ინოვაციური პროექტები თანამედროვე სუპერგამტარების გამოყენებით მალე საშუალებას მისცემს კონტროლირებად თერმობირთვულ შერწყმას, ამბობს ზოგიერთი ოპტიმისტი. თუმცა ექსპერტები ვარაუდობენ, რომ პრაქტიკულ გამოყენებას რამდენიმე ათეული წელი დასჭირდება.
რატომ არის ასე რთული?
შერწყმის ენერგია მომავლის ენერგიის პოტენციურ წყაროდ ითვლება. ეს არის ატომის სუფთა ენერგია. მაგრამ რა არის ეს და რატომ არის ასე რთული მიღწევა? დასაწყისისთვის, ჩვენ უნდა გვესმოდეს განსხვავება კლასიკურ ბირთვულ დაშლასა და თერმობირთვულ შერწყმას შორის.
ატომის დაშლა ხდება მაშინ, როდესაც რადიოაქტიური იზოტოპები - ურანი ან პლუტონიუმი - იშლება და გარდაიქმნება სხვა ძალიან რადიოაქტიურ იზოტოპებად, რომლებიც შემდეგ უნდა დაიმარხონ ან გადამუშავდეს.
შერწყმის რეაქცია შედგება იმაში, რომ წყალბადის ორი იზოტოპი - დეიტერიუმი და ტრიტიუმი - ერწყმის ერთ მთლიანობას, წარმოქმნის არატოქსიკურ ჰელიუმს და ერთ ნეიტრონს, რადიოაქტიური ნარჩენების წარმოქმნის გარეშე.
კონტროლის პრობლემა
რეაქცია რომხდება მზეზე ან წყალბადის ბომბში - ეს არის თერმობირთვული შერწყმა და ინჟინრების წინაშე დგას რთული ამოცანა - როგორ გააკონტროლონ ეს პროცესი ელექტროსადგურში?
ეს არის ის, რაზეც მეცნიერები მუშაობდნენ 1960-იანი წლებიდან. ჩრდილოეთ გერმანიის ქალაქ გრაიფსვალდში ფუნქციონირება დაიწყო კიდევ ერთმა ექსპერიმენტულმა შერწყმა რეაქტორმა, სახელად Wendelstein 7-X. ის ჯერ არ არის შექმნილი რეაქციის შესაქმნელად - ეს მხოლოდ სპეციალური დიზაინია, რომელიც გამოცდის პროცესშია (ვარსკვლავური ტოკამაკის ნაცვლად).
მაღალენერგეტიკული პლაზმა
ყველა თერმობირთვულ დანადგარს აქვს საერთო მახასიათებელი - რგოლოვანი ფორმა. იგი ეფუძნება მძლავრი ელექტრომაგნიტების გამოყენების იდეას, რათა შეიქმნას ძლიერი ელექტრომაგნიტური ველი ტორუსის ფორმის - გაბერილი ველოსიპედის მილის.
ეს ელექტრომაგნიტური ველი ისეთი მკვრივი უნდა იყოს, რომ მიკროტალღურ ღუმელში მილიონ გრადუს ცელსიუსამდე გაცხელებისას, პლაზმა უნდა გამოჩნდეს რგოლის ცენტრში. შემდეგ მას ანთებენ, რათა შერწყმა დაიწყოს.
შესაძლებლობების დემონსტრირება
ევროპაში ამჟამად ორი ასეთი ექსპერიმენტი მიმდინარეობს. ერთ-ერთი მათგანია Wendelstein 7-X, რომელმაც ახლახან შექმნა თავისი პირველი ჰელიუმის პლაზმა. მეორე არის ITER, უზარმაზარი ექსპერიმენტული შერწყმის ობიექტი საფრანგეთის სამხრეთში, რომელიც ჯერ კიდევ მშენებარეა და მზად იქნება გამოსაყენებლად 2023 წელს.
