Rješavanje Svih Problema S Windows I Drugih Programa

MIT uzima stranicu od Tonyja Starka, rubovima bliže ARC fuzijskom reaktoru (+video)

Posljednjih 20 godina, MIT -ovi Centar za znanost i fuziju plazme (PSFC) eksperimentira s nuklearnom fuzijom kroz najmanju svjetsku nuklearnu fuzijsku napravu tipa tokamaka (u obliku krafne)- Alcator C-Mod .

Cilj? Za proizvodnju najmanjeg fuzijskog reaktora na svijetu-onog koji fuziju reakcije u obliku krafne razbija u radijus od 3,3 metra-od kojih bi tri mogla napajati grad veličine Bostona.



Istraživači MIT -a približavaju se svom cilju, unatoč nedavnom smanjenju saveznog financiranja koje bi moglo usporiti njihov napredak.



Lekcije koje su već naučene iz MIT-ovog manjeg fuzijskog uređaja Alcator C-Mod omogućile su istraživačima, uključujući kandidata za doktorat MIT-a Brandona Sorboma i direktora PSFC-a Dennisa Whytea, da razviju konceptualni ARC (pristupačan, robustan, kompaktan) reaktor.

'Željeli smo proizvesti nešto što bi moglo proizvesti snagu, ali biti što je moguće manje', rekao je Sorbom.



Radni fuzijski reaktor ARC koristio bi snagu od 50 megavata (MW) za proizvodnju 500 MW fuzijske snage, od čega bi se 200 MW moglo isporučiti u mrežu. To je dovoljno za opskrbu 200.000 ljudi električnom energijom.

S

Pogled u MIT-ov C-Mod, radijusa samo 0,68 metara-najmanji fuzijski reaktor s najjačim magnetskim poljem na svijetu.

Iako su tri druga fuzijska uređaja otprilike iste veličine kao ARC izgrađena u posljednjih 35 godina, nisu proizveli ni blizu njegove snage. Ono što izdvaja MIT -ov reaktor je njegova tehnologija supravodiča, koja bi mu omogućila stvaranje 50 puta veće snage od one koju zapravo crpi. (MFC -ov PSFC prošle godine objavio rad o prototipu ARC reaktora u recenziranom časopisu ScienceDirect .)



Snažni magneti reaktora ARC modularni su, što znači da se mogu lako ukloniti, a središnja vakuumska posuda u kojoj dolazi do fuzijske reakcije može se brzo zamijeniti; osim dopuštanja nadogradnje, uklonjiva posuda znači da se jedan uređaj može koristiti za testiranje mnogih dizajna vakuumskih posuda.

Fuzijski reaktori rade pregrijavanjem vodikovog plina u vakuumu, spajanjem atoma vodika tvore helij. Baš kao i kod cijepanja atoma u današnjim fisijskim nuklearnim reaktorima, fuzija oslobađa energiju. Izazov s fuzijom bio je ograničavanje plazme (električno nabijenog plina) uz zagrijavanje mikrovalnom pećnicom na temperature toplije od Sunca.

najbolja besplatna aplikacija za skeniranje posjetnica

Održiva energija

Rezultat uspješne izgradnje ARC reaktora bio bi bogat izvor čiste i pouzdane energije, jer je potrebno gorivo - izotopi vodika - u neograničenoj opskrbi na Zemlji.

'Ono što smo učinili je uspostava znanstvene osnove ... jer je zapravo pokazano da postoji održiv put u znanosti o zadržavanju ove plazme za stvaranje neto fuzijske energije', rekao je Whyte.

Današnje fuzijsko istraživanje nalazi se na pragu istraživanja 'goruće plazme', kroz koju se toplina iz fuzijske reakcije ograničava unutar plazme dovoljno učinkovito da reakcija može trajati dugo vremena.

S

Pogled na vanjski dio MIT-ovog uređaja za nuklearnu fuziju C-Mod. Projekt C-Mod otvorio je put konceptualnom ARC reaktoru.

Normalno, plin kao što je vodik sastoji se od neutralnih molekula koje poskakuju uokolo. Međutim, kada pregrijete plin, elektroni se odvajaju od jezgri stvarajući juhu od nabijenih čestica koje zveckaju velikom brzinom. Magnetsko polje tada može pritisnuti te nabijene čestice u kondenzirani oblik, prisiljavajući ih da se spoje.

