ที่สำรองอัตราการใช้พลังงานของโลกประมาณปัจจุบันพลังงานฟิวชั่นที่มีอยู่บนโลก 100 ล้านปี. ในหลักการพลังงานฟิวชั่นจะกลายเป็นแหล่งที่มาไม่สิ้นสุดของมนุษย์ของคาร์บอนฟรีพลังงาน. ดังนั้นนิวเคลียร์ฟิวชัน มันมีมานานแล้วเป็นความฝันตั้งแต่
ใน Massachusetts Institute of Technology ได้รับรางวัล $ 30 ล้านบาทลงทุนในโครงการวิจัยใหม่อยู่ในท่อและมุ่งมั่นที่จะบรรลุสากลเทคโนโลยีนิวเคลียร์ฟิวชั่น
โครงการนี้มีเป้าหมายที่จะสร้างโรงไฟฟ้าฟิวชั่นในความหมายที่แท้จริงของโลกครั้งแรกของโรงไฟฟ้าขนาด 200 เมกะวัตต์ที่จะเพียงพอกับโรงไฟฟ้าในเชิงพาณิชย์ที่ทันสมัยที่สุดก็เปรียบได้กับรายงานการก่อสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานฟิวชั่นได้อย่างรวดเร็วและมีความเสี่ยงต่ำสามารถจะแล้วเสร็จในรอบ 15 ปี .
รูป Shu ถือได้ว่าเป็นสุดยอดพลังงานฟิวชั่น
MIT ได้เลือกที่จะร่วมเป็นพันธมิตรกับการเริ่มต้นระบบเครือข่าย Commonwealth Fusion Systems (CFS) เพื่อสร้างโรงไฟฟ้าดังกล่าวเมื่อเร็ว ๆ นี้การเริ่มต้นได้รับเงิน 50 ล้านเหรียญสหรัฐฯจาก บริษัท พลังงานของอิตาลี Eni การลงทุนจุดมุ่งหมายร่วมกันของ CFS และ MIT คือการตระหนักถึงการใช้พลังงานฟิวชันและการสร้างอุตสาหกรรมใหม่ ๆ ได้อย่างรวดเร็ว
ประธานสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ Rafael Reif กำลังรอคอยความร่วมมือนี้
TU Master MIT L. Rafael Reif
"นี่เป็นช่วงเวลาแห่งประวัติศาสตร์: ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีของตัวนำยิ่งยวดทำให้เกิดการผสานเข้าด้วยกันทำให้เป็นไปได้ใหม่ ๆ สำหรับความปลอดภัยและพลังงานที่ไม่ใช่คาร์บอนนี้ความเสี่ยงด้านสภาพภูมิอากาศที่มนุษยชาติกำลังเผชิญอยู่และผมมีความสุขมากที่เอ็มไอทีสามารถทำได้ พันธมิตรอุตสาหกรรมร่วมมือกันเพื่อก้าวไปสู่การปฏิวัติพลังงานเพื่ออนาคตของมนุษยชาติ "เขากล่าว
เราจะบรรลุพลังงานฟิวชั่นได้อย่างไร? Robert Mumgaard ซีอีโอของ CFS กล่าว "แนวทางคือการหาทางเลือกที่เหมาะสมของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่มีอยู่ Partner แล้วแก้ปัญหาทีละขั้นตอน '
จากซ้ายไปขวา: Martin Greenwald รองผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์และฟิวชั่นพลาสมาของ MIT, Dan Brunnama หัวหน้าเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยี CFS, Zach Hartwig, ผู้ช่วยศาสตราจารย์, School of Nuclear Science and Engineering, CFS หัวหน้าเจ้าหน้าที่ด้านวิทยาศาสตร์ Brandon Solbohm, ซีอีโอของ CFO Bob Mumgard และกรรมการของ PSFC เดนนิสไวท์
สร้างแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลกของตัวนำยิ่งยวด
