در حال حاضر ذخایر نرخ مصرف انرژی جهان برآورد از انرژی همجوشی در دسترس بر روی زمین 100 میلیون سال است. در اصل، انرژی همجوشی می تواند یک منبع پایان ناپذیر بشر بدون کربن انرژی است. بنابراین، همجوشی هسته ای تبدیل همیشه رویا طولانی مدت مردم بوده است.
در موسسه تکنولوژی ماساچوست، موفق به کسب یک سرمایه گذاری 30 میلیون $ در پروژه های تحقیقاتی جدید در خط لوله هستند، و متعهد به دستیابی به فن آوری های همجوشی هسته ای جهانی است.
هدف از این پروژه ساخت یک نیروگاه همجوشی در اولین معنای واقعی در جهان از نیروگاه 200 مگاواتی است که با اکثر نیروگاه های مدرن تجاری کافی خواهد بود قابل مقایسه با گزارش ها، ساخت و ساز فیوژن نیروگاه سریع و کم خطر، می تواند در 15 سال تکمیل .
شکل همجوشی هسته ای به عنوان منبع انرژی نهایی دیده می شود
و همان طور معمول، MIT و یک شرکت به نام "مشترک المنافع فیوژن سیستم (CFS)" را انتخاب کنید شرکت کارآفرینی برای ساخت چنین نیروگاه است. به تازگی، این اندازی شرکت 50 میلیون $ از شرکت ایتالیایی انی دریافت (ENI) سرمایه گذاری و MIT CFS هدف مشترک است برای رسیدن به تجاری سازی سریع انرژی همجوشی و استقرار صنایع جدید.
رافائل ریف رئیس MIT (L. رافائل ریف) به دنبال به جلو به این مشارکت.
TU Master MIT L. Rafael Reif
"این یک لحظه تاریخی است: پیشرفت فن آوری آهنربای ابررسانا به انرژی همجوشی در دسترس، مانند امنیت، انرژی بدون کربن فراهم می کند فرصت های جدید برای خطرات آب و هوا پیش روی بشریت در حال افزایش است، و من خوشحال می شود قادر به MIT است. او گفت که متحدان صنعتی برای پیشبرد انقلاب انرژی برای آینده بشر همکاری می کنند.
، فیوژن نفوذ انرژی و پتانسیل تجاری در شک و تردید نیست، اما سوال این است که:؟ چگونه برای رسیدن به انرژی همجوشی، CFS مدیر عامل شرکت رابرت 穆姆加尔德 (رابرت Mumgaard) گفت: روش این است از طریق ترکیبی از موجود علمی و فنی، برای پیدا کردن حق شریک و سپس حل مسئله گام به گام.
شکل شو چپ به راست: معاون MIT پلاسما علوم و مرکز ترکیبی مارتین گرینوالد، CFS ارشد فناوری دن بروس نما، دانشکده علوم هسته ای و مهندسی استادیار ژاک هارتویگ، CFS افسر ارشد علمی براندون سائول بوهم، مدیر عامل شرکت CFS باب 穆姆加尔德 و PSFC مدیرعامل Dennis رایت
برای ساختن آهنرباهای الکتریکی ابررسانا قدرتمند ترین در جهان است
انرژی بزرگ منتشر زمانی که، همانطور که می دانیم، تعداد زیادی از همجوشی هستهای هسته نور (مانند دوتریوم و تریتیوم) است به هسته سنگین تر ترکیب (به عنوان مثال هلیم) فرایند، انرژی فوق العاده ای از واکنش های خورشید همجوشی تولید می شود. هنگامی که ممکن است در صورت به دست آورد کنترل همجوشی هسته ای، مدت زیادی است با مسائل انرژی انسان گرفتار شده است به طور کامل حل خواهد شد.
با این حال، واکنش های همجوشی تولید انرژی خالص مورد نیاز شرایط سخت صدها میلیون درجه سانتیگراد، هر گونه مواد جامد می تواند چنین دمای بالا را تحمل نمی کند، در حالی که موسسه تکنولوژی ماساچوست و CFS است هدف این است که برای ساخت یک قدرت ترکیب جمع و جور از 100 مگاوات است.