ვარაუდობენ, რომ რეალური ბირთვული რეაქციები მოხდება ITER-ზე, თუმცა, მხოლოდმოკლე დროში და რა თქმა უნდა არა უმეტეს 60 წუთისა. ეს რეაქტორი არის მხოლოდ ერთი მრავალი ნაბიჯიდან ბირთვული შერწყმის რეალობად ქცევისკენ.
fusion რეაქტორი: უფრო პატარა და უფრო ძლიერი
ცოტა ხნის წინ, რამდენიმე დიზაინერმა გამოაცხადა ახალი რეაქტორის დიზაინი. მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის სტუდენტების ჯგუფის, ისევე როგორც იარაღის კომპანია Lockheed Martin-ის წარმომადგენლების თქმით, შერწყმა შეიძლება განხორციელდეს ობიექტებში, რომლებიც ბევრად უფრო მძლავრი და მცირეა, ვიდრე ITER და ისინი მზად არიან ამის გაკეთება ათში. წლები.
ახალი დიზაინის იდეაა ელექტრომაგნიტებში თანამედროვე მაღალტემპერატურული ზეგამტარების გამოყენება, რომლებიც ავლენენ თავის თვისებებს თხევადი აზოტით გაცივებისას და არა ჩვეულებრივი, რომელიც მოითხოვს თხევად ჰელიუმს. ახალი, უფრო მოქნილი ტექნოლოგია საშუალებას მისცემს რეაქტორის სრულ გადამუშავებას.
კლაუს ჰეში, რომელიც პასუხისმგებელია ბირთვული შერწყმის ტექნოლოგიაზე სამხრეთ-დასავლეთ გერმანიაში, კარლსრუეს ტექნოლოგიის ინსტიტუტში, სკეპტიკურად არის განწყობილი. იგი მხარს უჭერს ახალი მაღალი ტემპერატურის ზეგამტარების გამოყენებას რეაქტორების ახალი დიზაინისთვის. მაგრამ, მისი თქმით, კომპიუტერზე რაიმეს შემუშავება, ფიზიკის კანონების გათვალისწინებით, საკმარისი არ არის. აუცილებელია გავითვალისწინოთ ის გამოწვევები, რომლებიც წარმოიქმნება იდეის პრაქტიკაში განხორციელებისას.
სამეცნიერო ფანტასტიკა
ჰეშის მიხედვით, MIT სტუდენტური მოდელი აჩვენებს მხოლოდ პროექტის შესაძლებლობას. მაგრამ სინამდვილეში ეს ბევრი სამეცნიერო ფანტასტიკაა. პროექტივარაუდობს, რომ შერწყმის სერიოზული ტექნიკური პრობლემები მოგვარებულია. მაგრამ თანამედროვე მეცნიერებას წარმოდგენა არ აქვს როგორ გადაჭრას ისინი.
ერთ-ერთი ასეთი პრობლემაა დასაკეცი ხვეულების იდეა. ელექტრომაგნიტების დემონტაჟი შესაძლებელია რგოლში მოხვედრის მიზნით, რომელიც ინახავს პლაზმას MIT-ის დიზაინის მოდელში.
ეს ძალიან სასარგებლო იქნება, რადგან შესაძლებელია შიდა სისტემის ობიექტებზე წვდომა და მათი შეცვლა. მაგრამ სინამდვილეში, სუპერგამტარები მზადდება კერამიკული მასალისგან. ასობით მათგანი უნდა იყოს გადახლართული დახვეწილი გზით, რათა შეიქმნას სწორი მაგნიტური ველი. და აქ არის უფრო ფუნდამენტური სირთულეები: მათ შორის კავშირები არ არის ისეთი მარტივი, როგორც სპილენძის კაბელების კავშირები. ჯერ არავის მოუფიქრებია ცნებები, რომლებიც დაეხმარება ამ პრობლემების გადაჭრას.
