Новый дизайн диномака может сделать термояд доступнее угольных и газовых электростанций

Новый дизайн диномака может сделать термояд доступнее угольных и газовых электростанций

Что значит "достойным конкуренции"? Согласно первым прогнозам, постройка диномака обходится в 1/10 стоимости конкурирующих реакторов, и производит в 5 раз больше энергии. Это позволяет догнать цену за ватт энергии с угля, но лишь при крупной выработке

Термоядерные двигатели снова в треде, и не только потому, что Lockheed заявляют, что решили всемирную проблему с волшебными движками за миллион, размером с грузовик.

Исторически, исследование термоядерных реакторов вращалось вокруг возможных стратегий и механизмов, которые однажды помогли бы создать УТС; сегодня, исследователи находятся на том этапе, когда они знают, какие именно открытия должны состояться, чтобы оживить технологию. И, как всегда происходит в подобных ситуациях в наше время, апгрейды происходят практически каждый день. Несколько больших, хорошо спонсированных команд претендуют на первенство в добыче первого Джоуля энергии от термояда, но академическая группа Вашингтонского университета, вероятнее всего, получит первое место в этой гонке. Вдохновленные мечтами, они создали дизайн нового двигателя -  диномак (Dynomak), который мог бы сделать ядерное топливо достойным конкуренции с углем для тепловых электростанций.

Что значит "достойным конкуренции"? Согласно первым прогнозам, постройка диномака обходится в 1/10 стоимости конкурирующих реакторов, и производит в 5 раз больше энергии. Это позволяет догнать цену за ватт энергии с угля, но лишь при крупной выработке; 1ГВт энергии диномака будет стоить $2.7 млрд., в то время, как современные ТЭС произведут его за $2.8млрд. Разумеется, это все теория. Представленными основными улучшениями дизайна реактора воспользоваться сможет лишь команда побольше и с лучшим спонсированием. Так в чем же тогда новшество?

Новый дизайн диномака может сделать термояд доступнее угольных и газовых электростанций

Испытательный стенд команды Вашингтонского университета, названный HIT-SI3, обладает лишь тремя "спиральными инжекторами". У последней версии, HIT-SIX, их будет шесть.

Сейчас в области ядерных технологий есть два направления: магнитное и инерциальное. В любом случае, необходимо сжать образец топлива (обычно это смесь водорода и гелия), от сверхсжатия и сильного нагрева, начинается процесс синтеза, и в обоих случаях следует быть уверенным на 101%, что внутренняя сила сжатия абсолютно контролируема. Будет это сложное магнитное поле, или объединенная сила триллионов ватт лазера, получение достаточной защиты и контроля над процессом, несомненно, является главной загвоздкой в создании реакторов для ширпотреба. Труд Вашингтонского университета может сделать процесс более экономным. Закопавшись по шею в математических расчетах магнитного поля, они практически свели на нет его необходимость.

Новый дизайн диномака может сделать термояд доступнее угольных и газовых электростанций

На рисунке базовое поперечное сечение реактора сферомак.

Наверное, самый популярный дизайн магнитного термоядерного реактора, основан на виде токамака - гигантского, похожего на пончик, магнита. Точная форма магнитного поля, которое он создает, доказала его способность сдерживать реакцию (но только если он использует столько же энергии, сколько производит). Расходы также впечатляют, тестовая модель ITER  недавно получила катушку из сверхпроводника, весом 30тыс. фунтов для своего магнита. Так же, как и с МРТ, охлаждаемые магниты выступают сдерживающим фактором для энергии реактора, и так был изобретен еще один дизайн, названный "сферомак" (Spheromak) - магнитный реактор, который создает сдерживающее поле непосредственно в плазменной сфере в сердце станции.

Это очевидный скачок вперед в усовершенствовании токамака, но, как вы можете представить, просто закачивать энергию в промежуточный образец, неразумно. Дизайн сферомака имеет ряд теоретических преимуществ в стоимости и эффективности, но никак не может доказать, что способен работать. Тогда, два года назад, все та же команда Вашингтонского университета опубликовала идею под названием «imposed dynamo current drive» (отсюда и название "Dynomak"), новую модель магнитной защиты, основанной на внедрении внешних магнитных полей. В то время это было воспринято как огромные изменения в сфере использования термояда, и только сейчас мы видим некоторые точные цифры.

Новый дизайн диномака может сделать термояд доступнее угольных и газовых электростанций

Это токамак в лаборатории JET в Великобритании - наименьшая версия токамака, которая будет установлена в ITER

По сути, диномак это хорошо контролируемый сферомак, который использует встроенный генераторный привод, чтобы совладать с создаваемым магнитным полем. Это означает, что мы могли бы сдерживать раскаленные изотопы водорода в одном месте, не задействовав для этого нескольких международных организаций, либо же дальше истощать запасы гелия, и убивать завтрашний день уже сегодня

Это прекрасно, да только тестовый образец команды на 90% меньше, чем мог бы быть, и использует лишь три из шести возможных "спиральных инжекторов", которые оживляют диномак. До самого полномасштабного тест-драйва, это будет всего лишь очередной сказкой термоядерщиков. Тем не менее, если все верно, и учитывая невероятную выгоду в стоимости, это кажется идеей, достойной реализации.

источник: extremetech

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top