Četrdesetogodišnja zagonetka fuzijske snage je ta da nitko nije uspio stvoriti fuzijski reaktor koji daje više energije nego što je potrebno za rad. Drugim riječima, za održavanje plazme vrućom i stvaranje fuzijske snage potrebno je više snage od one koju proizvodi.

Europski radni reaktor tokamak pod imenom JET , drži svjetski rekord u stvaranju energije; proizvodi 16 MW fuzijske snage, ali za rad je potrebno 24 MW električne energije.

Istraživači MIT -a, međutim, vjeruju da imaju odgovor na problem neto energije i da će biti dostupan u relativno sićušnom pakiranju u usporedbi s današnjim elektranama za nuklearnu fisiju. Time što reaktor postaje manji, njegova izgradnja postaje i jeftinija. Nadalje, ARC bi bio modularni, što bi omogućilo uklanjanje mnogih njegovih dijelova radi popravaka nadogradnji, nešto što prethodno nije postignuto.

Ono što razlikuje MIT -ov fuzijski uređaj

Ono što je sam MIT učinio jest stvoriti najjače magnetsko polje na svijetu za reaktor njegove veličine. Što je magnetsko polje veće, veća je fuzijska reakcija i veća je proizvedena snaga.

što prenijeti na novo računalo

'Vrlo smo uvjereni da ćemo moći pokazati da ovaj medij može proizvesti više energije fuzije nego što je potrebno da bi bio vruć', rekao je Whyte.

MIT Centar za znanost i fuziju plazme

Pregled predloženog ARC reaktora u odsjeku. Zahvaljujući snažnoj novoj magnetskoj tehnologiji, mnogo manji, jeftiniji ARC reaktor isporučio bi istu izlaznu snagu kao mnogo veći reaktor.

Fuzijski reaktori imali bi nekoliko prednosti u odnosu na današnje nuklearne reaktore s cijepanjem. Prvo, fuzijski bi reaktori proizvodili malo radioaktivnog otpada. Fuzijski reaktori s fuzijskim neutronima proizvode takozvane 'produkte aktivacije'.

Mala količina proizvedenih radioaktivnih izotopa kratkog je vijeka, s poluživotom koji traje desetke godina u odnosu na tisuće godina iz otpadnih tvari fisije, rekao je Sorbom.

Reaktori bi također trošili manje energije za rad od reaktora fisije.

Dok MIT-ov trenutni Alcator C-Mod ne proizvodi električnu energiju, on pokazuje učinke magnetskog polja zadržavanja na pregrijanu plazmu, a po vrućini govorimo o 100 milijuna stupnjeva celzijusa. Za usporedbu, naše je Sunce prohladnih 27 milijuna stupnjeva celzijusa.

Daleko od opasnosti, plazma od 100 milijuna stupnjeva trenutačno se hladi i vraća plinovito stanje kada dotakne unutarnje strane reaktora. Zato je potrebno snažno magnetsko polje zadržavanja.

Baš kao i nuklearni reaktor s fisijom, fuzijski bi reaktor u biti bio parni stroj. Toplina iz reakcije kontrolirane fuzije koristi se za okretanje parne turbine koja, pak, pokreće električne generatore.

MIT-ov trenutni fuzijski uređaj C-Mod koristi obilno deuterij kao svoje plazma gorivo. Deuterij je izotop vodika koji nije radioaktivan i može se izvaditi iz morske vode.

Međutim, za stvaranje idejnog ARC reaktora potreban je drugi izotop vodika: tricij. To je zato što je brzina spajanja izotopa deuterij-deuterij oko 200 puta manja od brzine spajanja izotopa deuterij-tricij.

Tricij, iako radioaktivan, ima samo vrijeme poluraspada od oko 10 godina. Iako se tricij ne javlja prirodno, može se stvoriti bombardiranjem litija neutronima. Zbog toga se lako može proizvesti kao održivi izvor goriva.

