7k
9 лет назад · 2 фото · 2944 просмотров · 46 комментариев
Вся мощь термоядерного топлива: революция в энергетике уже на пороге (2 фото + 1 видео)
Европейские и американские ученые совместно разработали новый тип термоядерного топлива, на порядок превосходящего все существующие аналоги по энергетической эффективности. Исследования проводились на базе ультрасовременных токамаков Alcator C-Mod и JET.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) совместно с коллегами из США и Брюсселя разработали новый тип термоядерного топлива. С его помощью можно получить в десять раз больше энергии, чем из всех существующих образцов. Новое топливо содержит три вида ионов — частиц, заряд которых изменяется в зависимости от потери или приобретения электрона. Для изучения топлива используется токамак — тороидальная камера для магнитного удержания плазмы, создающая условия для управляемого термоядерного синтеза. Эксперименты с новинкой проводятся на базе токамака Alcator C-Mod, принадлежащего MIT, который обеспечивает наивысшее напряжение магнитного поля и давление плазмы во время испытаний.
Секрет нового топлива
Alcator C-Mod последний раз был запущен еще в сентябре 2016 года, но данные, полученные в результате проведенных экспериментов, были расшифрованы лишь недавно. Именно благодаря им ученым и удалось разработать новый, уникальный тип термоядерного топлива, значительно увеличивающего энергию ионов в плазме. Результаты были настолько обнадеживающими, что исследователи, работающие на Объединенном европейском торе (JET, еще один современный токамак) в Оксфордшире, США, провели собственный эксперимент и достигли такого же увеличения выработки энергии. Исследование, в котором подробно изложены результаты работы, было недавно опубликовано в Nature Physics.
Ключом к повышению эффективности ядерного топлива было добавление незначительного количества гелия-3 — стабильного изотопа гелия, который вместо двух нейтронов обладает лишь одним. Ядерное топливо, используемое в Alcator C-Mod, ранее содержало только два типа ионов, ионы дейтерия и водорода. Дейтерий, стабильный изотоп водорода с одним нейтроном ядре (у обычного водорода нейтронов нет совсем), занимает порядка 95% от общего состава топлива.
Ключом к повышению эффективности ядерного топлива было добавление незначительного количества гелия-3 — стабильного изотопа гелия, который вместо двух нейтронов обладает лишь одним. Ядерное топливо, используемое в Alcator C-Mod, ранее содержало только два типа ионов, ионы дейтерия и водорода. Дейтерий, стабильный изотоп водорода с одним нейтроном ядре (у обычного водорода нейтронов нет совсем), занимает порядка 95% от общего состава топлива.
Токамак JET: вид изнутри
Исследователи из Центра плазмы и синтеза MIT (PSFC) использовали радиочастотный нагрев для того, чтобы воспламенить топливо, удерживаемое в форме суспензии промышленными магнитами. Этот метод основан на использовании антенн вне токамака, которые воздействуют на топливо с помощью радиоволн определенных частот. Они калибруются так, чтобы поражать лишь материал, количество которого в суспензии меньше всех прочих (в данном случае это водород). Водород обладает лишь малой долей от общей плотности топлива, а потому фокусировка радиочастотного нагрева на его ионах позволяет достичь экстремально высоких температур. Возбужденные ионы водорода затем взаимодействуют с ионами дейтерия, и полученные в результате из взаимодействия частицы бомбардируют наружную оболочку реактора, выделяя огромное количество тепла и электроэнергии.
А что же гелий-3? В новом топливе его меньше 1%, но именно его ионы играют решающую роль. Сфокусировав радиочастотный нагрев на столь незначительном количестве вещества, исследователи подняли энергию эонов до уровня мегаэлектроноволь (МэВ). Электроновольт — это количество энергии, полученное\потерянное в результате перехода электрона от одной точки электрического потенциала на уровень в 1 вольт выше. До сих пор мегаэлектронвольты в экспериментах с термоядерным топливом были лишь пределом мечтаний ученых — это на порядок больше, чем энергия всех образцов, полученных до сих пор.
