Po oznámení ministerstva energetiky USA o „veľkom vedeckom prielome“ vo vývoji energie jadrovej syntézy došlo tento týždeň k veľkému ošiaľu – do značnej miery nespochybnený médiami.
„Toto je prelomový úspech,“ vyhlásila ministerka energetiky Jennifer Granholmová. Jej oddelenie tlačová správa povedal, že experiment v Národnom laboratóriu Lawrence Livermore v Kalifornii „vyprodukoval viac energie z fúzie ako laserovej energie použitej na jej pohon“ a „poskytne neoceniteľné poznatky o vyhliadkach čistej energie z fúzie“.
„Technológia jadrovej fúzie existuje už od vytvorenia vodíkovej bomby,“ poznamenal CBS News článok pokrývajúci oznámenie. "Jadrová fúzia bola považovaná za svätý grál tvorby energie." A "teraz sa zdá, že chvíľa fúzie je konečne tu," uviedol článok CBS.
Ale ako Dr. Daniel Jassby, 25 rokov hlavný výskumný fyzik v Princeton Plasma Physics Lab pracujúci na výskume a vývoji fúznej energie, dospel v roku 2017 k záveru článok v Bulletin atómových vedcov, energia jadrovej syntézy „je niečo, čomu sa treba vyhýbať“.
Jeho článok bol nazvaný „Fúzny reaktor: Nie to, čím by sa mal stať“.
„Fúzne reaktory boli dlho propagované ako „dokonalý“ zdroj energie,“ napísal. A „ľudstvo sa posúva oveľa bližšie“ k „dosiahnutiu toho prelomového momentu, keď množstvo energie vychádzajúcej z fúzneho reaktora udržateľne prevýši množstvo prichádzajúce, čím sa vytvorí čistá energia“.
„Ako sa však približujeme k nášmu cieľu,“ pokračoval Jassby, „je čas položiť si otázku: Je fúzia skutočne „dokonalým“ zdrojom energie? Po 25 rokoch práce na experimentoch jadrovej fúzie v laboratóriu fyziky plazmy v Princetone som sa na dôchodku začal pozerať na fúzny podnik nezaujatejšie. Dospel som k záveru, že fúzny reaktor by bol ďaleko od dokonalosti a v niektorých ohľadoch by bol blízko k opaku.
„Na rozdiel od toho, čo sa stane“, keď dôjde k fúzii na Slnku, „ktoré využíva obyčajný vodík s obrovskou hustotou a teplotou“, na Zemi „fúzne reaktory, ktoré spaľujú izotopy bohaté na neutróny, majú vedľajšie produkty, ktoré sú všetko, len nie neškodné,“ povedal.
Kľúčovou rádioaktívnou látkou v procese fúzie na Zemi by bolo trícium, rádioaktívny variant vodíka.
Vznikli by teda „štyri poľutovaniahodné problémy“ – „radiačné poškodenie štruktúr; rádioaktívny odpad; potreba biologického tienenia; a potenciál na výrobu plutónia 239 na výrobu zbraní – čím sa zvyšuje hrozba šírenia jadrových zbraní, nie ju zmenšuje, ako by to mali zástancovia fúzie,“ napísal Jassby.
„Navyše, ak sú fúzne reaktory skutočne uskutočniteľné... mali by spoločné niektoré ďalšie vážne problémy, ktoré trápia štiepne reaktory, vrátane uvoľňovania trícia, skľučujúcich požiadaviek na chladivo a vysokých prevádzkových nákladov. Budú tu aj ďalšie nevýhody, ktoré sú jedinečné pre fúzne zariadenia: použitie paliva (trícia), ktoré sa v prírode nenachádza a musí ho dopĺňať samotný reaktor; a nevyhnutné výpadky energie na mieste, ktoré drasticky znižujú elektrickú energiu dostupnú na predaj.“
„Hlavným zdrojom trícia sú štiepne jadrové reaktory,“ pokračoval. Trícium vzniká ako odpadový produkt v klasických jadrových elektrárňach. Sú založené na štiepení atómov, štiepení, zatiaľ čo fúzia zahŕňa fúziu atómov.
„Ak by bola prijatá, fúzia založená na deutériu a tríciu by bola jediným zdrojom elektrickej energie, ktorý nevyužíva prirodzene sa vyskytujúce palivo ani nepremieňa prírodné zdroje energie, ako je slnečné žiarenie, vietor, padajúca voda alebo geotermálna energia. Jedinečné je, že tríciová zložka fúzneho paliva sa musí generovať v samotnom fúznom reaktore,“ povedal Jassby.
O šírení jadrových zbraní, "Otvorená alebo tajná výroba plutónia 239 je možná vo fúznom reaktore jednoducho umiestnením prírodného alebo ochudobneného oxidu uránu na akékoľvek miesto, kde lietajú neutróny akejkoľvek energie. Oceán spomaľujúcich sa neutrónov, ktorý je výsledkom rozptylu prúdiacich fúznych neutrónov na reakčnej nádobe, preniká do každého kúta a štrbiny vnútra reaktora, vrátane príloh k reakčnej nádobe.