(เช่นฮีเลียมและนีออน) รวมกันเพื่อสร้างนิวเคลียสที่หนักกว่า (เช่นฮีเลียม) พลังงานมหาศาลที่เกิดจากแสงแดดเกิดจากปฏิกิริยาฟิวชันหากสามารถรับรู้ได้ทันที การหลอมรวมนิวเคลียร์ที่ควบคุมได้จะช่วยแก้ปัญหาทางด้านพลังงานของมนุษย์ได้อย่างยาวนานและจะได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์
อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาฟิวชันทำให้เกิดพลังงานสุทธิที่ต้องใช้สภาวะที่รุนแรงถึงร้อยองศาเซลเซียสและวัสดุที่เป็นของแข็งไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้เป้าหมายของ MIT และ CFS คือการสร้างอุปกรณ์ฟิวชั่นขนาดกะทัดรัดที่มีกำลัง 100 เมกะวัตต์
รูปภาพ丨ทีม CFS
ขั้นตอนที่สำคัญคือการสร้างของโลกกระจิ๋วหลิวยิ่งยวดที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดยิ่งยวดแม่เหล็กไฟฟ้ายังเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของอุปกรณ์เมกฟิวชั่นที่มีขนาดกะทัดรัด. วัสดุตัวนำยิ่งยวดยิ่งยวดแม่เหล็กเคลือบด้วย แถบของคอปเปอร์ออกไซด์ (จาก YBCO) คอมโพสิต - อิตเทรียม - แบเรียม
ประโยชน์ที่ใหญ่ที่สุดของวัสดุ YBCO ก็คือว่ามันสามารถลดค่าใช้จ่ายของการสร้างพลังงานสุทธิที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ฟิวชั่น, เวลาและความซับซ้อนขององค์กรให้วิธีการใหม่สำหรับคนที่จะติดต่อกับพลังงานฟิวชั่น
อาจารย์เอ็มไอทีวิศวกรรมและหัวหน้าภาควิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมนิวเคลียร์ไรท์กล่าวว่าเพราะแม่เหล็กเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่นใหม่และการพัฒนาของแม่เหล็กมีความไม่แน่นอนที่ดีเพื่อให้โครงการเป็นครั้งแรกที่สองหรือสามปีแม่เหล็กไฟฟ้า การวิจัย
'เราเชื่อว่าแม่เหล็กจะช่วยให้เราเพื่อศึกษาในสถานที่แรกที่จะได้รับภายในสามปีคำตอบที่น่าเชื่อถือ แต่ยังช่วยให้เรามีความเชื่อมั่นที่ดีที่จะก้าวไปข้างหน้าให้เราทำให้คำตอบให้กับปัญหาที่สำคัญที่สุด: ความเป็นไปได้ของการใช้สนามแม่เหล็กที่จะ จำกัด ขอบเขต โครงการพลาสม่าได้รับพลังงานสุทธิหรือไม่? "
ผลของแม่เหล็กยิ่งยวดนี้คาดว่าจะมีมากซึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็กจะเป็นครั้งที่ 4 อุปกรณ์ฟิวชั่นที่มีอยู่ของสนามแม่เหล็กซึ่งจะทำให้พลังงานของอุปกรณ์ขนาดเมกเดียวจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 10 ครั้ง
Massachusetts Institute of Technology และ CFS วิจัยยิ่งยวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่คาดว่าจะแล้วเสร็จภายในสามปีเวลาที่พวกเขาจะใช้เหล่านี้ออกแบบแม่เหล็กยิ่งยวดและสร้างขนาดกะทัดรัดฟิวชั่น SPARC อุปกรณ์การทดลอง
