Me te whakakotahitanga?

Ko nga purongo i te mutunga o tera tau mo te hanga reactor mo te whakahiato a nga tohunga Hainamana i tangi nui (1). I kii nga panui a te kawanatanga o Haina ko te whare HL-2M, kei te whare rangahau i Chengdu, ka mahi i te tau 2020. Ko te reo o nga purongo panui i tohu kua whakatauhia te take mo te uru ki te kaha korekore o te whakakotahitanga thermonuclear mo ake tonu atu.

Ma te ata titiro ki nga korero ka awhina i te whakamatao i te whakaaro.

hou taputapu momo tokamak, me te hoahoa tino matatau atu i era e mohiotia ana i tenei wa, me whakaputa te plasma me te mahana i runga ake i te 200 miriona nekehanga Celsius. I panuitia tenei i roto i te panui a te tumuaki o te Southwestern Institute of Physics of the China National Nuclear Corporation Duan Xiuru. Ka whakawhiwhia e te taputapu te tautoko hangarau ki nga Hainamana e mahi ana i te kaupapa Reactor Whakamatau Ngawha o te Ao (ITER)me te hanga.

Na ki taku whakaaro ehara ano i te hurihanga hiko, ahakoa na te Hainamana i hanga. reactor KhL-2M i tenei wa he iti noa te mohio. Kare matou i te mohio he aha te huanga waiariki e matapaetia ana o tenei reactor, he aha nga taumata o te kaha e hiahiatia ana hei whakahaere i te tauhohenga whakakotahi karihi ki roto. Kaore matou i te mohio ki te mea tino nui - he hoahoa te reactor hanumi Hainamana me te toenga o te kaha o te kaha, he mea noa ranei tetahi atu reactor hanumi whakamatautau e taea ai te tauhohenga hanumi, engari i taua wa ano me nui ake te kaha mo te "ngana" i te pūngao ka taea te whiwhi mai i nga tauhohenga.

Te kaha o te ao

Ko Haina, me te Kotahitanga o Europi, te United States, India, Japan, South Korea me Russia, he mema o te kaupapa ITER. Koinei te utu nui rawa atu o nga kaupapa rangahau o te ao o naianei kua utua e nga whenua kua kiia ake nei, tata ki te $20 piriona te utu. I whakatuwherahia na te mahi tahi i waenga i nga kawanatanga o Mikhail Gorbachev me Ronald Reagan i te wa o te Pakanga Matao, a he maha nga tau i muri mai ka uru ki roto i te tiriti i hainatia e enei whenua katoa i te tau 2006.

2. I te waahi hanga o te tokamak ITER

Ko te kaupapa ITER i Cadarache i te tonga o Parani (2) kei te whakawhanake i te tokamak nui rawa atu o te ao, ara, he ruma plasma me whakararata ma te whakamahi i te papa aukume kaha i hangaia e te hikohiko. I whakawhanakehia tenei mahi e te Soviet Union i nga tau 50 me te 60. Kaiwhakahaere Kaupapa, Lavan Koblenz, i panuitia me whiwhi te whakahaere i te "plasma tuatahi" i te Hakihea 2025. Me tautoko a ITER i te tauhohenga thermonuclear mo te 1 mano tangata ia wa. hekona, ka kaha ake 500-1100 MW. Hei whakataurite, ko te tokamak Ingarangi nui rawa atu ki tenei ra, JETI (te torus Pakeha hono), ka pupuri i te tauhohenga mo etahi tekau hēkona, ka kaha ake 16 MW. Ko te kaha i roto i tenei reactor ka tukuna i roto i te ahua o te wera - kaore e kiia kia huri hei hiko. Ko te tuku i te mana whakakotahi ki te matiti karekau he take i te mea ko te kaupapa mo nga kaupapa rangahau anake. I runga noa i te ITER ka hangaia nga reactors thermonuclear a meake nei, ka eke ki te kaha. 3-4 mano. MW.

Ko te take nui kaore ano kia noho tonu nga tipu hiko whakakotahi (ahakoa neke atu i te ono tekau tau o te rangahau nui me te utu nui) ko te uaua ki te whakahaere me te "whakahaere" i te whanonga o te plasma. Heoi, he maha nga tau o nga whakamatautau kua kitea he maha nga kitenga nui, a, i tenei ra, kua tata ake te kaha o te whakakotahitanga.

