Ann an adhartas iongantach saidheansail agus innleadaireachd, choilean luchd-rannsachaidh aig Obair-lann Nàiseanta Lawrence Livermore ann an Sgìre a’ Bhàigh an amas a bhathas ag iarraidh o chionn fhada gus freagairt fusion niùclasach a ghineadh a thug barrachd lùth a-mach na chaidh a chuir a-steach gu dìreach ann an soitheach reactair beag. Ron ath latha, bha eòlaichean a bha fada air feadh an speactram poilitigeach a’ togail air an adhartas sin mar chomharradh air àm ùr ann an cinneasachadh lùtha, a’ moladh gur dòcha gu robh àm ri teachd de lùth fusion gun chrìoch, le droch bhuaidh, beagan dheicheadan air falbh. Ann an da-rìribh, ge-tà, chan eil fusion niuclasach a tha comasach gu malairteach ach gu ìre mhòr nas fhaisge na bha e air ais anns na 1980n nuair a chaidh freagairt fusion a-staigh - ie gun a bhith a’ tachairt sa ghrèin no bho bhoma - a choileanadh an toiseach.
Ged a tha a’ mhòr-chuid de sgrìobhadairean onarach air aideachadh co-dhiù na cnapan-starra a thaobh cothlamadh aig ìre malairteach, mar as trice bidh iad fhathast gan dì-meas - cho mòr an-diugh ’s a bha iad air ais anns na 1980n. Thathas ag innse dhuinn gum feumadh freagairt fusion tachairt “iomadh uair san diog” gus meudan lùth a chleachdadh. Ach cha do mhair an spreadhadh de lùth bho reactar fusion LLNL ach an deicheamh cuid de nanosecond - sin deich billeanamh de dhiog. A rèir coltais tha ath-bhualaidhean fusion eile (le call lùth lom) air obrachadh airson beagan nanoseconds, ach ag ath-riochdachadh an ath-bhualadh seo thairis air a billean uair tha a h-uile diog fada nas fhaide na na tha luchd-rannsachaidh eadhon a’ smaoineachadh.
Thathas ag innse dhuinn gun tug an reactair a-mach timcheall air 1.5 uiread an lùth a chaidh a chuir a-steach, ach chan eil seo a’ cunntadh ach an lùth laser a bhuail soitheach an reactair. Bha an lùth sin, a tha riatanach gus teòthachd thairis air ceud millean ceum a ghineadh, mar thoradh air sreath de 192 leusair le cumhachd àrd, a dh’ fheumadh gu math. còrr air 100 uiread de lùth obrachadh. San treas àite, thathar ag innse dhuinn gum bi fusion niùclasach uaireigin a’ saoradh raointean mòra fearainn a tha a dhìth an-dràsta gus ionadan cumhachd grèine is gaoithe obrachadh. Ach bha an goireas gu lèir a dh’ fheumadh airson na 192 leusairean agus na h-innealan smachd riatanach eile a chumail mòr gu leòr airson trì raointean ball-coise a bhith ann, ged a tha an fhìor fhreagairt fusion a’ tachairt ann an soitheach òir no daoimean nas lugha na pea. Tha seo uile dìreach airson timcheall air 10-20 mionaid de lùth a ghineadh a bhios air a chleachdadh le dachaigh bheag àbhaisteach. Gu soilleir, faodaidh eadhon na siostaman grèine mullaich as saoire tòrr a bharrachd a dhèanamh mu thràth. Agus tha buidheann an Ollaimh Mark Jacobson aig Oilthigh Stanford air obrachadh a-mach gum faodadh tionndadh iomlan gu cumhachd gaoithe, uisge agus grèine a bhith a 'cleachdadh timcheall air uiread de dh'fhearann 's a th' ann an-dràsta le bun-structar connaidh fosail an t-saoghail.
