 실제로 원하는 목표를 달성 할 경우 보수적 인 프로그램을 사용하여, 같은 MIT와 같은 연구 기관을 기반으로,이 Jidi Huo의 융합 될 것입니다. Kitty Hawk 순간 (왜 Kitty Hawk은 1903 년 노스 캐롤라이나의 Kitty Hawk에게 첫 번째 시험 비행을 했습니까?)