В 2022 году взгляды ученых на термоядерный синтез резко изменились, поскольку эксперимент, который многие назвали самым значительным за столетие, впервые продемонстрировал, что термоядерный синтез потенциально может служить надежным и экологически чистым источником энергии.
🚀 Хочешь улететь на Луну вместе с нами? Подписывайся на CryptoMoon! 💸 Новости крипты, аналитика и прогнозы, которые дадут твоему кошельку ракетный ускоритель! 📈 Нажмите здесь: 👇
CryptoMoon Telegram
Как геймер, я бы сказал: «В Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса они совершили нечто ошеломляющее! Они запустили реакцию синтеза, которая выплеснула больше сока, чем потребовалось для начала – это похоже на игру, в которой награды были очень большими». выше затраченных усилий!
За последние несколько лет я заметил огромный приток частного финансирования, в основном из США, вливающегося в игровую индустрию — на миллиарды долларов.
Однако прежде чем превратить термоядерный синтез в безопасного и экономически эффективного поставщика почти безграничной чистой энергии, необходимо преодолеть многочисленные инженерные препятствия. По сути, нас ждут серьезные инженерные работы.
За последние несколько десятилетий, посвятив себя изучению и применению как фундаментальной науки, так и передовых технологий в области ядерного синтеза, мы наблюдали значительный прогресс и зрелость в области термоядерной науки и физики за последние десять лет.
Как энтузиаст, я воодушевлен тем, что термоядерный синтез может стать жизнеспособным коммерческим источником энергии, но ясно, что инженеры сталкиваются с множеством практических препятствий, которые им необходимо преодолеть. Воспользуются ли США этой возможностью и возглавят глобальное развитие термоядерной энергетики, зависит от нашей готовности инвестировать значительные средства, особенно за счет совместных усилий государственного и частного секторов.
Строительство термоядерного реактора
Проще говоря, термоядерный синтез происходит, когда атомы водорода дейтерия и трития собираются вместе в интенсивных условиях. Эти два атома объединяются в один атом после нагрева до поразительной температуры в 180 миллионов градусов по Фаренгейту (или 100 миллионов градусов по Цельсию), что примерно в десять раз горячее, чем ядро Солнца! Чтобы облегчить эти реакции, термоядерные энергетические установки должны быть способны выдерживать такие экстремальные температуры.
Существует два метода создания термоядерных реакций в лабораторных условиях: один известен как термоядерный синтез с инерционным удержанием, в котором используются мощные лазеры, а другой — термоядерный синтез с магнитным удержанием, основанный на сильных магнитных полях.
Хотя в «эксперименте века» использовался термоядерный синтез с инерционным удержанием, термоядерный синтез с магнитным удержанием еще не продемонстрировал успешно свою способность генерировать больше энергии, чем потребляет.
Множество частных предприятий, поддержанных инвестициями, планируют достичь этой вехи к концу текущего десятилетия, в то время как значительный глобальный совместный проект под названием ИТЭР во Франции также нацелен на прибыльность примерно в конце 2030-х годов. Они оба используют термоядерный синтез с магнитным удержанием в качестве своей методологии.
Предстоящие задачи
Методы, используемые для достижения ядерного синтеза, имеют общие препятствия, решить которые не так-то просто. Например, ученым необходимо изобрести новые материалы, способные выдерживать высокие температуры и радиационное воздействие.
Точно так же, как при столкновении с высокоэнергетическими частицами, материалы термоядерного реактора становятся радиоактивными. Чтобы сделать утилизацию более безопасной и простой, ученые работают над созданием новых материалов, которые будут распадаться до управляемого уровня радиоактивности в течение нескольких лет.
Поиск и поддержание устойчивого источника топлива, в частности трития, представляет собой еще одно серьезное препятствие. Тритий, обычно получаемый из лития, относительно редок по сравнению с дейтерием, который можно получить из обычной воды. Настоящая задача заключается в увеличении производства трития в беспрецедентных масштабах. Типичному термоядерному реактору для эффективной работы требуется от 200 граммов до килограмма (2,2 фунта) трития в день.
В настоящее время стандартные ядерные реакторы генерируют тритий в процессе деления, однако его количества недостаточно для поддержания сети термоядерных реакторов.
Вместо этого инженерам, возможно, придется научиться создавать тритий непосредственно внутри термоядерного устройства. Это может включать в себя покрытие термоядерного реактора материалом, содержащим литий, поскольку в результате реакции этот материал превратится в тритий.
