פרויקטים חדשניים המשתמשים במוליכי-על מודרניים יאפשרו בקרוב היתוך תרמו-גרעיני מבוקר, אומרים כמה אופטימיים. עם זאת, מומחים צופים שהיישום המעשי ייקח כמה עשורים.
למה זה כל כך קשה?
אנרגיית פיוז'ן נחשבת למקור אנרגיה פוטנציאלי לעתיד. זוהי האנרגיה הטהורה של האטום. אבל מה זה ולמה זה כל כך קשה להשיג? מלכתחילה, עלינו להבין את ההבדל בין ביקוע גרעיני קלאסי לבין היתוך תרמו-גרעיני.
הביקוע של האטום הוא כאשר איזוטופים רדיואקטיביים - אורניום או פלוטוניום - מבוקעים והופכים לאיזוטופים רדיואקטיביים אחרים, שאותם יש לקבור או למחזר.
תגובת ההיתוך מורכבת מהעובדה ששני איזוטופים של מימן - דאוטריום וטריטיום - מתמזגים למכלול אחד ויוצרים הליום לא רעיל ונייטרון בודד, מבלי לייצר פסולת רדיואקטיבית.
בעיית שליטה
תגובות על זהלהתרחש בשמש או בפצצת מימן - זהו היתוך תרמו-גרעיני, ומהנדסים עומדים בפני משימה מרתיעה - כיצד לשלוט בתהליך הזה בתחנת כוח?
זה משהו שמדענים עובדים עליו מאז שנות ה-60. כור היתוך ניסיוני נוסף בשם וונדלשטיין 7-X החל לפעול בעיר גריפסוולד שבצפון גרמניה. הוא עדיין לא נועד ליצור תגובה - זה רק עיצוב מיוחד שנבדק (סטלרטור במקום טוקאמק).
פלזמה באנרגיה גבוהה
לכל המתקנים התרמו-גרעיניים יש תכונה משותפת - צורה טבעתית. הוא מבוסס על הרעיון של שימוש באלקטרומגנטים רבי עוצמה כדי ליצור שדה אלקטרומגנטי חזק בצורת טורוס - צינור אופניים מנופח.
השדה האלקטרומגנטי הזה חייב להיות כה צפוף שכאשר הוא מחומם בתנור מיקרוגל למיליון מעלות צלזיוס, חייבת להופיע פלזמה ממש במרכז הטבעת. לאחר מכן הוא נדלק כך שניתן להתחיל בהיתוך.
הדגמת אפשרויות
באירופה, שני ניסויים כאלה מתבצעים כעת. אחד מהם הוא וונדלשטיין 7-X, שיצר לאחרונה את פלזמת ההליום הראשונה שלו. השני הוא ITER, מתקן היתוך ניסיוני ענק בדרום צרפת שעדיין נמצא בשלבי בנייה ויהיה מוכן לצאת לאוויר ב-2023.
ההנחה היא שתגובות גרעיניות אמיתיות יתרחשו ב-ITER, עם זאת, רק בלפרק זמן קצר ובוודאי לא יותר מ-60 דקות. הכור הזה הוא רק צעד אחד מני רבים לקראת הפיכת היתוך גרעיני למציאות.
כור היתוך: קטן וחזק יותר
לאחרונה, כמה מעצבים הכריזו על עיצוב כור חדש. לדברי קבוצת סטודנטים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, וכן נציגי חברת הנשק לוקהיד מרטין, ניתן לבצע היתוך במתקנים שהם הרבה יותר חזקים וקטנים מ-ITER, והם מוכנים לעשות זאת תוך עשר שנים.
הרעיון של העיצוב החדש הוא להשתמש במוליכי-על מודרניים בטמפרטורות גבוהות באלקטרומגנטים, שמפגינים את תכונותיהם כאשר הם מקוררים בחנקן נוזלי, ולא באלה קונבנציונליים, הדורשים הליום נוזלי. טכנולוגיה חדשה וגמישה יותר תאפשר עיצוב מחדש מלא של הכור.