شکل تیم شو CFS
گام کلیدی است که برای ساخت آهنرباهای الکتریکی ابررسانا قدرتمند ترین در جهان است، ابررسانا الکتریکی است یک جزء مهم از دستگاه توکامک همجوشی فشرده می باشد. آهنربا مواد ابررسانا ابررسانا پوشش داده شده با钇 - 钡-کربن اکسید (YBCO) نوار کامپوزیت.
بزرگترین مزیت مواد YBCO این است که آن حد زیادی می تواند هزینه های ساخت انرژی خالص برای دستگاه های فیوژن، زمان و پیچیدگی سازمان، ارائه روش های جدید برای افرادی که به تماس با انرژی همجوشی را کاهش دهد.
استاد مهندسی دانشگاه MIT و رئیس گروه علوم هسته ای و مهندسی، رایت گفت، چرا که آهنربا فن آوری های کلیدی راکتور همجوشی جدید است، و توسعه آهنربا دارای عدم قطعیت بزرگ، به طوری که پروژه است برای اولین دو یا سه سال الکتریکی تحقیق
ما معتقدیم که قرار دادن تحقیقات مغناطیسی در وهله اول به ما یک پاسخ قابل اعتماد در عرض سه سال خواهد داد. همچنین ما اعتماد به نفس بیشتری برای حرکت به ما ارائه خواهیم داد. به پرسش های مهم ترین پاسخ پاسخ خواهیم داد: آیا می توانیم از محدودیت میدان مغناطیسی استفاده کنیم؟ طرح پلاسما انرژی خالص را دریافت می کند؟
اثر این نوع آهنربای ابررسانا نیز بسیار مورد انتظار است. میدان مغناطیسی تولید شده توسط این آهنربای ابررسانا 4 برابر میدان مغناطیسی تجهیزات همجوشی موجود است که باعث افزایش قدرت دستگاه Tokamak مشابه اندازه بیش از 10 برابر خواهد شد.
انتظار میرود MIT و CFS در طی سه سال مطالعه مغناطیسی ابررسانایی را تکمیل کنند. در آن زمان، آنها از این آهنرباهای ابررسانایی برای طراحی و ساخت یک دستگاه تجربی فشرده ساز SPARC استفاده خواهند کرد.
ادامه شو SPARC دستگاه توکامک شماتیک. SPARC ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی با استفاده از یک ابررسانا دمای بالا، همجوشی پلاسما کنترل می شود انتظار می رود برای تبدیل شدن به یک خروجی انرژی خالص از یک پشته
چالش نقاط عطف تکنولوژی همجوشی
هنگامی که تکنولوژی آهنربا کامل است، کار بعدی این تیم در یک تکامل ساده از توکامک موجود است.
توکامک دهه پژوهش و بهبود قرار گرفته است، SPARC تکامل توکامک که، مطالعه MIT از این کار در 1970s آغاز شد، توسط برونو کربی (برونو Coppi به) و رون است پارکر (رون پارکر) دو استاد منجر همجوشی مغناطیسی دستگاه آزمایشی قوی آنها در MIT مورد مطالعه از زمانی که در استفاده بوده است، و بسیاری از پرونده های علم همجوشی ایجاد شده است.
در حال حاضر، طراحی جمع و جور SPARC فیوژن تجربی دستگاه 100 مگاوات قدرت حرارتی. اگر چه انرژی خروجی نه همه از قدرت حرارتی را به انرژی الکتریکی، اما به اندازه کافی برای پالس از 10 ثانیه به قدرت یک شهرستان کوچک است انرژی پلاسما مورد نیاز برای گرم کردن دو بار، آن را نیز به دست آوردن نقطه عطف فنی از فیوژن: خروجی خالص انرژی.
شما می دانید، سخت است نه برای رسیدن به واکنش همجوشی هسته ای، اما بزرگترین مشکل این است که خروجی فیوژن انرژی راکتور بیشتر از انرژی ورودی است که به منظور دستیابی به همجوشی و انرژی به بیش از انرژی آزاد شده توسط واکنش همجوشی مصرف می شود. این بدتر از شکست است فرایند
براساس SPARC، دانشمندان قادر خواهند بود دو برابر نیروگاههای جدید هسته ای را تولید کنند که می توانند به صورت تجاری در تولید انرژی خالص به دست آیند و تبدیل به تظاهرات نهایی طراحی و ساخت راکتور تجاری هسته ای می شوند.
