Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Helion Energy osiąga kamień milowy w zakresie fuzji energetycznej

ghost666 21 Jul 2021 13:01 1806 6
  • Helion Energy osiąga kamień milowy w zakresie fuzji energetycznej
    Schemat blokowy systemu Helion
    Firma Helion Energy z w USA poinformowała, że ​​jej szósty prototyp generatora termojądrowego przekroczył temperaturę 100 milionów stopni Celsjusza w swoim wnętrzu. Prototyp o nazwie Trenta przeszedł 16-miesięczną serię testów niezawodności i trwałości kluczowych elementów.

    Osiągnięta temperatura, to poziom w której mógłby działać reaktor komercyjny, jak wskazuje firma. Tymczasem testy wytrzymałościowe potwierdzają niezawodność systemu. Osiągnięcia te dają firmie pewność dalszego rozwoju unikalnego, bezzapłonowego urządzenia do syntezy impulsowej. Przedstawiciel Helion Energy powiedział, że kluczem do podejścia Heliona jest wydajność inżynierii. "Bezpośrednio przekształcamy energię syntezy jądrowej w energię elektryczną, co oznacza, że ​​nie potrzebujemy 'zapłonu' i możemy wytwarzać energię elektryczną przy znacznie niższych wartościach energii netto [Q]. Obecnie nasze wyzwania to przede wszystkim wyzwania inżynieryjne, a nie naukowe". Helion Energy wykorzystuje pulsacyjny system syntezy jądrowej, dzięki czemu urządzenie termojądrowe jest małe i umożliwia elastyczną produkcję energii elektrycznej. Wykorzystuje jako paliwo deuter i hel-3 (D-³He).

    Energia termojądrowa

    Wzrosły inwestycje w badania i rozwój energii termojądrowej. Naukowcy osiągają zachęcające wyniki. Rosną oczekiwanie, że fuzja może stać się realną opcją produkcji czystej energii elektrycznej. Jedną z kluczowych przeszkód dla wielu propozycji dotyczących energii termojądrowej jest to, że ich wykorzystanie będzie wymagało modernizacji istniejącej sieci energetycznej. Helion twierdzi, że omija ten problem.

    "Generatory termojądrowe firmy Helion są kompaktowe, zużywają niewielkie ilości paliwa i mogą działać 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Dlatego jedną z kluczowych zalet obiektów energetycznych Helion jest to, że mogą one bezpośrednio podłączyć się do istniejącej infrastruktury przesyłowej i zastąpić obecną energetykę opartą na paliwach kopalnych bez znaczących inwestycji w dodatkową infrastrukturę. Infrastruktura przesyłowa na poziomie sieci to wymóg dużej skali mocy klasy gigawatowej, związany z tradycyjnymi podejściami do syntezy jądrowej" mówi przedstawiciel firmy Helion.

    Fusion ma na celu zapewnienie wydajnego i niezawodnego rozwiązania energetycznego, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na energię na świecie. Zmiana klimatu jest jednym z najtrudniejszych i najpilniejszych wyzwań na świecie, a nowe technologie energetyczne są potrzebne, aby odpowiedzieć na kryzys klimatyczny. Z perspektywy Heliona kryzys klimatyczny wymaga przełomu, a odnawialne źródła energii nie mogą być głównym źródłem produkcji energii na świecie. Ponieważ potrzeby energetyczne stają się coraz większe i powszechniejsze, fuzja może zapewnić mocne i niezawodne rozwiązanie w zakresie podstawowej energii.

    "Fuzja jest obfitym źródłem bezemisyjnej mocy dla obciążenia podstawowego, ale w przeciwieństwie do rozszczepienia, fuzja nie może spowodować niekontrolowanej reakcji łańcuchowej. Jeśli coś pójdzie nie tak, fuzja po prostu się zatrzymuje. Fuzja nie wytwarza również żadnych odpadów i nie może być zamieniona w broń" wskazuje firma.

    Prototyp Heliona

    Prototyp Trenta połączył i skompresował plazmę deuterową w konfiguracji odwróconej pola Beta (FRC) w warunkach fuzji, osiągając całkowitą temperaturę plazmy równą 9 keV (co odpowiada temperaturze ponad 100 milionów stopni Celsjusza) przy pracy powyżej temperatury jonów 8 keV i temperaturze elektronów 1 keV. W 2018 roku prototyp piątej generacji tej firmy wytworzył pola magnetyczne o wartości 7 T i osiągnął temperaturę jonów 2 keV przy dużej ich gęstości.