А что же гелий-3? В новом топливе его меньше 1%, но именно его ионы играют решающую роль. Сфокусировав радиочастотный нагрев на столь незначительном количестве вещества, исследователи подняли энергию эонов до уровня мегаэлектроноволь (МэВ). Электроновольт — это количество энергии, полученное\потерянное в результате перехода электрона от одной точки электрического потенциала на уровень в 1 вольт выше. До сих пор мегаэлектронвольты в экспериментах с термоядерным топливом были лишь пределом мечтаний ученых — это на порядок больше, чем энергия всех образцов, полученных до сих пор.
Токамак: исследование термоядерных реакций
Alcatre C-Mod и JET представляют собой экспериментальные камеры термоядерного синтеза с возможностью достижения тех же плазменных давлений и температур, которые потребуются в полномасштабном реакторе синтеза. Стоит отметить, впрочем, что они меньше по размерам и не дают того, что исследователи называют «активированным синтезом» — синтеза, энергия которого напрямую преобразуется в энергию, которую можно использовать для других нужд. Тонкая настройка состава топлива, частоты радиоволн, магнитных полей и других переменных в этих экспериментах позволяют исследователям тщательно выбрать наиболее эффективный процесс синтеза, который потом можно будет воспроизвести в промышленном масштабе.
Как уже было сказано, американским ученым, работающим на JET, удалось не просто достичь тех же результатов, но и сравнить их с работой западных коллег, в результате чего научное сообщество получило уникальные данные измерений различных свойств невероятно сложных реакций, происходящих в перегретой плазме. В MIT исследователи использовали метод получения изображений реакции с помощью фазово-контрастной микроскопии, благодаря которому фазы электромагнитных волн трансформируются в контраст интенсивности. В свою очередь, ученые JET обладали возможностью более точно измерять энергию полученных частиц, и в результате картина того, что происходит во время реакций синтеза, получилась наиболее
Как уже было сказано, американским ученым, работающим на JET, удалось не просто достичь тех же результатов, но и сравнить их с работой западных коллег, в результате чего научное сообщество получило уникальные данные измерений различных свойств невероятно сложных реакций, происходящих в перегретой плазме. В MIT исследователи использовали метод получения изображений реакции с помощью фазово-контрастной микроскопии, благодаря которому фазы электромагнитных волн трансформируются в контраст интенсивности. В свою очередь, ученые JET обладали возможностью более точно измерять энергию полученных частиц, и в результате картина того, что происходит во время реакций синтеза, получилась наиболее
Ядерный синтез: революция в энергетике
Что это значит для нас с вами? Как минимум значительный прорыв в технологической сфере. Ядерный синтез, поставленный на нужды промышленности, может произвести революцию в производстве энергии. Его энергетический потенциал невероятно высок, а топливо состоит из самых распространенных элементов в Солнечной системе — водорода и гелия. К тому же, после сгорания термоядерного топлива не образуется опасных для экологии и человека отходов.
Как отмечает Nature, результаты этих экспериментов также помогут астрономам лучше понять роль гелия-3 в солнечной активности — ведь солнечные вспышки, несущие угрозу для земной энергетики и околоземных спутников, есть ни что иное, как результат протекания термоядерной реакции с колоссальным тепловым и электромагнитным излучением.
Как отмечает Nature, результаты этих экспериментов также помогут астрономам лучше понять роль гелия-3 в солнечной активности — ведь солнечные вспышки, несущие угрозу для земной энергетики и околоземных спутников, есть ни что иное, как результат протекания термоядерной реакции с колоссальным тепловым и электромагнитным излучением.
Метки: #водородное топливо #исследования #открытие #ядерная энергия
Спорим, что если управляемый термояд возникнет, то не в нашей стране
Почитайте Науку и жизнь 90-х, еще тогда все было "на пороге", а определенный тип реактора вполне давал энергию (т.е. выход был больше, чем траты на зажигание и поддержку реакции, проще говоря) при общей себестоимости энергии, сравнимой с нынешней от ТЭЦ.
Какой, не буду говорить, читайте.
Но последний шаг в нашей стране в нынешней ситуации просто невозможен, ну вот невозможен и все... очень много семей останутся на бобах, многим сынкам придется идти работать...