Tāpiri helium-3, whakaoho me te wera

Ko te ITER te kaupapa matua o te rangahau whakakotahitanga o te ao, engari he maha nga pokapū rangahau, kamupene me nga taiwhanga hoia kei te mahi ano ki etahi atu kaupapa whakakotahi e kotiti ke ana i te huarahi puāwaitanga.

Hei tauira, whakahaeretia i roto i nga tau tata nei i runga i mai i te Massachusetts Institute of Technology nga whakamatautau me Helem-3 i runga i te tokamak i puta nga hua whakahihiri, tae atu ki tekau nga wa te pikinga o te kaha katote plasma. Ko nga Kairangataiao e whakahaere ana i nga whakamatautau mo te C-Mod tokamak i te Whare Takiura o Massachusetts, me nga tohunga mai i Belgium me te UK, kua whakawhanakehia he momo hou mo te wahie thermonuclear e toru nga momo katote. Kapa Alcatel C-Mod (3) i whakahaerehia he rangahau i te marama o Hepetema 2016, engari ko nga raraunga mai i enei whakamatautau katahi ano ka tātarihia, e whakaatu ana i te pikinga nui o te kaha plasma. I tino whakatenatena nga hua ka whakatauhia e nga kaiputaiao e whakahaere ana i te taiwhanga whakakotahitanga nui rawa atu o te ao, a JET i te UK, ki te whakahoki ano i nga whakamatautau. He rite tonu te pikinga o te kaha. Ko nga hua o te rangahau ka whakaputaina i roto i te retaata Nature Physics.

3. Tokamak Alcator C-Mod kei te mahi

Ko te mea nui ki te whakanui ake i te pai o te wahie karihi ko te taapiri i nga waahanga o te helium-3, he momo helium pumau, me te neutron kotahi, kaua ki te rua. Ko te wahie karihi i whakamahia i roto i te tikanga Alcator C i mua e rua noa nga momo katote, te deuterium me te hauwai. Ko te Deuterium, he momo hauwai me te neutron i roto i tona karihi (he rereke ki te hauwai kaore he neutrons), e 95% o te wahie. I whakamahia e nga Kairangataiao o te Plasma Research Center me te Massachusetts Institute of Technology (PSFC) tetahi tukanga e kiia nei Whakawera RF. Ko nga antenna i te taha o te tokamak e whakamahi ana i te auau reo irirangi motuhake hei whakahihiko i nga matūriki, ka whakatauritea nga ngaru ki te "whakaaro" i nga katote hauwai. Na te mea ko te hauwai he hautanga iti o te kiato katoa o te wahie, ma te aro ki te hautanga iti o nga katote i runga i te whakamahana ka taea te eke ki nga taumata o te kaha. I tua atu, ka haere nga katote hauwai whakaihiihi ki nga katote deuterium e mau ana i roto i te ranunga, ka uru nga matūriki penei ki te anga o waho o te reactor, ka tuku wera.

Ka piki ake te kaha o tenei tukanga ka whakauruhia nga katote helium-3 ki te ranunga i te iti iho i te 1%. Ma te whakakorikori i nga whakamahana reo irirangi katoa ki runga i te iti o te helium-3, ka whakaarahia e nga kaiputaiao te kaha o nga katote ki te megaelectronvolts (MeV).

Ka tae tuatahi mai - ka mahi tuatahi He rite ki te reo Rūhia: Te kai i te manuhiri tomuri me te wheua

He maha nga whanaketanga i roto i te ao o nga mahi whakakotahi i roto i nga tau kua hori ake nei i whakaara ake te tumanako o nga kaiputaiao me tatou katoa kia eke ki te "Holy Grail" o te kaha.

Ko nga tohu pai ko etahi atu, ko nga kitenga mai i te Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) o te US Department of Energy (DOE). He tino angitu te whakamahi i nga ngaru reo irirangi ki te whakaheke i nga mea e kiia nei ko nga whakapouri plasma, he mea tino nui ki te "whakaahua" nga tauhohenga thermonuclear. Ko te roopu rangahau ano i te Poutu-te-rangi 2019 i kii he whakamatautau lithium tokamak i whakakikoruatia nga pakitara o roto o te reactor whakamatautau ki te lithium, he mea rongonui mai i nga pākahiko e whakamahia ana i roto i te hikohiko. I kii nga kaiputaiao ko te raima lithium kei runga i nga pakitara o te reactor ka mimiti nga matūriki plasma marara, e kore ai e hoki mai ki te kapua plasma me te whakararu i nga tauhohenga thermonuclear.