    System składa się z magnesów, które przyspieszają dwa FRC do 1,5 miliona km/h z przeciwległych końców mierzącego ok. 13 metrów akceleratora. Następnie zderzają się one w centrum. Kiedy FRC zderzają się w środku systemu, są ściskane przez pole magnetyczne, aż osiągną wysoką temperature. W tej temperaturze jony deuteru i helu-3 poruszają się szybko, pokonując siły, które je odpychają, pozwalając jonom na połączenie się w procesie fuzji. To uwalnia energię, a plazma rozszerza się, odpychając pole magnetyczne. Zmiana pola indukuje prąd, a tym samym energię elektryczną do zasilania obciążeń elektrycznych.

    Urządzenia FRC ograniczają plazmę do zamkniętych linii pola magnetycznego w postaci samostabilnego torusa. Wraz ze 'spheromakiem' są uważane za najbardziej kompaktowe toroidalne urządzenia do fuzji termojądrowej. Urządzenia FRC zwykle generują plazmę, która jest bardziej wydłużona niż w sferycznym systemie. "FRC to stabilna, samodzielna plazma, którą można przyspieszyć i przegrzać się do poziomu powyżej 100000000°C. Co więcej, FRC mają wysoki poziom beta, co umożliwia bezpośrednie odzyskiwanie energii elektrycznej i nie wymaga wiązek cząstek, laserów, nadprzewodników ani antymaterii" podsumował przedstawiciel Heliona.

    Spektrometria rentgenowska, interferometria w 1550 nm, pomiary emisji optycznej Bremsstrahlung (promieniowania hamowania) i diagnostyka neutronowa potwierdziły rozległe i powtarzalne działanie Trenta w warunkach fuzji termojądrowej. "Nasze obiekty mogą działać nieprzerwanie bez względu na pogodę i porę dnia, co jest idealnym rozwiązaniem dla zasilania podstawowego. Co więcej, są kompaktowe i mogą wytwarzać do 50 MW mocy na powierzchni poniżej 2000 m². Dodatkowo nasze paliwo do syntezy jądrowej występuje obficie w wodzie. Oceany na Ziemi zawierają wystarczającą ilość paliwa termojądrowego, aby zasilać planetę przez miliardy lat bez wpływu na środowisko. Jedna szklanka paliwa termojądrowego Helion wytworzy wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zasilić typowy dom przez 865 lat. Przewiduje się, że energia elektryczna generowana przez Helion będzie od pierwszego dnia konkurencyjna kosztowo w stosunku do paliw kopalnych, bez uwzględniania dotacji czy korzyści skali" wskazuje przedstawiciel Heliona.

    Rozwój energii termojądrowej to wyzwanie na światowym poziomie, angażujące wielu międzynarodowych liderów w nauce, technologii i przemyśle. Wszyscy oddają swoje doświadczenie i umiejętności w służbie rewolucyjnej technologii. Zaawansowane rozwiązania obliczeniowe umożliwiają również wykorzystanie bardzo złożonych modeli matematycznych do opisu fizyki plazmy i symulacji jej zachowania. Kiedy synteza jądrowa będzie wystarczająco dojrzała technologicznie, aby mogła być wykorzystywana przemysłowo, otworzy się bezprecedensowy scenariusz, w którym można wreszcie zagwarantować szerokie dostawy czystej, bezpiecznej i zrównoważonej energii.

    Źródło: https://www.eetimes.com/helion-energy-achieves-key-fusion-milestone/

    Cool! Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10446 posts with rating 8804, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • HeluKabel Akademia WiedzyHeluKabel Akademia Wiedzy
  • #2
    Antek-S23
    Level 8  
    Witam.
    Czyżby tłumaczenie elektroniczne?
    "Prototyp Trenta połączył i skompresował plazmę deuterową w konfiguracji odwróconej pola Beta (FRC) w warunkach fuzji" itd.
    Oczywiste sprzeczności, jak:
    "Wykorzystuje jako paliwo deuter i hel-3 (D-³He)"
    vs
    "Dodatkowo nasze paliwo do syntezy jądrowej występuje obficie w wodzie. Oceany na Ziemi zawierają wystarczającą ilość paliwa termojądrowego, aby zasilać planetę przez miliardy lat bez wpływu na środowisko."
    Hel-3 nie występuje w wodzie morskiej. US "miliardy" tłumaczy się na polskie "miliony"
    Ten kwiatek:
    "diagnostyka neutronowa potwierdziły rozległe i powtarzalne działanie Trenta w warunkach fuzji termojądrowej"
    Cóż, w reakcji syntezy termojądrowej powstają neutrony o energiach wielu MeV. Ich obecność, to oczywiste przekreślenie mitu o "czystej energii z fuzji". Po krótkim działaniu stopień skażenia instalacji nie różni się od zwykłego reaktora uranowego.
  • HeluKabel Akademia WiedzyHeluKabel Akademia Wiedzy
  • #3
    krru
    Level 33  
    Antek-S23 wrote:

    Cóż, w reakcji syntezy termojądrowej powstają neutrony o energiach wielu MeV. Ich obecność, to oczywiste przekreślenie mitu o "czystej energii z fuzji". Po krótkim działaniu stopień skażenia instalacji nie różni się od zwykłego reaktora uranowego.