קלאוס הש, האחראי על טכנולוגיית היתוך גרעיני במכון הטכנולוגי של קרלסרוהה בדרום מערב גרמניה, ספקן. הוא תומך בשימוש במוליכי-על חדשים בטמפרטורות גבוהות עבור עיצובי כורים חדשים. אבל, לדבריו, לפתח משהו במחשב, תוך התחשבות בחוקי הפיזיקה, זה לא מספיק. יש צורך לקחת בחשבון את האתגרים שעולים בעת מימוש רעיון.
מדע בדיוני
לפי Hesh, מודל הסטודנטים של MIT מציג רק אפשרות של פרויקט. אבל זה בעצם הרבה מדע בדיוני. פּרוֹיֶקטמצביע על כך שהבעיות הטכניות החמורות של היתוך נפתרו. אבל למדע המודרני אין מושג איך לפתור אותם.
בעיה כזו היא הרעיון של סלילים מתקפלים. ניתן לפרק אלקטרומגנטים על מנת להיכנס לתוך הטבעת שמחזיקה את הפלזמה בדגם העיצוב של MIT.
זה יהיה מאוד שימושי כי אפשר לגשת לאובייקטים במערכת הפנימית ולהחליף אותם. אבל במציאות, מוליכים עשויים מחומר קרמי. מאות מהם חייבים להיות שזורים זה בזה בצורה מתוחכמת כדי ליצור את השדה המגנטי הנכון. וכאן יש קשיים מהותיים יותר: החיבורים ביניהם אינם פשוטים כמו חיבורי כבלי נחושת. אף אחד עדיין לא חשב אפילו על מושגים שיעזרו לפתור בעיות כאלה.
חם מדי
טמפרטורה גבוהה היא גם בעיה. בליבת פלזמת ההיתוך תגיע הטמפרטורה לכ-150 מיליון מעלות צלזיוס. החום הקיצוני הזה נשאר במקומו - ממש במרכז הגז המיונן. אבל גם מסביבו עדיין חם מאוד - מ-500 עד 700 מעלות באזור הכור, שהיא השכבה הפנימית של צינור מתכת שבו הטריטיום הדרוש להתרחשות היתוך גרעיני "יתרבות"
לכור ההיתוך יש בעיה גדולה עוד יותר - מה שנקרא שחרור כוח. זהו החלק של המערכת שמקבל את הדלק המשומש, בעיקר הליום, מתהליך ההיתוך. ראשוןרכיבי המתכת שאליהם נכנס הגז החם נקראים "מפנים". זה יכול להתחמם עד מעל 2000°C.
בעיית מפנה
כדי שהמפעל יעמוד בטמפרטורות אלו, המהנדסים מנסים להשתמש במתכת טונגסטן המשמשת בנורות ליבון מיושנות. נקודת ההיתוך של טונגסטן היא בערך 3000 מעלות. אבל יש גם מגבלות אחרות.
ב-ITER, ניתן לעשות זאת, מכיוון שהחימום בו אינו מתרחש כל הזמן. ההנחה היא שהכור יפעל רק 1-3% מהזמן. אבל זו לא אופציה לתחנת כוח שצריכה לפעול 24/7. ואם מישהו טוען שהוא מסוגל לבנות כור קטן יותר עם אותו הספק כמו ITER, אפשר לומר בבטחה שאין לו פתרון לבעיית המפנה.
תחנת כוח בעוד כמה עשורים
למרות זאת, מדענים אופטימיים לגבי הפיתוח של כורים תרמו-גרעיניים, עם זאת, זה לא יהיה מהיר כמו שחובבים מסוימים צופים.
ITER צריך להראות שהיתוך מבוקר יכול למעשה להפיק יותר אנרגיה ממה שהושקע בחימום הפלזמה. השלב הבא הוא בניית תחנת כוח היברידית הדגמה חדשה לגמרי המייצרת חשמל.
מהנדסים כבר עובדים על העיצוב שלו. הם יצטרכו ללמוד מ-ITER, שמתוכנן לצאת לדרך ב-2023. בהתחשב בזמן הדרוש לתכנון, תכנון ובנייה, נראהלא סביר שתחנת כוח ההיתוך הראשונה תושק הרבה יותר מוקדם מאמצע המאה ה-21.