Kod fuzijskih reaktora manji su bolji

Iako se reaktor MIT -a možda neće prikladno uklopiti Prsa Tonyja Starka (da je film uostalom), to bi bio najmanji fuzijski reaktor s najmoćnijom magnetskom komorom na svijetu. To bi proizvelo moć osam Tesla ili oko dva aparata za magnetsku rezonancu.

Za usporedbu, u južnoj Francuskoj sedam je država (uključujući SAD) surađivalo u izgradnji najvećeg fuzijskog reaktora na svijetu, Međunarodni termonuklearni eksperimentalni reaktor (ITER) Tokamak . Fuzijska komora ITER ima radijus fuzije 6,5 metara, a njezini supravodljivi magneti proizvodili bi 11,8 tesla sile.

Međutim, reaktor ITER je dvostruko veći od ARC -a i teži 3.400 tona - 16 puta teži od bilo koje prethodno proizvedene fuzijske posude. Reaktor u obliku slova D bit će veličine između 11 i 17 metara i ima radijus plazme tokamaka od 6,2 metra, gotovo dvostruko veći od radijusa ARC-a od 3,3 metra.

Koncept projekta ITER započeo je 1985. godine, a izgradnja je započela 2013. Ima procijenjenu cijenu između 14 i 20 milijardi dolara. Whyte, međutim, vjeruje da će ITER na kraju biti znatno skuplji, od 40 do 50 milijardi dolara, na temelju 'činjenice da je doprinos SAD -a' 4 do 5 milijardi dolara, 'a mi smo 9% partnera.'

Osim toga, ITER-ov raspored dovršetka je 2020., a potpuni pokusi fuzije deuterij-tricij počinju 2027. godine.

Kada se završi, očekuje se da će ITER biti prvi fuzijski reaktor koji će generirati neto energiju, ali ta energija neće proizvoditi električnu energiju; jednostavno će pripremiti put za reaktor koji može.

Predviđa se da će MIT -ov ARC reaktor koštati 4 do 5 milijardi dolara, a mogao bi biti dovršen za četiri do pet godina, rekao je Sorbom.

ured 2010 vs ured 365

Razlog zbog kojeg bi ARC mogao biti dovršen prije i za jednu desetinu cijene ITER-a je njegova veličina i upotreba novih supravodiča visokog polja koji rade na višim temperaturama od tipičnih supravodiča.

Tipično, fuzijski reaktori koriste super-vodiče niske temperature kao magnetske zavojnice. Zavojnice se moraju ohladiti na oko 4 stupnja Kelvina, odnosno minus 452 stupnja Fahrenheita, da bi funkcionirale. MIT-ov uređaj za fuziju tokamaka koristi 'visokotemperaturnu' rijetku zemljinu barij-bakrenu oksid (REBCO) supravodljivu traku za svoje magnetske zavojnice, što je daleko jeftinije i učinkovitije. Naravno, 'visoka temperatura' je relativna: REBCO zavojnice rade na 100 stupnjeva Kelvina, odnosno oko minus 280 stupnjeva Fahrenheita, ali to je dovoljno toplo da se kao rashladno sredstvo može koristiti obilni tekući dušik.

Lucas Mearian

U lijevoj ruci Brandon Sorbom drži supravodljivu vrpcu s rijetkim zemnim barij-oksidnim oksidom (REBCO) koja se koristi u magnetskim zavojnicama fuzijskog reaktora. U desnoj ruci mu je tipični bakreni električni kabel. Korištenje nove super provodljive trake snižava troškove i omogućuje MIT -u da koristi dosta tekućeg dušika kao rashladno sredstvo.

'Tehnologija koja omogućuje smanjenje veličine fuzijskog uređaja je ova nova supervodljiva tehnologija', rekao je Sorbom. 'Dok su [REBCO] supravodiči prisutni u laboratorijima od kasnih 1980 -ih, u posljednjih pet -ak godina tvrtke su komercijalizirale te stvari u vrpce za velike projekte poput ovoga.'

Osim veličine i cijene, traka REBCO također može povećati snagu fuzije 10 puta u usporedbi sa standardnom tehnologijom supravodiča.