    To zależy od reakcji. Akurat w przypadku D2-He3 następuja taka "wymiana" - neutron z deuteru łączy się z helem i powstaje zwykły wodór 1H i zwykły hel 4He. Nie powstają swobodne neutrony.
  • #4
    Antek-S23
    Level 8  
    Powtarzam:
    "diagnostyka neutronowa potwierdziły rozległe i powtarzalne działanie Trenta w warunkach fuzji termojądrowej"
    Skoro nie ma neutronów syntezy, jak wynika z powyższego wyjaśnienia Autora, to jak diagnostyka neutronowa może "potwierdzić" działanie urządzenia? Nie ma neutronów, wiec urzadzenie działa?
    Zresztą strona NCBJ podaje inny przebieg reakcji neutron + 3He (zasada działania b. dobrego detektora neutronów Berthold neutron-probe-lb-6411)
    3He + n → 3T + p + Q
    Ogólnie, istnieje cały szereg scieżek przebiegu reakcji syntezy przy zastosowaniu tej mieszanki.
    Sądzę, że należy odróżniać próby wyłudzenia kolejnych dotacji od rzetelnych informacji, zwłaszcza po słynnej wpadce na tym polu (Fleischmann M., Pons B.S. and Hawkins M.: Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium. J. Electroanal. Chem., 261 (2), 1989, 301-308, doi.org/10.1016/0022-0728(89)80006-3).
  • #5
    czareqpl
    Level 30  
    Antek-S23 wrote:
    Nie ma neutronów, wiec urzadzenie działa?


    Tak samo jak potwierdzasz działanie urządzenia w badaniach EMC, gdzie aby badanie się powiodło, Twoje urządzenie nie może emitować pola elektromagnetycznego powyżej ustalonego poziomu.
  • #6
    szwagros
    Level 33  
    Antek-S23 wrote:
    Ogólnie, istnieje cały szereg scieżek przebiegu reakcji syntezy przy zastosowaniu tej mieszanki.

    No właśnie. Nawet nie tyle mieszanki, co ładunku zawierającego jedynie D (jak wynika z artykułu).
    Quote:
    The most important fusion reactions for thermonuclear weapons are
    given below:

    1. D + T -> He-4 + n + 17.588 MeV
    2. D + D -> He-3 + n + 3.268 MeV
    3. D + D -> T + p + 4.03 MeV
    4. He-3 + D -> He-4 + p + 18.34 MeV
    [...]
    At the temperatures found in fission bombs reaction 1 has a rate 100
    times faster than the next fastest candidate (reactions 2 and 3
    combined), which are in turn 10 times faster than reaction 4. The
    rates of reactions 1 - 4 all increase rapidly (exponentially) with
    temperature, but not in the same proportion. At the higher
    temperatures achievable by fusion, reaction 4 exceeds the combined
    rate of reactions 2 and 3. Other reactions also occur between the
    isotopes listed here, but the reactions rates are too low to be
    important.

    (Link)

    Jak widać, reakcja 3 tworzy paliwo dla reakcji 1, a reakcja 2 - dla 4.
    Reakcje te zachodzą jednocześnie, a prawdopodobieństwo zajścia każdej z nich zależy od temperatury. Dlatego nie można powiedzieć, że jeśli paliwem jest He3 i D, to reaktor nie będzie produkował neutronów.
    W opisywanym urządzeniu jest jedna ciekawa kwestia - bezpośrednia zamiana energii z reakcji w prąd. Brakuje jednak bardziej szczegółowego opisu a także liczb, np jaki procent energii zostaje 'wpompowany' w elektromagnesy, a jaki trzeba odebrać chłodząc reaktor.
  • #7
    Phaeton
    Level 17  
    W oryginale jest "Fusion also does not produce any long-term waste" a nie, że nie produkuje żadnych odpadów. Rzeczywiście odpady po aktywacji neutronami żyją dużo krócej niż produkty rozsczepienia niemniej nadal są.