لایه دیگر پروژه این است که آن را به مطالعه تکمیلی پروژه بزرگ بین المللی همکاری ITER تبدیل خواهد شد.
پروژه اتمسفر آزمایشگاهی بین المللی هسته ای (ITER)
ITER بزرگترین مرکز آزمایشی همجوشی در جهان است و در حال حاضر در جنوب فرانسه ساخته شده است. اگر به خوبی پیش رود ITER انتظار دارد که انرژی فیوز را تا 2035 تولید کند. طبق گفته هارتویگ، قدرت خروجی SPARC 1/5 از ITER است، اما این اندازه آن 1/65 از ITER است.
بازار انرژی نیازمند مدل همکاری جدید است
دانشمندان طی دهه ها تحت حمایت دولت برای تحقیق همجوشی، تجربه های زیادی را از خود به نمایش می گذارند؛ از جمله کار تحقیقاتی MIT از سال 1971 تا 2016 یعنی Alcator C-Mod و سایر مطالعات تجربی است.
همچنین بر اساس این کار است که MIT تصمیم به همکاری با یک شرکت راه اندازی شده با بودجه برای انجام تحقیقات می دهد. White، Greenwald و Hartwich گفت که اگر چه همجوشی نقش مهمی در بهبود محیط زیست ایجاد کرده است، طول می کشد، اما این پژوهش مشترک می تواند زمان زیادی را برای فن آوری فیوژن برای ورود به بازار کوتاه کند.
در گذشته، بنگاه های انرژی اغلب منابع مالی قابل توجهی را برای سرمایه گذاری در تکنولوژی های جدید انرژی به بازار عرضه کردند. اشکال سنتی سرمایه گذاری اولیه اغلب با سرمایه های سرمایه داری طولانی و ضعیف آشنا هستند.
از آنجا که شرایط خاصی برای تولید واکنش های همجوشی وجود دارد، محققان باید تحقیقات را در یک مقیاس خاص انجام دهند. از این جهت، این همکاری دانشگاهی و صنعتی یک شرط لازم برای تضمین پیشرفت سریع تکنولوژی فیوژن است. این بر خلاف سه مهندس در گاراژ است. گرین والد گفت: ساخت برنامه بسیار ساده است.
بیشترین دورۀ اول سرمایه گذاری CFS برای حمایت از تحقیقات جدید آهنرباهای ابررسانای MIT مورد استفاده قرار می گیرد. البته تیم نیز مطمئن است که می توانند با استفاده از مغناطیسی که با تقاضا مواجه می شوند، موفق باشند.
گرینوالد افزود: "اما این به این معنا نیست که این یک کار ساده است." کارکنان تحقیقاتی زیادی برای انجام کارهای زیادی نیاز دارند. "گرین ویلد همچنین اشاره کرد که تیم یک آهنربا با مواد فوق پرتو ایکس برای مطالعه در پروژه های دیگر، میدان الکترومغناطیسی دو برابر برای رآکتور های فیوز مورد نیاز است. با وجود اینکه اندازه ی آهنربا کوچک است، امکان پذیری مفهوم آهنربای ابررسانا را تایید می کند.
علاوه بر سرمایه گذاری در CFS، Eni همکاری خود را با MITEI برای حمایت از پروژه های پژوهشی آزمایشگاه نوآوری فن آوری فیوژن PSFC اعلام کرد. در چند سال آینده، کل سرمایه گذاری در این پروژه های تحقیقاتی به 2 میلیون دلار برسد.
گرینوالد گفت: "استراتژی ما این است که در موسسات تحقیقاتی مانند MIT بر اساس، با استفاده از یک برنامه محافظه اگر SPARC فیزیکی دستیابی به اهداف مورد نظر، در واقع در نیروگاه مقیاس برای رسیدن به یک خروجی انرژی خالص، این خواهد بود که تلفیقی از دانلود Jidi هو. گرم زمان (کیتی هاوک لحظه، در سال 1903، برادران رایت در کیتی هاوک، کارولینای شمالی، هواپیما موفقیت اولین پرواز).