Prije nego što se MIT -ov ARC može izgraditi, međutim, istraživači moraju prvo dokazati da mogu održati fuzijsku reakciju. Trenutno, MIT-ov reaktor C-Mod radi samo nekoliko sekundi svaki put kad se uključi. Zapravo, potrebno je toliko energije da MIT mora koristiti međuspremnik kako bi pohranio dovoljno električne energije za rad, a da ne zamrači grad Cambridge. S radijusom plazme od samo 0,68 metara, C-Mod je daleko manji nego što bi čak bio i ARC reaktor

Dakle, prije nego što izgradi ARC reaktor, sljedeći MIT -ov fuzijski uređaj MIT -a - napredni preusmjerivač i RF tokamak eksperiment (ADX)-testirat će se različita sredstva za učinkovito podnošenje temperatura sličnih Suncu bez umanjivanja performansi plazme.

Nakon postizanja održivih performansi, ARC će utvrditi je li moguća proizvodnja neto energije. Posljednja prepreka prije nego što fuzijski reaktori mogu opskrbiti električnom energijom mrežu je prijenos topline na generator.

Federalci su smanjili financiranje

MIT-ov reaktor tokamak C-Mod jedno je od tri velika postrojenja za istraživanje fuzije u SAD-u, zajedno s DIII-D u General Atomics i Nacionalna nadogradnja eksperimenta sferičnog Torusa (NSTX-U) u Laboratoriju za fiziku plazme u Princetonu.

IPP, Wolfgang Filser

Istraživač radi u eksperimentalnom nuklearnom fuzijskom reaktoru Wendelstein 7-X (W7-X) koji je sagradio Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) u njemačkom Greifswaldu u Njemačkoj. Reaktor, dovršen u listopadu 2015., najveći je do sada.

Ulažući ključeve u svoje napore, MIT je ranije ove godine saznao da se financiranje njegovog fuzijskog reaktora pri Ministarstvu energije (DOE) bliži kraju. Odluka o zatvaranju Alcator C-Moda potaknuta je proračunskim ograničenjima, kaže Edmund Synakowski, pomoćni direktor znanosti za znanosti o fuzijskoj energiji (FES) pri DOE.

U sadašnjem proračunu Kongres je osigurao 18 milijuna dolara za MIT-ov C-Mod, koji će podržati najmanje pet tjedana rada u posljednjoj godini i pokriti troškove povezane s gašenjem postrojenja, rekao je Synakowski u odgovoru e-poštom Računalni svijet . (Istraživači se nadaju da će pronaći druge izvore financiranja kako bi nadoknadili gubitak.)

PSFC ima oko 50 doktoranda koji rade na razvoju energije fuzije. Prethodni studenti napustili su MIT kako bi osnovali vlastite tvrtke ili započeli razvoj akademskih projekata izvan MIT -a.

Osiguravanje da znanstvenici i studenti s MIT-a mogu prijeći u suradnju u drugim istraživačkim ustanovama za fuzijsku energiju u Sjedinjenim Državama koje financira DOE-posebno u dva primarna objekta: DIII-D u General Atomics u San Diegu i NSTX-U u Princeton Plasma Physics Laboratorij - bio je 'jedna od glavnih briga', rekao je Synakowski.

Tijekom protekle fiskalne godine, FES je radio s MIT-om na uspostavljanju novog petogodišnjeg ugovora o suradnji, počevši od 1. rujna 2015., kako bi svojim znanstvenicima omogućio prijelaz na suradnju koju financira FES.

Whyte, međutim, vjeruje da je obećanje fuzijske energije previše važno da bi se istraživanja povukla.

'Fuzija je previše važna da bi postojao samo jedan put do nje', rekao je Whyte. 'Moj moto je manji i prije. Ako možemo [stvoriti] tehnologiju koja nam omogućuje pristup manjim uređajima i izradu različitih njih ..., to nam omogućuje da dođemo do mjesta gdje imamo više mogućnosti na stolu za brži razvoj fuzije Vremenska skala.'

I, rekao je Whyte, znanstvena osnova za male fuzijske reaktore ima osnovana je na MIT -u.

'Učinili smo to unatoč činjenici da imamo najmanji od velikih eksperimenata na svijetu. Zapravo imamo rekord u postizanju tlaka ove plazme. Pritisak je jedna od temeljnih prepreka koje morate prevladati ', rekao je Whyte. 'Jako smo uzbuđeni zbog ovoga.'

virus akamaitechnologies