ძალიან ცხელა
მაღალი ტემპერატურა ასევე პრობლემაა. შერწყმის პლაზმის ბირთვში ტემპერატურა დაახლოებით 150 მილიონ გრადუს ცელსიუსს მიაღწევს. ეს ექსტრემალური სიცხე რჩება ადგილზე - იონიზებული გაზის ზუსტად ცენტრში. მაგრამ მის ირგვლივ ჯერ კიდევ ძალიან ცხელა - 500-დან 700 გრადუსამდე რეაქტორის ზონაში, რომელიც წარმოადგენს ლითონის მილის შიდა ფენას, რომელშიც ბირთვული შერწყმისთვის აუცილებელი ტრიტიუმი "გამრავლდება".
შერწყმის რეაქტორს კიდევ უფრო დიდი პრობლემა აქვს - ე.წ. ეს არის სისტემის ნაწილი, რომელიც იღებს გამოყენებულ საწვავს, ძირითადად ჰელიუმს, შერწყმის პროცესიდან. Პირველილითონის კომპონენტებს, რომელშიც შედის ცხელი აირი, ეწოდება "დივერტორები". მას შეუძლია გაცხელდეს 2000°C-მდე.
დივერტორის პრობლემა
იმისთვის, რომ ქარხანამ გაუძლოს ამ ტემპერატურას, ინჟინრები ცდილობენ გამოიყენონ ლითონის ვოლფრამი, რომელიც გამოიყენება ძველმოდურ ინკანდესენტურ ნათურებში. ვოლფრამის დნობის წერტილი დაახლოებით 3000 გრადუსია. მაგრამ არის სხვა შეზღუდვებიც.
ITER-ში ეს შეიძლება გაკეთდეს, რადგან მასში გათბობა მუდმივად არ ხდება. ვარაუდობენ, რომ რეაქტორი იმუშავებს დროის მხოლოდ 1-3%. მაგრამ ეს არ არის ვარიანტი ელექტროსადგურისთვის, რომელიც უნდა იმუშაოს 24/7. და თუ ვინმე აცხადებს, რომ შეუძლია ააშენოს პატარა რეაქტორი იგივე სიმძლავრით, როგორც ITER, უსაფრთხოდ შეიძლება ითქვას, რომ მას არ აქვს გამოსავალი დივერტორის პრობლემის შესახებ.
ელექტროსადგური რამდენიმე ათწლეულში
მიუხედავად ამისა, მეცნიერები ოპტიმისტურად არიან განწყობილნი თერმობირთვული რეაქტორების განვითარებასთან დაკავშირებით, თუმცა, ეს არ იქნება ისეთი სწრაფი, როგორც ზოგიერთი ენთუზიასტი ვარაუდობს.
ITER-მა უნდა აჩვენოს, რომ კონტროლირებად შერწყმას შეუძლია რეალურად წარმოქმნას მეტი ენერგია, ვიდრე დაიხარჯება პლაზმის გაცხელებაზე. შემდეგი ნაბიჯი არის სრულიად ახალი ჰიბრიდული სადემონსტრაციო ელექტროსადგურის აშენება, რომელიც რეალურად გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას.
ინჟინრები უკვე მუშაობენ მის დიზაინზე. მათ მოუწევთ ისწავლონ ITER-ისგან, რომლის გაშვება იგეგმება 2023 წელს. დიზაინის, დაგეგმვისა და მშენებლობისთვის საჭირო დროის გათვალისწინებით, როგორც ჩანს.ნაკლებად სავარაუდოა, რომ პირველი შერწყმული ელექტროსადგური 21-ე საუკუნის შუა ხანებაზე ბევრად ადრე ამოქმედდეს.
