Fusion générale

Aujourd'hui, je vais parler d'un projet alternatif pour la création d'un réacteur à fusion thermonucléaire contrôlée, que j'aime personnellement pour sa dissemblance technique absolue avec quoi que ce soit. Nous parlons de la startup canadienne General Fusion , qui existe depuis plus de 10 ans et a recueilli environ 100 millions de dollars pour son développement pendant cette période.



Co-fondateurs de Doug Richardson (à gauche) et Michel Laberge (à droite) dans le contexte d'un injecteur de plasma pour sa voiture.

Écoutez maintenant quelle idée vous pouvez collecter autant d'argent. Dans le réacteur sphérique GF, des centaines de puissants marteaux à vapeur placés autour du périmètre frapperont de manière synchrone une «goutte» rotative de trois mètres de plomb fondu pour former une onde sphérique convergente. Au centre de la gouttelette, il reste un canal vertical dans lequel des tourbillons de plasma sont injectés à partir du mélange deutérium-tritium. Le fonctionnement calculé avec précision du système entraînera une compression exactement au centre de la formation de plasma par la paroi métallique liquide et une réaction thermonucléaire se produira, au cours de laquelle l'équivalent d'explosion de plusieurs centaines de kilogrammes de TNT sera libéré.


Une sphère expérimentale avec 14 marteaux à vapeur, sur laquelle le principe de la formation d'une onde de choc convergente a été testé.


L'image de conception du réacteur de puissance sur ce principe et la séquence de son fonctionnement.

L'enveloppe de métal liquide qui s'effondre autour des tourbillons de plasma a été considérée comme un moteur de la réaction thermonucléaire dans les années 70, dans l'installation conceptuelle de LINUS. Cependant, les années 70 ... 80 - c'était le moment de la victoire prochaine des tokamaks, les premières installations qui ont atteint la manifestation de réactions thermonucléaires. Les mains n'ont pas atteint LINUS.


Le concept original de LINUS, 1979

Mais dans les années 90, lorsque la déception a commencé avec les tokamaks et les pièges magnétiques en général, deux branches alternatives des installations thermonucléaires basées sur la synthèse inertielle («fusion thermonucléaire au laser») et l'idée moins connue de compression du plasma magnétisé (dans cette direction, par exemple) ce groupe de projets, y compris le célèbreMagLIF , diverses installations de pincement, etc.) sont en cours de développement. Dans le même temps, si la synthèse inertielle obtient rapidement le soutien des militaires (c'est-à-dire que les conditions dans la cible sont proches de celles des armes thermonucléaires), alors la compression du plasma magnétisé (FFP plus loin) devient un haut lieu des startups. Les plus célèbres d'entre eux sont Tri Alpha Energy, Helion Energy et peut-être General Fusion.


Travail d'un injecteur de plasma. On peut voir que même avant la compression finale avec du métal liquide, le plasma est compressé plusieurs fois, élevant la température à 2 millions de degrés et la densité à 0,06% de celle requise pour une réaction thermonucléaire.

L'installation de General Fusion est conçue comme une impulsion - une microexplosion thermonucléaire toutes les 2 secondes. Un gros avantage par rapport aux autres installations à impulsions est l'absence d'éléments consommables (holraums, liners, cartouches, etc.) - vous n'avez besoin que de plasma et d'une goutte de plomb. Chaque explosion produira 720 mégajoules de chaleur, qui seront absorbées par le métal liquide et transférées au générateur de vapeur via un échangeur de chaleur.


Image de conception d'un réacteur de puissance. Éléments bleus - puissance haute tension des injecteurs à plasma.

Une partie de la vapeur fonctionnera comme un conducteur de marteau à vapeur et une autre générera 65 mégawatts d'électricité sur un turbogénérateur. Bien sûr, dans cette configuration, nous aurons également besoin d'un système assez sophistiqué pour l'alimentation à haute tension des déchargeurs de plasma, la purification du plomb et la propagation du tritium (GF pense que cela peut être fait en mélangeant le lithium au plomb liquide. En absorbant les neutrons thermonucléaires, il se séparera en hélium et en tritium), mais tout d'abord cela doit encore survivre. En général, si le moment clé - l'allumage thermonucléaire - est réalisé, par rapport à d'autres concepts de réacteurs à fusion, ce sera une percée en termes de simplicité et de bon marché.


L'installation GF actuelle avec une boucle en métal liquide, sur laquelle en 2013 a obtenu des implosions sphériques de la qualité souhaitée.

Cependant, le problème clé dans toute cette direction, et la machine GF en particulier, est le développement d'instabilités qui ne permettent pas de concentrer l'énergie aux valeurs souhaitées, mais de la disperser inutilement. Toute asymétrie et inexactitude dans la compression entraînera le fait qu'une sortie positive d'énergie de ce monstre Steampunk ne fonctionnera pas. Ce problème sous une forme ou une autre à l'heure actuelle a réussi à enfouir plus d'une douzaine de concepts. Néanmoins, l'idée originale de Michael Laberger a subi de nombreux tests aux premiers stades du modèle, avec des discussions ouvertes par la communauté scientifique des résultats. C'est cette approche qui nous a permis d'attirer de nombreux investisseurs sérieux (dont le fondateur d'Amazon.com, Jeff Bezos).


Mettre en place un injecteur de plasma pour les tests.

Jusqu'à présent, GF est plein d'optimisme, bien qu'en dépit de la création réussie de prototypes en taille réelle de tous les éléments de la machine (marteaux à vapeur, sphères au plomb liquide, parafoudres - générateurs de vortex plasma) et même de la machine elle-même pendant deux ans, ils n'ont montré aucun résultat, ce qui indique très probablement que, comme des dizaines d'autres concepts dans ce domaine, GF a rencontré de grandes difficultés en termes de concentration d'énergie.

Source: https://habr.com/ru/post/fr382695/