แผนผังของอุปกรณ์ทดสอบ SPARC tokamak SPARC ใช้ตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่แรงซึ่งคาดว่าจะเป็นเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นพลาสม่าที่สามารถควบคุมได้ครั้งแรกพร้อมเอาต์พุตพลังงานสุทธิ
เหตุการณ์สำคัญทางเทคโนโลยีที่ท้าทายการฟิวชั่น
เมื่อเทคโนโลยีแม่เหล็กเสร็จสิ้นภารกิจต่อไปของทีมคือการพัฒนาอุปกรณ์ทดลอง Tokamak ที่มีอยู่เดิม
อุปกรณ์ Tokamak ได้รับการศึกษาและการกลั่นมานานหลายทศวรรษ SPARC เป็นวิวัฒนาการของอุปกรณ์ Tokamak ในหมู่พวกเขา MIT เริ่มงานวิจัยในทศวรรษที่ 1970 โดย Bruno Coppi และ Ron รอนปาร์กเกอร์นำอาจารย์สองคนอุปกรณ์ฟิวชั่นสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งที่พวกเขาศึกษาได้รับการใช้งานที่ MIT และได้สร้างวิทยาศาสตร์ขึ้นมามากมายในวิทยาศาสตร์ฟิวชัน
ปัจจุบันมีขนาดกะทัดรัดออกแบบ SPARC ฟิวชั่นทดลองอุปกรณ์ 100 เมกะวัตต์พลังงานความร้อน. แม้ว่าจะไม่ได้ทั้งหมดของพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า แต่ก็พอที่จะพั 10 วินาทีในการใช้พลังงานเป็นเมืองเล็ก ๆ. พลังงานออกเป็นพลังงานที่มีพลาสม่าที่จำเป็นสำหรับการทำความร้อน ครั้งที่สองก็จะบรรลุก้าวเทคโนโลยีสำหรับฟิวชั่น: การส่งออกพลังงานสุทธิ
คุณจะรู้ว่าไม่ยากที่จะประสบความสำเร็จในการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น แต่ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือเอาท์พุทฟิวชั่นพลังงานเครื่องปฏิกรณ์มากกว่าพลังงานการป้อนข้อมูลที่ใช้ในการสั่งซื้อเพื่อให้บรรลุฟิวชั่นและการใช้พลังงานเกินพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาฟิวชั่น. นี้เป็น Pyrrhic กระบวนการ
จาก SPARC นักวิทยาศาสตร์จะสามารถสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ชนิดใหม่ได้สองเท่าซึ่งสามารถบรรลุการผลิตพลังงานสุทธิได้ในเชิงพาณิชย์และกลายเป็นสุดยอดของการออกแบบและก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันเชิงพาณิชย์
อีกส่วนหนึ่งของโครงการคือการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงการความร่วมมือระหว่างประเทศขนาดใหญ่ ITER
โครงการเทอร์เรเตอร์ International Thermoruclear Experimental Reactor (ITER)
ITER เป็นโรงงานผลิตฟิวชั่นที่ใหญ่ที่สุดในโลกและกำลังสร้างอยู่ทางตอนใต้ของประเทศฝรั่งเศสหากทำได้ดี ITER คาดว่าจะผลิตพลังงานฟิวชันได้ภายในปี 2578 ตามที่ Hartwig พลังการผลิตของ SPARC อยู่ที่ 1/5 ของ ITER แต่ ITER ขนาดคือ ITER 1/65
ตลาดพลังงานต้องการรูปแบบความร่วมมือใหม่