Rossi Cold Fusion
2014 წელს, E-Cat-ის რეაქტორის დამოუკიდებელმა ტესტირებამ დაასკვნა, რომ მოწყობილობა აწარმოებდა საშუალოდ 2800 ვტ სიმძლავრის გამომუშავებას 32 დღის განმავლობაში 900 ვატის მოხმარებით. ეს იმაზე მეტია, ვიდრე ნებისმიერ ქიმიურ რეაქციას შეუძლია იზოლირება. შედეგი საუბრობს ან თერმობირთვული შერწყმის მიღწევაზე, ან აშკარა თაღლითობაზე. მოხსენებამ იმედი გაუცრუა სკეპტიკოსებს, რომლებიც ეჭვობენ, იყო თუ არა ტესტი მართლაც დამოუკიდებელი და ვარაუდობენ ტესტის შედეგების შესაძლო გაყალბებას. სხვები დაკავებული იყვნენ „საიდუმლო ინგრედიენტების“გარკვევით, რომლებიც როსის შერწყმას ტექნოლოგიის გამეორების საშუალებას აძლევს.
როსი თაღლითია?
ანდრეა შთამბეჭდავია. ის აქვეყნებს გამოცხადებებს მსოფლიოს უნიკალურ ინგლისურ ენაზე მისი ვებსაიტის კომენტარების განყოფილებაში, რომელსაც პრეტენზიულად უწოდებენ ბირთვული ფიზიკის ჟურნალს. მაგრამ მისი წინა წარუმატებელი მცდელობები მოიცავდა იტალიურ პროექტს ნარჩენების საწვავამდე და თერმოელექტრული გენერატორი. Petroldragon, ნარჩენების ენერგიაზე გადაყვანის პროექტი ნაწილობრივ ჩაიშალა, რადგან ნარჩენების უკანონო დაყრას აკონტროლებს იტალიელი ორგანიზებული დანაშაული, რომელმაც მას სისხლის სამართლის ბრალი წაუყენა ნარჩენების მართვის წესების დარღვევისთვის. მან ასევე შექმნა თერმოელექტრული მოწყობილობა აშშ-ს არმიის ინჟინერთა კორპუსისთვის, მაგრამ ტესტირების დროს გაჯეტმა გამოუშვა დეკლარირებული სიმძლავრის მხოლოდ ნაწილი.
ბევრს არ ენდობა როსის და New Energy Times-ის მთავარმა რედაქტორმა მას უხეშად უწოდა კრიმინალი, რომელსაც უკან დგას წარუმატებელი ენერგეტიკული პროექტები.
დამოუკიდებელი დადასტურება
როსიმ გააფორმა კონტრაქტი ამერიკულ კომპანია Industrial Heat-თან 1-მგვტ ცივი შერწყმის ქარხნის საიდუმლო გამოცდის ჩატარების მიზნით. მოწყობილობა იყო გადაზიდვის კონტეინერი, რომელიც შეფუთულია ათობით E-Cats-ით. ექსპერიმენტი უნდა გაკონტროლებულიყო მესამე მხარის მიერ, რომელსაც შეეძლო დაედასტურებინა, რომ სითბოს წარმოქმნა ნამდვილად ხდებოდა. როსი აცხადებს, რომ გასული წლის დიდი ნაწილი გაატარა კონტეინერში და აკონტროლებდა ოპერაციებს დღეში 16 საათზე მეტი ხნის განმავლობაში, რათა დაემტკიცებინა E-Cat-ის კომერციული სიცოცხლისუნარიანობა..
ტესტი მარტში დასრულდა. როსის მხარდამჭერები მოუთმენლად ელოდნენ დამკვირვებლების ანგარიშს, მათი გმირის გამართლების იმედით. მაგრამ საბოლოოდ მათ სარჩელი მიიღეს.
