Fusión general

Hoy hablaré sobre un proyecto alternativo para crear un reactor de fusión termonuclear controlado, que personalmente me gusta por su absoluta diferencia de ingeniería con respecto a cualquier cosa. Estamos hablando de la startup canadiense General Fusion , que ha existido durante más de 10 años y ha recaudado alrededor de $ 100 millones para su desarrollo durante este tiempo.



Cofundadores de Doug Richardson (izquierda) y Michel Laberge (derecha) en el contexto de un inyector de plasma para su automóvil.

Ahora escuche qué idea puede recaudar tanto dinero. En el reactor esférico GF, cientos de potentes martillos de vapor colocados alrededor del perímetro golpearán sincrónicamente una "gota" giratoria de plomo fundido de tres metros para formar una onda esférica convergente. En el centro de la gota, queda un canal vertical en el que se inyectan vórtices de plasma de la mezcla de deuterio-tritio. La operación calculada con precisión del sistema conducirá a una compresión exactamente en el centro de la formación de plasma por la pared de metal líquido y se producirá una reacción termonuclear, durante la cual se liberará el equivalente de explosión de varios cientos de kilogramos de TNT.


Una esfera experimental con 14 martillos de vapor, en la que se probó el principio de la formación de una onda de choque convergente.


La imagen de diseño del reactor de potencia en este principio y la secuencia de su funcionamiento.

El colapso de la carcasa de metal líquido alrededor de los vórtices de plasma se consideró como un impulsor de la reacción termonuclear en los años 70, en la instalación conceptual de LINUS. Sin embargo, los años 70 ... 80 - fue el momento de la próxima victoria de los tokamaks, las primeras instalaciones que alcanzaron la manifestación de reacciones termonucleares. Las manos no llegaron a LINUS.


El concepto original de LINUS, 1979

Pero en los años 90, cuando comenzó la decepción con tokamaks y trampas magnéticas en general, dos ramas alternativas de instalaciones termonucleares basadas en síntesis inercial ("fusión termonuclear láser") y la idea menos conocida de comprimir plasma magnetizado (en esta dirección, por ejemplo). este grupo de proyectos, incluidos los conocidosMagLIF , varias instalaciones pinch, etc.) se están desarrollando. Al mismo tiempo, si la síntesis inercial obtiene rápidamente el apoyo de los militares (es decir, las condiciones en el objetivo son cercanas a las de las armas termonucleares), entonces la compresión del plasma magnetizado (FFP) se convierte en una meca para las nuevas empresas. Los más famosos son Tri Alpha Energy, Helion Energy y quizás General Fusion.


Trabajo de un inyector de plasma. Se puede ver que incluso antes de la compresión final con metal líquido, el plasma se comprime varias veces, elevando la temperatura a 2 millones de grados y la densidad al 0.06% de la requerida para una reacción termonuclear.

La instalación de General Fusion está planificada como un pulso: una microexplosión termonuclear cada 2 segundos. Una gran ventaja en comparación con otras instalaciones pulsadas es la ausencia de elementos consumibles (holraums, revestimientos, cartuchos, etc.): solo se necesita plasma y una caída de plomo. Cada explosión producirá 720 megajulios de calor, que serán absorbidos por el metal líquido y transferidos al generador de vapor a través de un intercambiador de calor.


Imagen de diseño de un reactor de potencia. Elementos azules: potencia de alto voltaje de los inyectores de plasma.

Parte del vapor funcionará como un martillo impulsor de vapor, y parte generará 65 megavatios de electricidad en un turbogenerador. Por supuesto, en esta configuración, también necesitaremos un sistema bastante sofisticado para la alimentación de alto voltaje de los descargadores de plasma, la purificación del plomo y la propagación del tritio (GF cree que esto se puede hacer mezclando litio en plomo líquido. Al absorber los neutrones termonucleares se desmoronará en helio y tritio), pero antes que nada Esto todavía necesita sobrevivir. En general, si el momento clave - ignición termonuclear - se realiza, en comparación con otros conceptos de reactores de fusión, esto será un gran avance en términos de simplicidad y bajo costo.


La instalación actual de GF con un bucle de metal líquido, en el que en 2013 obtuvo implosiones esféricas de la calidad deseada.

Sin embargo, el problema clave en toda esta dirección, y la máquina GF en particular, es el desarrollo de inestabilidades que no permiten que la energía se concentre en los valores deseados, sino que la dispersan inútilmente. Cualquier asimetría e inexactitud en la compresión conducirá al hecho de que una salida de energía positiva de este monstruo Steampunk no funcionará. Este problema de una forma u otra en este momento ha enterrado con éxito más de una docena de conceptos. Sin embargo, la creación de Michael Laberger pasó por muchas pruebas en las primeras etapas del modelo, con debates abiertos por la comunidad científica sobre los resultados. Fue este enfoque el que nos permitió atraer a muchos inversores serios (incluido el fundador de Amazon.com Jeff Bezos).


Instale un inyector de plasma para las pruebas.

Hasta ahora, GF está lleno de optimismo, aunque a pesar de la creación exitosa de prototipos de tamaño completo de todos los elementos de la máquina (martillos de vapor, esferas con plomo líquido, pararrayos - generadores de vórtice de plasma) e incluso la máquina en sí durante dos años no han mostrado ningún resultado, lo que probablemente indica que, como docenas de otros conceptos en este campo, GF encontró grandes dificultades en el camino de la concentración de energía.

Source: https://habr.com/ru/post/es382695/