Про Гелий-3 уже давно известно что это лучшее топливо для токамаков. Вся фишка в том что из за закона сохранения импульса максимальную энергию имеют частицы с наименьшей массой. В случае термояда можно гелий-4 получить сливая два дейтерия, но тогда вся энергия уйдет в гамма излучение, а его мало того что тяжело поймать, так оно еще и энергую уносит за пределы камеры, т.е. плазма сама себя не греет, приходится ее подогревать (до 3 млн. градусов, а это затратно). Следующий вариант - тритий, тогда энергию утащат нейтроны, с ними тоже геморрой, они без заряда, так что хрен их в камере удержишь. А вот с гелием-3 все пучком, берем гелий-3 сливаем с дейтерием или другим гелием-3 и всю энергию утащили протоны. Ну а их то удержать на месте вообще проблемы нет. Вот только проблема с ним, Гелием-3, во первых мало его очень на Земле, и дорогой соответсвтенно, и греть надо сильнее, заряд у него 2, а значит и сила отталкивания больше.
Плитку на токомаке, похоже, таджики клали. Хотя и те ровнее делают ))
алкатор - что-то подозрительна
Очень похоже на фотку нашего реактора из новостей 2015 года
http://rus.vrw.ru/page/rossija-sovershila-jadernyj-proryvhttp://rus.vrw.ru/page/rossija-sovershila-jadernyj-proryv
Иногда так хочется срать...
Заказуха и туфта. Пруф ведет на титульную очередного агрегатора на котором ни слова об этом.
Автор, где ты эту херню откопал? В токамаке до сих пор не могут удержать долго плазму. Рекорд сейчас вроде у китайцев целых 100с. Так что там до прорыва в энергетике как до луны
на которой и лежит этот Гелий-3
Я первый тут ляпнул комментарий об энергоэффективности и схватил минусов. Что-же, попробую обосновать то что ляпнул. Так вот, ближайший работающий термоядерный реактор висит у нас над головой и называется Солнце Масса этой штуковины 1.9885Х10в27 тонн, Энерговыделение 4х10в26 ватт. То есть каждая тонна Солнца выделяет чуть больше 0,2 ватта энергии, с чего вы взяли что сможете сделать лучше?
А человек со своих 80 кг выделяет больше 100 Вт, т.е. больше Солнца. И что?
Сколько миллиардов лет он может выделять такую энергию?
А причем здесь время? Речь про мощность. А человек на единицу массы "мощнее" Солнца.
Температура поверхности Солнца - 5000 градусов. Чтобы запустить термоядерную реакцию нужно 50 млн. градусов. Т.е. на Солнце в реакции участвует лишь ничтожная часть массы звезды, глубоко-глубоко в ее центре.
Я это все читал в 70 годы, когда в школе учился, что вот через пару лет запустят наши ученые новый Токомак, который уже построили и налаживают и термоядерный реактор у нас в кармане. Прошло 40 лет и я опять читаю все тоже самое дерьмо.
Такая же фигня...Похоже,учёные тоже умеют пилить баблишко
особенно НАСА.
Эт так они и газ у нас перестанут покупать....
Пока у нефтяных держав есть нефть и на ней держится экономика, никто не даст зелёных свет развитию другим энергетическим ресурсам. Факт. Пускай, даже, более выгодным.
Зря минусите,это правда. Для этого даже есть специальный термин *закрывающие технологии" ибо их развитие уничтожит промышленность.
Промышленность питается энергией, с чего бы это дешёвому источнику энергии уничтожать промышленность? Нефтяную промышленнось - и то не полностью. На каждый самолёт, корабль, автомобиль и танк не поставишь по токамаку. Смазочные материалы не получить в токамаке. Пластмассы не произвести из токамака.
Бред, если энергия для промышленности будет "дармовой", это наобороёт подстегнет её бешенными темпами.
Говорят, что на земле гелия-3 всего-то пару сотен кг. Даже не представляю, какими усилиями его обогатили. А вообще, имхо, надо соблюдать некую последовательность: сначала реакторы на отработке (на быстрых нейтронах), потом термояд.