Pokiaľ ide o „ďalšie nevýhody zdieľané so štiepnymi reaktormi“, vo fúznom reaktore: „Trícium bude rozptýlené na povrchoch reakčnej nádoby, vstrekovačov častíc, čerpacích potrubí a iných doplnkov. Korózia v systéme výmeny tepla alebo porušenie vákuových potrubí reaktora môže viesť k uvoľneniu rádioaktívneho trícia do atmosféry alebo miestnych vodných zdrojov. Trícium sa vymieňa s vodíkom za vzniku tríciovanej vody, ktorá je biologicky nebezpečná.
„Okrem toho sú tu problémy s požiadavkami na chladiacu kvapalinu a slabou účinnosťou vody,“ pokračoval. „Fúzny reaktor je tepelná elektráreň, ktorá by kládla obrovské nároky na vodné zdroje pre sekundárnu chladiacu slučku, ktorá generuje paru, ako aj na odstraňovanie tepla z iných subsystémov reaktora, ako sú kryogénne chladničky a čerpadlá... V skutočnosti ide o fúzny reaktor. by mala najnižšiu účinnosť vody zo všetkých typov tepelných elektrární, či už fosílnych alebo jadrových. Keďže sucho sa v rôznych oblastiach sveta zintenzívňuje, mnohé krajiny by nedokázali fyzicky udržať veľké fúzne reaktory.
"A všetko vyššie uvedené znamená, že každý fúzny reaktor bude čeliť nadmerným prevádzkovým nákladom," napísal.
„Prevádzka fúzneho reaktora si bude vyžadovať personál, ktorého odborné znalosti boli predtým potrebné len na prácu v štiepnych elektrárňach – ako sú bezpečnostní experti na monitorovanie bezpečnostných otázok a špecializovaní pracovníci na likvidáciu rádioaktívneho odpadu. Na obsluhu zložitejších podsystémov fúzneho reaktora vrátane kryogeniky, spracovania trícia, zariadenia na ohrev plazmy a prepracovanej diagnostiky bude potrebný ďalší kvalifikovaný personál. Štiepne reaktory v Spojených štátoch si zvyčajne vyžadujú najmenej 500 stálych zamestnancov počas štyroch týždenných zmien a fúzne reaktory budú vyžadovať takmer 1,000 XNUMX. Na rozdiel od toho len hŕstka ľudí musí prevádzkovať vodné elektrárne, elektrárne na zemný plyn, veterné turbíny, solárne elektrárne a iné zdroje energie,“ napísal.
„Mnohonásobné opakujúce sa výdavky zahŕňajú výmenu komponentov poškodených žiarením a erodovaných plazmou pri fúzii s magnetickou rezervou a výrobu miliónov palivových kapsúl pre každý fúzny reaktor s inerciálnym uzavretím ročne. A každý typ jadrovej elektrárne musí vyčleniť finančné prostriedky na vyraďovanie po skončení životnosti, ako aj na pravidelné ukladanie rádioaktívneho odpadu.“
„Je nemysliteľné, aby celkové prevádzkové náklady fúzneho reaktora boli nižšie ako náklady štiepneho reaktora, a preto kapitálové náklady životaschopného fúzneho reaktora musia byť takmer nulové (alebo silne dotované) v miestach, kde samotné prevádzkové náklady štiepnych reaktorov nie sú konkurencieschopné s nákladmi na elektrinu vyrobenú v nejadrovej energii a viedli k odstaveniu jadrových elektrární,“ povedal Jassby.
„Súhrnne povedané, fúzne reaktory čelia niektorým jedinečným problémom: nedostatku prirodzeného zásobovania palivom (trícium) a veľkým a neredukovateľným únikom elektrickej energie... Tieto prekážky – spolu s obrovskými kapitálovými výdavkami a niekoľkými ďalšími nevýhodami zdieľanými so štiepnymi reaktormi – spôsobí, že fúzne reaktory budú náročnejšie na konštrukciu a prevádzku, alebo dosiahnu ekonomickú praktickosť, než akýkoľvek iný typ generátora elektrickej energie.
„Tvrdá realita fúzie je v rozpore s tvrdeniami jej zástancov o ‚neobmedzenej, čistej, bezpečnej a lacnej energii‘. Energia pozemskej fúzie je nie ideálny zdroj energie vychvaľovaný jeho zosilňovačmi,“ vyhlásil Jassby.