Чтобы эффективно увеличить интенсивность инерционного синтеза, инженеры должны создать лазеры, способные многократно нацеливаться на мишень термоядерного топлива, состоящую из замороженного дейтерия и трития, множество раз в секунду. Однако ни один из существующих лазеров не обладает такой скорострельностью – пока что. Кроме того, инженерам необходимо будет разработать усовершенствованные системы управления и алгоритмы для точного наведения этих лазеров на цель с необычайной точностью.
Кроме того, задача инженеров заключается в значительном увеличении количества изготавливаемых мишеней: от небольшого количества (несколько сотен), производимых ежегодно вручную, по цене в сотни тысяч долларов за штуку, до огромного количества (миллионов) со сниженным ценником. всего по несколько долларов каждый.
Чтобы обеспечить безопасное магнитное сдерживание, исследователи должны разработать эффективные методы нагрева и управления плазмой, а также создать прочные материалы, способные выдерживать высокие температуры и радиацию для стенок реактора. Технология, используемая для нагрева и удержания плазмы до тех пор, пока не произойдет термоядерный синтез, должна надежно работать в течение длительных периодов времени.
Это некоторые из больших проблем. Они трудны, но не непреодолимы.
Текущая ситуация с финансированием
Как энтузиаст игр, я заметил значительный всплеск частных инвестиций во всем мире, и я считаю, что эта тенденция сохранится, играя решающую роль в дальнейшем развитии исследований в области термоядерного синтеза. За последние пять лет этим компаниям удалось привлечь впечатляющие 7 миллиардов долларов США частного финансирования.
Ряд инновационных компаний работают над различными термоядерными технологиями и проектами реакторов с целью интеграции термоядерного синтеза в глобальное энергоснабжение в течение следующих нескольких десятилетий. Большинство этих предприятий можно найти в США, хотя их также немало в Европе и Азии.
На сегодняшний день в частном секторе наблюдается значительный рост инвестиций, но правительство США сыграло важную роль в развитии термоядерных технологий. Эта роль, вероятно, сохранится и в будущем.
В середине 2000-х годов именно Министерство энергетики США вложило около 3 миллиардов долларов в строительство Национальной установки зажигания в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. Именно здесь 12 лет спустя был проведен революционный эксперимент, часто называемый «экспериментом века».
В 2023 году Министерство энергетики представило четырехлетний проект стоимостью 42 миллиона долларов, направленный на создание центров термоядерных технологий. Это финансирование имеет решающее значение, но его может быть недостаточно для преодоления серьезных препятствий, которые все еще стоят перед США на пути к тому, чтобы стать доминирующей силой в мире в практической термоядерной энергетике.
Потенциальная стратегия развития сотрудничества между правительствами и частным бизнесом в этой области может включать установление партнерских отношений, подобных отношениям НАСА с SpaceX. В этом соглашении SpaceX выступает в качестве одного из коммерческих партнеров НАСА, получая выгоду как от государственного, так и от частного финансирования для развития технологий, которые впоследствии будут использоваться НАСА. Примечательно, что SpaceX была первой частной компанией, запустившей астронавтов в космос и на Международную космическую станцию.
Вместе со многими другими учеными мы выражаем осторожный оптимизм. Свежие экспериментальные результаты, теоретические открытия и инвестиции частного сектора укрепили нашу веру в то, что реализация функциональной термоядерной энергии переходит от «если» к «когда».
Смотрите также
- Кто такой муж Колмана Доминго Рауль Доминго? Все о его жизни
- Как пройти самый сумасшедший квест Avowed, «Курьер Пустоши»
- Атлас и 3 новых боевика, которые можно будет посмотреть на Netflix весной 2024 года
- «Моя единственная настоящая страсть»: выступления Криса Хемсворта о парикмахерском искусстве как о его страсти, пока он занимается этим со своими сыновьями
- Знаете ли вы, что Бретт Гольдштейн восторгался Дженнифер Лопес задолго до кастинга на роль «Служебного романа»? Вот все, что актер Тед Лассо говорил о поп-звезде в прошлом
- Женщина в жутком сексуальном видении Деймона на самом деле его мама в «ДОМЕ ДРАКОНА»
- Поцелуй Рейниры и Мисарии в «Доме Дракона» не был написан по сценарию
- Что на самом деле произошло во время печально известного разговора между королем Чарльзом и королевой Камиллой
- Концовка «Девочек Гилмор»: с кем в итоге остались Рори и Лорелай? Выяснить
- Объяснение истории Белль Рив, метачеловеческой тюрьмы DC Comics
2025-01-12 18:00