Neach-breithneachaidh niùclasach fad-ùine Karl Grossman sgrìobh air Air adhart gu clàr na làraich o chionn ghoirid de na mòran chnapan-starra a dh’ fhaodadh a bhith ann a thaobh a bhith ag àrdachadh reactaran fusion, eadhon ann am prionnsapal, a’ toirt a-steach àrd rèidio-beò, corrachadh luath air uidheamachd, cus iarrtasan uisge airson fuarachadh, agus briseadh sìos de cho-phàirtean a dh’ fheumadh a bhith ag obair aig teodhachd agus cuideaman neo-thorrach àrd. 'S e an Dotair Daniel Jassby a' phrìomh thùs aige air na cùisean sin, a bha os cionn obair-lann rannsachaidh fusion aig Princeton airson 25 bliadhna. Tha obair-lann Princeton, còmhla ri luchd-rannsachaidh san Roinn Eòrpa, air stiùireadh a thoirt do leasachadh inneal nas cumanta airson ath-bheachdan fusion niùclasach a choileanadh, soitheach cumadh donut no spherical ris an canar tokamak. Tha Tokamaks, anns a bheil meudan tòrr nas motha de ghas làn ianach (gu dearbh plasma, suidheachadh bunaiteach eadar-dhealaichte), air ath-bheachdan fusion mòran nas toirteil a choileanadh airson grunn diogan aig an aon àm, ach cha tàinig iad a-riamh faisg air a bhith a’ toirt a-mach barrachd lùth na tha air a stealladh. a-steach don reactor.
Thachair an ath-bhualadh fusion le meadhan laser a chaidh a choileanadh aig LBL aig obair-lann ris an canar an National Ignition Goireas, a bhios a’ toirt buaidh air an obair aige air fusion airson lùth, ach a tha gu sònraichte airson rannsachadh armachd niùclasach. An t-Oll. MV Ramana bho Oilthigh British Columbia, aig a bheil artaigil o chionn ghoirid air a phostadh air an nuadh-bheath- achadh ZNetwork, a’ mìneachadh, “Chaidh NIF a stèidheachadh mar phàirt den Phrògram Stiùbhardachd Stòras Stèidhichte air Saidheans, a bha na airgead-fuadain a chaidh a phàigheadh do deuchainn-lannan armachd niuclasach na SA airson a’ chòir deuchainn a leigeil seachad às deidh dha na Stàitean Aonaichte ainm a chuir ris a’ Chòrdadh Casg Deuchainn Cuimseach” ann an 1996. “Dòigh air leantainn air adhart le tasgadh ann an ùrachadh armachd niùclasach, ged as aonais deuchainnean spreadhaidh, agus a sgeadachadh mar dhòigh air lùth‘ glan ’a thoirt gu buil.” Tha Ramana ag ainmeachadh artaigil ann an 1998 a mhìnich mar a tha aon amas de dheuchainnean fusion laser a bhith a’ feuchainn ri boma haidridean a leasachadh nach eil feumach air boma fèith àbhaisteach gus a lasadh, a dh’ fhaodadh cur às don fheum air uranium no plutonium làn bheairteach ann an armachd niùclasach.