สำหรับทศวรรษที่ผ่านมาภายใต้การสนับสนุนของรัฐบาลสำหรับการวิจัยฟิวชั่น, นักวิทยาศาสตร์ได้สะสมจำนวนมากประสบการณ์มืออาชีพรวมถึงการทำงานที่ Massachusetts Institute of Technology ระหว่างปี 1971 และปี 2016 ว่าการวิจัยทดลอง Alcator C-Mod และอื่น ๆ
นอกจากนี้ยังเป็นพื้นฐานของการทำงานเหล่านี้เอ็มเลือกที่จะให้ความร่วมมือกับ บริษัท ที่เริ่มต้นได้ดีได้รับการสนับสนุนในการดำเนินการวิจัย. สีขาว, วาล์ดและ Hartwig กล่าวว่าแม้ว่าการหลอมรวมของการปรับปรุงสภาพแวดล้อมนอกจากนี้ยังให้ความสำคัญ มันต้องใช้เวลา แต่การวิจัยความร่วมมือนี้อย่างมากสามารถลดระยะเวลาในการตลาดของเทคโนโลยีฟิวชั่น
ในอดีตที่ผ่านมา บริษัท เริ่มต้นขึ้นพลังงานมักจะต้องใช้เงินทุนวิจัยที่สำคัญในการเทคโนโลยีพลังงานใหม่ออกสู่ตลาดในขณะที่รูปแบบดั้งเดิมของการลงทุนและการใช้พลังงานในช่วงต้นของนักลงทุนที่รู้จักกันโดยทั่วไปเป็นระยะเวลานานทุนมากและไม่สอดคล้องกัน
'เนื่องจากเงื่อนไขพิเศษในการผลิตปฏิกิริยาฟิวชันต้องนักวิจัยต้องศึกษาขยายให้มีขนาดบางเพราะเหตุนี้นี้นักวิชาการ - หุ้นส่วนอุตสาหกรรมเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีฟิวชั่นมันไม่เหมือนสามวิศวกรในโรงจอดรถ App ปีในการสร้างที่เรียบง่าย 'วาล์ดกล่าวว่า
CFS ได้รับรอบแรกของการลงทุนการวิจัยสนับสนุนจาก Massachusetts Institute of แม่เหล็กยิ่งยวดใหม่จะถูกนำมาใช้สำหรับส่วนใหญ่ของหลักสูตรทีมมีความมั่นใจสามารถพัฒนาประสบความสำเร็จที่จะตอบสนองความต้องการของแม่เหล็ก
Greenwald กล่าวว่า "แต่นี่ไม่ได้หมายความว่านี่เป็นงานง่ายๆ" กรีนวัลด์กล่าวเสริมว่าจำเป็นต้องมีพนักงานวิจัยจำนวนมากทำงานหนัก Greenwald ยังชี้ให้เห็นว่าทีมงานได้สร้างแม่เหล็กขึ้นด้วยวัสดุตัวนำยิ่งยวดเพื่อการศึกษา ในโครงการอื่น ๆ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสองเท่าที่จำเป็นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันแม้ว่าขนาดของแม่เหล็กจะมีขนาดเล็ก แต่ก็ยืนยันความเป็นไปได้ของแนวคิดของตัวนำยิ่งยวด
นอกเหนือจากการลงทุนใน CFS แล้ว Eni ยังได้ประกาศความร่วมมือกับ MITEI เพื่อสนับสนุนโครงการวิจัยทางห้องปฏิบัติการด้านนวัตกรรมฟิวชันของ PSFC ในอีก 2-3 ปีข้างหน้าการลงทุนทั้งหมดในโครงการวิจัยเหล่านี้จะมีมูลค่าถึง 2 ล้านเหรียญสหรัฐ
Greenwald กล่าวว่า "กลยุทธ์ของเราคือการใช้วิธีทางฟิสิกส์ที่ระมัดระวังจากการวิจัยของสถาบันต่างๆเช่น MIT ถ้า SPARC บรรลุเป้าหมายที่ต้องการให้บรรลุการผลิตพลังงานสุทธิตามขนาดของโรงไฟฟ้าที่แท้จริงซึ่งจะเป็นส่วนผสมของ Kitty Ho คิตตี้ฮอว์คครู่ (คิตตี้ฮอว์คทำแบบทดสอบเที่ยวบินแรกให้คิตตี้ฮอว์คในนอร์ทแคโรไลนาในปี 2446)