الانصهار العام

اليوم سأتحدث عن مشروع بديل واحد لإنشاء مفاعل انصهار نووي حراري متحكم فيه ، والذي أحبه شخصيًا بسبب اختلافه الهندسي المطلق مع أي شيء. نحن نتحدث عن الشركة الناشئة الكندية جنرال فيوجن ، والتي كانت موجودة منذ أكثر من 10 سنوات وقد جمعت حوالي 100 مليون دولار لتطويرها خلال هذا الوقت.



مؤسسا دوغ ريتشاردسون (يسار) وميشيل لابرج (يمين) على خلفية حاقن البلازما لسيارته.

استمع الآن إلى أي فكرة يمكنك جمع الكثير من المال. في المفاعل الكروي GF ، ستضرب المئات من المطارق البخارية القوية الموضوعة حول المحيط بشكل متزامن "قطرة" دوارة بثلاثة أمتار من الرصاص المنصهر لتكوين موجة كروية متقاربة. في وسط القطرة ، لا تزال هناك قناة رأسية يتم فيها حقن دوامات البلازما من خليط الديوتريوم والتريتيوم. سيؤدي التشغيل المحسوب بدقة للنظام إلى الضغط بالضبط في وسط تكوين البلازما بواسطة جدار المعدن السائل وسيحدث تفاعل نووي حراري ، يتم خلاله إطلاق ما يعادل عدة مئات من الكيلوغرامات من مادة TNT.


مجال تجريبي مع 14 مطرقة بخارية ، تم اختبار مبدأ تكوين موجة الصدمة المتقاربة.


صورة تصميم مفاعل الطاقة على هذا المبدأ وتسلسل تشغيله.

تم اعتبار غلاف المعدن السائل المنهار حول دوامات البلازما كمحرك للتفاعل النووي الحراري في السبعينيات ، في التركيب المفاهيمي لـ LINUS. ومع ذلك ، فإن السبعينيات ... الثمانينيات - كان وقت الانتصار القادم لتوكاماكس ، أول المنشآت التي وصلت إلى مظهر التفاعلات النووية الحرارية. لم تصل اليدين إلى LINUS.


مفهوم لينوس الأصلي ، 1979

ولكن في التسعينات ، عندما بدأت خيبة الأمل مع التوكاماك والفخاخ المغناطيسية بشكل عام ، فرعين بديلين للتركيبات النووية الحرارية القائمة على التوليف بالقصور الذاتي ("الانصهار النووي الحراري بالليزر") والفكرة الأقل شهرة لضغط البلازما الممغنطة (في هذا الاتجاه ، على سبيل المثال هذه المجموعة من المشاريع ، بما في ذلك المعروفةيتم تطوير MagLIF ، ومنشآت التثبيت المختلفة ، وما إلى ذلك). في الوقت نفسه ، إذا حصل التوليف بالقصور الذاتي بسرعة على دعم الجيش ، (أي أن الظروف في الهدف قريبة من تلك الأسلحة النووية الحرارية) ، فإن ضغط البلازما الممغنطة (FFP أبعد) يصبح مكة المكرمة للشركات الناشئة. وأشهرها هي Tri Alpha Energy و Helion Energy وربما General Fusion.


عمل حاقن البلازما. يمكن ملاحظة أنه حتى قبل الضغط النهائي بالمعدن السائل ، يتم ضغط البلازما عدة مرات ، مما يرفع درجة الحرارة إلى 2 مليون درجة والكثافة إلى 0.06٪ من المطلوب للتفاعل النووي الحراري.

يتم التخطيط للتركيب العام للانصهار على شكل نبض - انفجار دقيق نووي حراري كل ثانيتين. ميزة كبيرة مقارنة بتركيبات النبض الأخرى هي عدم وجود عناصر قابلة للاستهلاك (holraums ، بطانات ، خراطيش ، وما إلى ذلك) - تحتاج فقط إلى البلازما وإسقاط الرصاص. كل انفجار سينتج 720 ميغا جول من الحرارة ، والتي سيتم امتصاصها بواسطة المعدن السائل ونقلها إلى مولد البخار من خلال مبادل حراري.


صورة تصميمية لمفاعل طاقة. العناصر الزرقاء - قوة عالية الجهد لحاقنات البلازما.

سيعمل جزء من البخار كسائق مطرقة بخارية ، وجزء آخر سيولد 65 ميجاوات من الكهرباء على مولد توربيني. بالطبع ، في هذا الإعداد ، سنحتاج أيضًا إلى نظام معقد إلى حد ما للتغذية عالية الجهد لأجهزة تفريغ البلازما ، وتنقية الرصاص ، وانتشار التريتيوم (يعتقد GF أن هذا يمكن القيام به عن طريق خلط الليثيوم في الرصاص السائل. هذا لا يزال بحاجة إلى البقاء. بشكل عام ، إذا تم تحقيق اللحظة الرئيسية - الاشتعال النووي الحراري - مقارنة بالمفاهيم الأخرى لمفاعلات الاندماج ، فسيكون هذا اختراقًا من حيث البساطة والرخص.


التثبيت GF الحالي مع حلقة معدنية سائلة ، والتي حصلت في عام 2013 على انفجارات كروية بالجودة المطلوبة.

ومع ذلك ، فإن المشكلة الرئيسية في كل هذا الاتجاه ، وآلة GF على وجه الخصوص ، هي تطوير عدم الاستقرار الذي لا يسمح بتركيز الطاقة على القيم المطلوبة ، ولكن تبعثرها حولها بلا فائدة. أي عدم تماثل وعدم دقة في الضغط سيؤدي إلى حقيقة أن الناتج الإيجابي للطاقة من وحش Steampunk لن يعمل. نجحت هذه المشكلة بشكل أو بآخر في الوقت الحاضر في دفن أكثر من اثني عشر مفاهيم. ومع ذلك ، فإن من بنات أفكار مايكل لابيرغر قد خضع للعديد من الاختبارات في المراحل النموذجية المبكرة ، مع مناقشات مفتوحة من قبل المجتمع العلمي للنتائج. كان هذا النهج هو الذي سمح لنا بجذب العديد من المستثمرين الجادين (بما في ذلك مؤسس Amazon.com جيف بيزوس).


قم بإعداد حاقن البلازما للاختبارات.

حتى الآن ، GF مليء بالتفاؤل ، على الرغم من النجاح في إنشاء نماذج أولية بالحجم الكامل لجميع عناصر الجهاز (المطارق البخارية ، الكريات ذات الرصاص السائل ، الموانع - مولدات دوامة البلازما) وحتى الآلة نفسها لمدة عامين لم تظهر أي نتائج ، والتي تشير على الأرجح أنه ، مثل عشرات المفاهيم الأخرى في هذا المجال ، واجه GF صعوبات كبيرة في طريق تركيز الطاقة.

Source: https://habr.com/ru/post/ar382695/