სამართალწარმოება
ფლორიდის სასამართლოში წარდგენისას, როსი აცხადებს, რომ ტესტი წარმატებული იყო და დამოუკიდებელმა არბიტრმა დაადასტურა, რომ E-Cat რეაქტორი ექვსჯერ მეტ ენერგიას გამოიმუშავებს, ვიდრე მოიხმარს. მან ასევე განაცხადა, რომ Industrial Heat დათანხმდა გადაეხადა მას $100 მილიონი - $11.5 მილიონი წინასწარ 24-საათიანი საცდელი პერიოდის შემდეგ (როგორც ჩანს, ლიცენზირების უფლებებისთვის, რათა კომპანიამ შეძლოს ტექნოლოგიის გაყიდვა აშშ-ში) და კიდევ 89 მილიონი დოლარი გაფართოებული პროცესის წარმატებით დასრულების შემდეგ. საცდელი 350 დღის განმავლობაში. როსიმ IH დაადანაშაულა "თაღლითურ სქემებში"რომლის მიზანიც მისი ინტელექტუალური საკუთრების მოპარვა იყო. მან ასევე დაადანაშაულა კომპანია E-Cat-ის რეაქტორების მითვისებაში, ინოვაციური ტექნოლოგიებისა და პროდუქტების, ფუნქციონალურობისა და დიზაინის უკანონო კოპირებაში და მისი ინტელექტუალური საკუთრების პატენტის ბოროტად გამოყენებაში.
ოქროს მაღარო
სხვაგან, როსი ამტკიცებს, რომ ერთ-ერთ დემონსტრაციაში, IH-მა მიიღო $50-60 მილიონი ინვესტორებისგან და კიდევ 200 მილიონი დოლარი ჩინეთიდან, გამეორების შემდეგ, რომელშიც მონაწილეობას იღებდნენ ჩინეთის უმაღლესი ოფიციალური პირები. თუ ეს მართალია, მაშინ ას მილიონ დოლარზე მეტია სასწორზე. Industrial Heat-მა უარყო ეს პრეტენზიები, როგორც უსაფუძვლო და აპირებს თავის აქტიურ დაცვას. რაც მთავარია, ის ამტკიცებს, რომ „სამ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში მუშაობდა იმ შედეგების დასადასტურებლად, რასაც როსიმ სავარაუდოდ მიაღწია თავისი E-Cat ტექნოლოგიით, წარუმატებლად“.
IH-ს არ სჯერა E-Cat-ის და New Energy Times ვერ ხედავს ამაში ეჭვის შეტანის საფუძველს. 2011 წლის ივნისში, გამოცემის წარმომადგენელი ეწვია იტალიას, გაესაუბრა როსის და გადაიღო მისი E-Cat-ის დემონსტრირება. ერთი დღის შემდეგ მან გამოაცხადა თავისი სერიოზული შეშფოთება თერმული ენერგიის გაზომვის მეთოდის შესახებ. 6 დღის შემდეგ ჟურნალისტმა ვიდეო YouTube-ზე გამოაქვეყნა. მას მთელი მსოფლიოდან ექსპერტებმა გაუგზავნეს ანალიზები, რომლებიც ივლისში გამოქვეყნდა. გაირკვა, რომ ეს იყო ხუმრობა.
ექსპერიმენტული დადასტურება
თუმცა, რამდენიმე მკვლევარი - ალექსანდრე პარხომოვი რუსეთის ხალხთა მეგობრობის უნივერსიტეტიდან და მარტინ ფლეიშმანის მემორიალური პროექტის (MFPM) -მოახერხა რუსეთის ცივი თერმობირთვული შერწყმის რეპროდუცირება. MFPM-ის ანგარიშს ეწოდა "ნახშირბადის ეპოქის დასასრული ახლოს არის". ასეთი აღტაცების მიზეზი გამა გამოსხივების აფეთქების აღმოჩენა გახდა, რაც სხვაგვარად არ შეიძლება აიხსნას გარდა თერმობირთვული რეაქციით. მკვლევარების აზრით, როსიმ ზუსტად ის იცის, რასაც ამბობს.
ცივი შერწყმის ეფექტური ღია რეცეპტი შეიძლება გამოიწვიოს ენერგიის ოქროს ციებ-ცხელება. ალტერნატიული მეთოდები შეიძლება მოიძებნოს როსის პატენტების გვერდის ავლით და მრავალმილიარდ დოლარიანი ენერგეტიკული ბიზნესისგან თავის დასაღწევად.
ასე რომ, ალბათ როსიმ ამჯობინებს თავი აარიდოს ამ დადასტურებას.