Začiatkom tohto roka nastolil problém nedostatku tríciového paliva pre fúzne reaktory, Prírodné vedy, publikácia Americkej asociácie pre pokrok vedy, vydaná an článok s nadpisom: „NECHÁ SA PLYN, nedostatok tríciového paliva môže spôsobiť, že energia z jadrovej syntézy bude prázdna.“ Tento článok v júni uvádzal vysoké náklady na „vzácny rádioaktívny izotop trícia... Pri 30,000 XNUMX dolároch za gram je takmer taký drahý ako diamant, ale pre výskumníkov v oblasti fúzie sa táto cena oplatí zaplatiť. Keď sa trícium spojí pri vysokých teplotách s jeho súrodeneckým deutériom, tieto dva plyny môžu horieť ako Slnko.
Potom je tu regulácia fúznych reaktorov. Článok minulý rok v MIT Science Policy Review poznamenal: „Energia jadrovej syntézy bola dlho propagovaná ako zdroj energie schopný produkovať veľké množstvo čistej energie... Napriek tomuto prísľubu sa energia jadrovej syntézy po šiestich desaťročiach výskumu a vývoja neuskutočnila kvôli pretrvávajúcim vedeckým a technickým výzvam. Významné súkromné investície do komerčných fúznych start-upov signalizujú obnovený záujem o vyhliadky blízkeho rozvoja technológie jadrovej syntézy. Úspešný rozvoj energie jadrovej syntézy si však bude vyžadovať vhodný regulačný rámec na zabezpečenie verejnej bezpečnosti a ekonomickej životaschopnosti.
"Nariadenia informované o riziku zahŕňajú informácie o riziku z pravdepodobnostných bezpečnostných analýz, aby sa zabezpečilo, že predpisy sú vhodné pre skutočné riziko činnosti," uviedol. článok. „Napriek výhodám prijatia rámca informovaného o rizikách pre vyspelý štiepny priemysel, používanie predpisov informovaných o rizikách na udeľovanie licencií na komerčnú technológiu jadrovej syntézy prvej generácie by mohlo byť škodlivé pre cieľ ekonomického nasadenia jadrovej syntézy v blízkej budúcnosti. Komerčná technológia jadrovej syntézy má nedostatočnú základňu prevádzkových a regulačných skúseností na podporu rýchleho a efektívneho využívania predpisov informovaných o rizikách.
Napriek rozšírenému roztlieskavaniu v médiách o minulotýždňovom oznámení o fúzii sa v médiách objavilo niekoľko odmeraných komentárov. Arianna Skibell z Politicko napísal a kus s nadpisom "Tu je kontrola reality pre jadrovú fúziu." Povedala, že „existujú skľučujúce vedecké a inžinierske prekážky, ktoré bránia rozvoju tohto objavu na stroj, ktorý môže za prijateľnú cenu premeniť fúznu reakciu na elektrinu pre rozvodnú sieť. To zaraďuje fúziu priamo do kategórie „možno jedného dňa“.
„Tu je niekoľko dôvodov na zmiernenie očakávaní, že tento prielom prinesie rýchly pokrok pri riešení klimatickej núdze,“ povedal Skibell. "V prvom rade, ako varovali klimatickí vedci, svet nemá desaťročia na to, aby čakal, kým bude táto technológia potenciálne životaschopná na nulovanie emisií skleníkových plynov." Citovala vedca z Pennsylvánskej univerzity v oblasti klímy Michaela Manna, ktorý komentoval: „Bol by som viac nadšený z oznámenia, že USA končia dotácie na fosílne palivá.
Fontána Henryho v jeho New York Times online stĺpec „Climate Forward“, napísal ako „svet potrebuje čoskoro výrazne znížiť [uhlíkové] emisie... Takže aj keby sa fúzne elektrárne stali realitou, pravdepodobne by sa to nestalo včas, aby to pomohlo odvrátiť krátkodobé zhoršujúce sa účinky zmeny klímy. Je oveľa lepšie, hovoria mnohí klimatickí vedci a tvorcovia politík, zamerať sa na v súčasnosti dostupné technológie obnoviteľnej energie, ako je solárna a veterná energia, aby sme pomohli dosiahnuť tieto emisné ciele.
"Ak teda fúzia nie je rýchlym riešením klimatických zmien, mohla by byť dlhodobejším riešením svetových energetických potrieb?" pokračoval. „Možno, ale problémom môžu byť náklady. National Ignition Facility v Livermore, kde sa experiment uskutočnil, bolo postavené za 3.5 miliardy dolárov.
Národné laboratórium Lawrence Livermore má dlhú históriu s fúziou. Práve tam bola pod vedením jadrového fyzika Edwarda Tellera, ktorý sa stal jeho riaditeľom, vyvinutá vodíková bomba. V skutočnosti bol dlho označovaný za „otca vodíkovej bomby“. Vodíková bomba využíva fúziu, zatiaľ čo atómová bomba, na ktorej Teller predtým pracoval v národnom laboratóriu Los Alamos, využíva štiepenie. Vývoj atómových bômb v Los Alamos viedol k jadrovej odnoži: jadrovým elektrárňam využívajúcim štiepenie.
ZNetwork je financovaný výlučne zo štedrosti svojich čitateľov.
darovať