איור של כור היתוך.
גטי
אנרגיית היתוך זקוקה ליותר מתגובת היתוך מתמשכת לפני שהיא יכולה לעזור לעולם לייצר מספיק אנרגיה ניטרלית פחמן. משרד האנרגיה האמריקאי זיהה אג'נדה של מחקר ופיתוח עבור חבילת טכנולוגיות ותהליכים כדי לאפשר היתוך.
שני פקידי DOE כינו חמש מאותן טכנולוגיות דוחקות ב-a סמינר יום חמישי בהנחיית האקדמיות הלאומיות למדע, הנדסה ורפואה (NASEM). עוד מכוסים ב-NASEM 2021 לדווח הדוחק בפיתוח מהיר של טכנולוגיה המאפשרת היתוך:
"למרות שלעתים קרובות זה נדחה לעתיד, המטרה של אנרגיית היתוך חסכונית בעשורים הבאים כאינטרס אסטרטגי של ארה"ב מניעה את הצורך להגדיל במהירות את המחקר והפיתוח של חומרים מאפשרים, רכיבים וטכנולוגיות היתוך גרעיניות."
חמשת יום חמישי המודגשים כוללים:
1 חומרים עמידים בהיתוך
הפלזמה שבה מתרחשת תגובת ההיתוך יכולה להיות חם יותר מהשמש. שדה מגנטי רב עוצמה או אינרציה יכולים להגביל את הפלזמה, לחסום אותה מדפנות ורכיבים של הכור, אבל כורי היתוך בכל זאת ידרשו חומרים שיכולים להתמודד עם חום קיצוני והפצצות על ידי נויטרונים המשתחררים כאשר איזוטופי מימן הופכים להליום.
כדי לבדוק חומרים פוטנציאליים, מדענים צריכים לייצר תנאים דומים לתגובת היתוך.
"יש צורך חמור מאוד במקור נויטרונים בעל אב טיפוס היתוך כדי להיות מסוגל לאסוף את נתוני החומרים, שיכולים לקחת שנים רבות של חשיפה", אמר סקוט הסו, מתאם ההיתוך הראשי של DOE. בעוד מקור הנייטרונים נמצא בפיתוח, הוא הוסיף, למידת מכונה ובדיקות חומרים יכולים לעזור לצמצם את מספר החומרים המועמדים.
יש גם פוטנציאל להימנע מחומרים על ידי שימוש ב"עיצובי קיר ושמיכה ראשונים טרנספורמטיביים באמת, שבהם אולי אפילו אין לך חומר מוצק מול הפלזמה, וזה כמעט עוקף את סוגיית החומרים", אמר הסו. "ואנחנו צריכים להשאיר את הרעיונות האלה על השולחן."
2 מגדל טריטיום
העיצובים הנפוצים ביותר של כורי היתוך משתמשים בשני איזוטופים של מימן - דאוטריום (2ח) וטריטיום (3ח) - כדלק.
"אם אנחנו הולכים להשתמש במחזור דלק דאוטריום-טריטיום, נצטרך לחלץ את החום ולהתרבות טריטיום", אמר ריצ'רד האוורילוק, יועץ טכני בכיר במשרד המדע של DOE ויו"ר דו"ח NASEM לשנת 2021 .
"אתגר מיוחד הוא הצורך לסגור בצורה בטוחה ויעילה את מחזור הדלק", נכתב בדו"ח זה, "אשר עבור תכנוני היתוך דוטריום-טריטיום כרוך בפיתוח של שמיכות להתרבות ולהפקת טריטיום, כמו גם תדלוק, מיצוי, כליאה, מיצוי והפרדת טריטיום בכמויות משמעותיות".
3 מערכת פליטה
חלק מהחום הבלתי נתפס המופק בתגובת היתוך ישמש לייצור חשמל, אך ראשית יש לנהל אותו, ומאוורר המטבח הסטנדרטי שלך לא יצליח.
"תוכנית מחקר מלאה תדרוש מתקני בדיקה המייצרים סביבות הדומות יותר ויותר לתחנת כוח היתוך כדי להעריך את הטיפול בפליטת הכוח הרלוונטית לכור בסביבת נויטרונים ההיתוך", נכתב בדו"ח NASEM.
4 לייזרים יעילים יותר
מתקן ההצתה הלאומי של DOE (NIF) חגג בדצמבר הישג מבוקש כאשר הוא עורר תגובת היתוך ששחררה יותר אנרגיה (3.15 מגה-ג'אול) מהקרני הלייזר שהצית אותו (2.05 מגה-ג'אול). אבל נדרשו 300 מגה ג'ול כדי להפעיל את הלייזר.
בסופו של דבר, לייזרים כאלה יופעלו, לאחר ההפעלה שלהם, על ידי חשמל מכור ההיתוך. אבל לייזרים יעילים יותר פירושם כורים יעילים יותר, ומשאירים יותר כוח למשתמש או לרשת.
5 חזרה
לא מספיק שהלייזר יהיה יעיל. זה גם צריך לפעול פחות כמו מוסקט ויותר כמו מקלע.
"התוצאה הנפלאה ב-NIF", אמר האוריק, "הגענו לנקודה הזו על ידי ביצוע כמה זריקות בשנה. אתה צריך להיות מסוגל להגיע לנקודה שבה אתה עושה כמה יריות בשנייה, או זריקה בשנייה, אז זה גם קצב החזרות שאנחנו צריכים לשלוט בו".
זה מגדיל את קצב החזרות על כל שלב בתהליך, החל מקפסולת הדלק. לפי כתב העת מדע, "צריך לייצר, למלא, למקם, לפוצץ ולפנות מיליון קפסולות ביום - אתגר הנדסי ענק".
מקור: https://www.forbes.com/sites/jeffmcmahon/2023/02/20/top-5-side-hustles-for-the-fusion-industry/