Возможно. Но если эту хрень запустят у нас, то вырастут цены на электроэнергию)
Расскажите мне, как на самолёт токамак установить? И кто вообще разрешит летать термоядерным реакторам?
Ежедневное мировое потребление авиационного топлива - 6тыс баррелей в день. http://www.indexmundi.com/energy/?product=jet-fuelhttp://www.indexmundi.com/energy/?product=jet-fuel
Ежедневная мировая добыча нефти - 21тыс баррелей в день.
https://www.eia.gov/beta/international/data/browser/#/?pa=0000000000000000000000000000000000000000000000g&c=ruvvvvvfvtvnvv1urvvvvfvvvvvvfvvvou20evvvvvvvvvnvvuvo&ct=0&tl_id=5-A&vs=INTL.54-2-AFG-TBPD.A&cy=2014&vo=0&v=H&start=1980&end=2016https://www.eia.gov/beta/international/data/browser/#/?pa=0000000000000000000000000000000000000000000000g&c=ruvvvvvfvtvnvv1urvvvvfvvvvvvfvvvou20evvvvvvvvvnvvuvo&ct=0&tl_id=5-A&vs=INTL.54-2-AFG-TBPD.A&cy=2014&vo=0&v=H&start=1980&end=2016
С одного барреля нефти получается примерно пол барреля топлива. Соответственно мировая авиация потребляет около 12тыс баррелей нефти в день. Более половины мировой добычи.
Так вот ты какой - Большой Гудронный Коллайдер!
Одно время про управляемый термоядерный синтез писали часто, типа вот уже завтра заработает. И до сих пор ничего
.ну сам управляемый термоядерный синтез в токамаках работает уже без малого 50 лет, но есть одна досадная проблемка, для удержания плазмы в магнитном поле нужно энергии больше, чем получается получить от этого костра.
Popitka napugat Rossiyu goloi #opoi ...
Vrazheskaya propaganda ...
Я же написал-виртуальная клавиатура!
Прорыв будет, когда из цепочки "термоядерная реакция" - "электроэнергия" исчезнут такие промежуточные звенья, как "вода" и "паровая турбина". А пока кипятим водичку, как в ХIХ веке.
вообще-то все атомные электростанции в мире, кипятят водичку...
Точно, так и есть ! Все реакторы на "атомках" нужны чтобы тупо греть воду. Тот же котёл, только в качестве дров уран.
"Ключом к повышению эффективности ядерного топлива было добавление незначительного количества гелия-3"
Ах тыж епт твою мать! Это того самого о котором фантасты писали 20 лет назад как источника для термоядерных движков в космических кораблях?
До сих пор мегаэлектронвольты в экспериментах с термоядерным топливом были лишь пределом мечтаний ученых
Да вы что плять, серьезно что ли? А как насчет того, что бы поштудировать поиск с ключевыми словами "термоядерный реактор". Западло? - Понимаю.
Короче, это все лирика. Сколько по времени они удерживали плазму? Для начала научитесь пользоваться этим. Иначе это попытка придумать велосипед, не придумав колеса.
P.S. Автор в конце меня позабавил: "К тому же, после сгорания термоядерного топлива не образуется опасных для экологии и человека отходов"
Тритий тебе мило улыбнулся.
То есть когда вы выкладываете новость с какого-то крайне сомнительно сайта об обделавшихся литовцах, не проверив истинности информации, которая скорее всего не более чем антилитовская пропаганда, то это нормально. Но кто-то другой должен проштудировать поиск.
Скажите любезный, а вот когда в интернете появится сенсационная новость, то что даст поиск по устаревшим страницам в интернете ? БИНГО! Всё туже устаревшую информацию, полувековой давности.
Прежде чем писать гневные комменты, включайте хотя бы логику, если у вас с уважением к другим напряженка, а то ведете себя как неуравновешенная женщина. Разговор окончен
Пляяя, да ты всем пишешь " Разговор окончен" Ты баба? Да!!! Да, ты точно закомплексованная жирная задроченная баба! Вот это новость!