Fhad ‘s a tha cuid de sgrìobhadairean a’ ro-innse àm ri teachd de reactaran fusion niùclasach a ’ruith air uisge na mara, tha an fhìor chonnadh airson an dà chuid tokamaks agus deuchainnean fusion laser a’ toirt a-steach dà isotop sònraichte de hydrogen ris an canar deuterium - aig a bheil neutron a bharrachd na niuclas - agus tritium - le dà a bharrachd. neutronan. Tha Deuterium seasmhach agus rudeigin cumanta: tha timcheall air aon às gach 5-6000 dadaman hydrogen ann an uisge na mara gu dearbh na deuterium, agus tha e na ghrìtheid riatanach (mar phàirt de “uisge trom”) ann an reactaran niùclasach gnàthach. Tha tritium, ge-tà, rèidio-beò, le leth-bheatha de dhusan bliadhna, agus mar as trice tha e na fho-thoradh cosgail ($ 30,000 gach gram) de sheòrsa neo-àbhaisteach de reactair niùclasach ris an canar CANDU, a lorgar sa mhòr-chuid an-diugh ann an Canada agus Korea a-Deas. Le leth de na reactaran CANDU obrachaidh clàraichte airson cluaineas an deichead seo, tha coltas ann gum bi solar tritium a tha ri fhaighinn aig àirde ro 2030 agus cha mhòr nach cuir goireas fusion deuchainneach ùr ga thogail san Fhraing an solar a tha ri fhaighinn tràth anns na 2050n. Is e sin co-dhùnadh a artaigil fìor fhollaiseach a nochd ann an saidheans iris san Ògmhios an-uiridh, mìosan ron adhartas fusion as ùire. (Tha mi air ionnsachadh às deidh sin gun deach a’ mhòr-chuid den dàta sin aithris an toiseach airson luchd-èisteachd neo-speisealta anns an Amannan lùtha ùra ann an 2021.) Fhad ‘s a tha obair-lann Princeton air beagan adhartais a dhèanamh a dh’ ionnsaigh tritium a dh’ fhaodadh a bhith air ath-chuairteachadh, tha luchd-rannsachaidh fusion fhathast gu mòr an urra ri solar a tha a’ lughdachadh gu luath. Thathas cuideachd a’ leasachadh connadh eile airson reactaran fusion, stèidhichte air helium rèidio-beò no boron, ach feumaidh iad sin teòthachd suas ri billean ceum gus freagairt fusion a bhrosnachadh. Tha an obair-lann Eòrpach an dùil feuchainn air dòighean ùra air tritium a ghineadh, ach tha iad sin cuideachd ag àrdachadh gu mòr rèidio-beò a’ phròiseis gu lèir agus tha dùil ri buannachd tritium dìreach 5 gu 15 sa cheud. Mar as motha de dh’ ùine eadar ruith deuchainneach, is ann as lugha de tritium a bheir e a-mach. Tha an artaigil Saidheans ag ainmeachadh D. Jassby, a bha roimhe na obair-lann fusion Princeton, ag ràdh gu bheil cùis solarachaidh tritium gu bunaiteach “a’ dèanamh reactaran fusion deuterium-tritium do-dhèanta. ”
Mar sin carson a tha an aire seo gu lèir a dh ’ionnsaigh a’ chomas mac-meanmnach airson lùth fusion? Is e oidhirp eile a th’ ann leis an fheadhainn a tha den bheachd nach urrainn ach dòigh-obrach mega-sgèile, dian-teicneolais a bhith na roghainn obrachaidh eile seach ar bun-structar lùtha a tha an urra ri connadh fosail. Tha cuid de na h-aon ùidhean a’ leantainn air adhart a’ brosnachadh nan tagraidhean meallta gum fuasglaidh “ginealach ùr” de reactaran sgaoilidh niùclasach na duilgheadasan leantainneach le cumhachd niuclasach, no gun dèan glacadh agus adhlacadh mòr de charbon dà-ogsaid bho ionadan cumhachd le connadh fosail e comasach. an eaconamaidh stèidhichte air fosailean a chumail suas fada san àm ri teachd. Tha e taobh a-muigh farsaingeachd an artaigil seo a bhith a’ dèiligeadh gu riaghailteach ris na tagraidhean sin, ach tha e soilleir nach eil geallaidhean an latha an-diugh airson ginealach ùr de reactaran “adhartach” mòran eadar-dhealaichte bho na bha sinn a’ cluinntinn air ais anns na 1980n, na 90an no tràth sna 2000n.