4. Whakaaturanga o te kaupapa Hangarau TAE

Ko nga tohunga mai i nga umanga rongonui rongonui kua tino aro nui ki a raatau korero. Ina tata nei, kua piki ake ano te hiahia ki nga tikanga whakakotahi i roto i te rangai motuhake. I te tau 2018, i panuitia e Lockheed Martin tetahi mahere ki te whakawhanake i tetahi tauira whakahiato whakakotahi (CFR) i roto i nga tau tekau e whai ake nei. Mena kei te mahi nga hangarau a te kamupene, ka taea e tetahi taputapu taraka te rahi te hiko ki te whakatutuki i nga hiahia o te taputapu 100-tapawha-waewae. nga tangata taone.

Ko etahi atu kamupene me nga pokapū rangahau kei te whakataetae ki te kite ko wai ka taea te hanga i te reactor whakakotahi tuatahi, tae atu ki a TAE Technologies me te Massachusetts Institute of Technology. Ahakoa ko Jeff Bezos o Amazon me Bill Gates o Microsoft kua uru ki roto i nga kaupapa whakakotahi. No tata nei i tatauhia e te NBC News tekau ma whitu nga kamupene whakakotahi-anake i te US. Ko nga whakaoho penei i te General Fusion or Commonwealth Fusion Systems e aro ana ki nga reactors iti ake i runga i nga superconductors auaha.

Ko te ariā o te "whakakotahitanga makariri" me nga momo rereke ki nga reactors nui, ehara i te tokamaks anake, engari ko nga mea e kiia ana. wheturangirangi, me te hoahoa paku rereke, i hangaia tae atu ki Tiamana. Kei te haere tonu te rapu huarahi rereke. Ko tetahi tauira o tenei ko te taputapu e kiia ana Z-whakawiri, i hangaia e nga kaiputaiao mai i te Whare Wananga o Washington me te korero i tetahi o nga putanga hou o te hautaka Physics World. Ka mahi te Z-pinch ma te mahanga me te kopiri i te plasma i roto i te papa autō kaha. I roto i te whakamatautau, ka taea te whakapumau i te plasma mo te 16 microseconds, ka haere tonu te tauhohenga whakakotahi mo te toru o nga wa o tenei wa. Ko te whakaaturanga ko te whakaatu ka taea te whakahiato iti, ahakoa he maha nga kaiputaiao kei te tino pohehe mo tenei.

Ka mutu, na te tautoko a Google me etahi atu kaipakihi hangarau matatau, ka whakamahia e te kamupene California TAE Technologies he rereke, i te tikanga mo nga whakamatautau whakakotahi, ranunga wahie boron, i whakamahia hei whakawhanake i nga reactors iti me te iti ake, i te tuatahi mo te kaupapa e kiia nei ko te miihini takirikiri whakakotahi. He reactor hanumi porotakaroa (4) me nga kurupae porotiti (CBFR), ka whakamahana hau hauwai hei hanga i nga mowhiti plasma e rua. Ka hono ratou ki nga paihere o nga matūriki inert me te pupuri i roto i te ahua penei, me whai waahi ki te piki ake o te kaha me te mauroa o te plasma.

Ko tetahi atu whakaoho whakakotahi General Fusion mai i te kawanatanga o Kanata o British Columbia e pai ana ki te tautoko a Jeff Bezos ake. Ko te tikanga, ko te werohia te plasma wera ki roto i te poi whakarewa wai (he ranunga o te lithium me te mata) ki roto i te poi rino, muri iho ka kopakihia te plasma e nga piston, he rite ki te miihini diesel. Ko te pehanga i hangaia me arahi ki te whakakotahitanga, ka puta te nui o te kaha ki te whakakaha i nga turbine o tetahi momo tipu hiko hou. E ai ki a Mike Delage, te apiha hangarau matua i General Fusion, ka taea te whakaurunga karihi arumoni i roto i nga tau tekau.

5. Whakaahua mai i te patent thermonuclear US Navy.

No tata nei, ka tukuna ano e te US Navy he patent mo te "whakakotahi plasma." Ko te patent e korero ana mo nga papa autō ki te hanga "tere tere" (5). Ko te whakaaro ko te hanga i nga reactors hanumi kia iti rawa te kawe. Me kii atu, i tutuki tenei tono patent me te kore whakaaro.