Tha an neach-sèididh niuclasach Arnie Gundersen fosgailte gu riaghailteach na lochdan ann an dealbhadh an reactar ‘ùr’ as fheàrr le Bill Gates an-dràsta, a’ mìneachadh gu bheil an teicneòlas bunaiteach air fhuarachadh le sodium an aon rud ris an reactair a tha “cha mhòr air chall Detroit” mar thoradh air leaghadh ann am pàirt air ais ann an 1966, agus a tha air duilgheadasan adhbhrachadh a-rithist. ann an Tennessee, an Fhraing agus Iapan. Tha bun-structar lùtha niuclasach na Frainge, a tha air a bhith air a chleachdadh o chionn fhada mar mhodail airson an ama ri teachd, air a shàrachadh le duilgheadasan uidheamachd, cosgaisean mòra a bharrachd agus cuid de stòran uisge fuarachaidh nach eil fionnar gu leòr tuilleadh, mar thoradh air àrdachadh ann an teòthachd na cruinne. Thug oidhirp air teicneòlas niuclasach Frangach às-mhalairt dhan Fhionnlainn còrr is fichead bliadhna na b’ fhaide na bha dùil, aig iomadh uair a’ chosgais thùsail a chaidh a mheasadh. A thaobh glacadh gualain, tha fios againn gun do dh’ fhàilnich deuchainnean glacadh gualain gun àireamh, le subsadaidh mòr agus gu bheil a’ mhòr-chuid den CO2 an-dràsta air a ghlacadh bho ionadan cumhachd ga chleachdadh airson “faighinn air ais ola nas fheàrr,” ie àrdachadh èifeachdas nan tobraichean ola a th’ ann mar-thà. Na loidhnichean-phìoban a bhiodh a dhìth gus CO a chruinneachadh2 agus bhiodh e adhlacadh fon talamh an coimeas ris a’ bhun-structar a th’ ann an-dràsta airson pìobaireachd ola is gas, agus tha coltas gur e bruadar pìoba a bhios ann am beachd tiodhlacadh maireannach.
Aig an aon àm, tha fios againn gu bheil goireasan cumhachd grèine is gaoithe ùra mar-thà nas saoire a thogail na ionadan cumhachd connadh fosail agus ann an cuid de dh’àiteachan tha iad eadhon nas saoire na bhith a’ cumail orra ag obrachadh nan ionadan cumhachd a th’ ann mar-thà. Anns a 'Chèitean an-uiridh, b' urrainn dha California a 'ghriod dealain gu lèir a ruith air lùth ath-nuadhachail, clach-mhìle a chaidh a choileanadh mar-thà anns an Danmhairg agus ann an Astràilia a Deas. Agus tha fios againn gu bheil grunn dhòighean stòraidh lùtha, còmhla ri riaghladh luchdan sòlaimte agus ùrachadh air bun-structar tar-chuir mar-thà a’ cuideachadh le fuasgladh fhaighinn air an duilgheadas mu neo-sheasmhachd lùth grèine is gaoithe san Roinn Eòrpa, California agus àiteachan eile. Aig an aon àm, tha mothachadh a 'fàs mu bhith a' sìor fhàs an eisimeil teicneòlas ath-nuadhachail, a 'gabhail a-steach bataraidhean adhartach, air mèinnean a chaidh a thoirt a-mach à tìrean dùthchasach agus ceann a deas na cruinne. Mar sin feumaidh gluasad lùtha a tha brìoghmhor dìreach a bhith an dà chuid làn ath-nuadhachail, agus cuideachd a’ diùltadh na h-uirsgeulan mu fhàs sìorraidh a thàinig a-mach à linn a’ chonnaidh fosail. Ma tha deireadh linn a’ chonnaidh fosail a’ comharrachadh deireadh fàs calpachais anns a h-uile cruth, tha e soilleir gum bi beatha air fad air an talamh na bhuannachd aig a’ cheann thall.
Tha ZNetwork air a mhaoineachadh a-mhàin tro fhialaidheachd an luchd-leughaidh.
Tabhartasan