Rosi Cold Fusion
בשנת 2014, בדיקה עצמאית של הכור E-Cat הגיעה למסקנה שהמכשיר הפיק בממוצע 2,800 וואט של תפוקת כוח על פני תקופה של 32 יום עם צריכה של 900 וואט. זה יותר ממה שכל תגובה כימית מסוגלת לבודד. התוצאה מדברת על פריצת דרך בהיתוך תרמו-גרעיני, או על הונאה מוחלטת. הדו"ח איכזב את הספקנים, המפקפקים באם הבדיקה באמת הייתה עצמאית ומציעים זיוף אפשרי של תוצאות הבדיקה. אחרים היו עסוקים בלמצוא את "המרכיבים הסודיים" שמאפשרים למיזוגו של רוסי לשכפל את הטכנולוגיה.
רוסי הוא רמאי?
אנדריאה מרשימה. הוא מפרסם כרוזים לעולם באנגלית ייחודית בחלק התגובות באתר האינטרנט שלו, הנקרא ביומרה Journal of Nuclear Physics. אבל ניסיונותיו הכושלים הקודמים כללו פרויקט איטלקי של פסולת לדלק וגנרטור תרמו-אלקטרי. פטרולדרגון, פרויקט של פסולת לאנרגיה, נכשל בין השאר משום שהשלכת הפסולת הבלתי חוקית נשלטת על ידי הפשע המאורגן האיטלקי, שהגיש נגדו כתב אישום פלילי בגין הפרת תקנות ניהול הפסולת. הוא גם יצר מכשיר תרמו-אלקטרי עבור חיל ההנדסה של צבא ארה ב, אבל במהלך הבדיקה, הגאדג'ט הפיק רק חלק קטן מהכוח המוצהר.
רבים לא סומכים על רוסי, והעורך הראשי של ה-New Energy Times כינה אותו בבוטות פושע שמאחוריו שורה של פרויקטי אנרגיה כושלים.
אימות עצמאי
רוסי חתם על חוזה עם חברת Industrial Heat האמריקאית לביצוע בדיקה סודית של שנה של מפעל היתוך קר של 1MW. המכשיר היה מכולת משלוח עמוסה בעשרות E-Cats. הניסוי היה צריך להיות בשליטה של גורם שלישי שיכול לאשר שאכן מתרחש יצירת חום. רוסי טוען שבילה חלק ניכר מהשנה האחרונה כמעט חי במכולה ופיקח על פעולות במשך יותר מ-16 שעות ביום כדי להוכיח את הכדאיות המסחרית של ה-E-Cat.
המבחן הסתיים במרץ. תומכיו של רוסי חיכו בכיליון עיניים לדוח המשקיפים, בתקווה לזיכוי הגיבור שלהם. אבל בסופו של דבר הם קיבלו תביעה משפטית.
ליטיגציה
בתביעה לבית המשפט בפלורידה, רוסי טוען שהבדיקה הצליחה ובורר בלתי תלוי אישר שהכור E-Cat מייצר פי שישה יותר אנרגיה ממה שהוא צורך. הוא גם טען כי Industrial Heat הסכימה לשלם לו 100 מיליון דולר - 11.5 מיליון דולר מראש לאחר הניסיון של 24 שעות (לכאורה עבור זכויות רישוי כדי שהחברה תוכל למכור את הטכנולוגיה בארה"ב) ועוד 89 מיליון דולר לאחר השלמתו המוצלחת של ההארכה. ניסיון. בתוך 350 ימים. רוסי האשים את IH בניהול "תוכנית הונאה"שמטרתו הייתה לגנוב את הקניין הרוחני שלו. הוא גם האשים את החברה בניצול בלתי חוקי של כורי E-Cat, העתקה בלתי חוקית של טכנולוגיות ומוצרים חדשניים, פונקציונליות ועיצובים, וניצול לרעה של פטנט על הקניין הרוחני שלו.
מכרה של זהב
במקום אחר, רוסי טוען שבאחת ההפגנות שלו, IH קיבל 50-60 מיליון דולר ממשקיעים ועוד 200 מיליון דולר מסין לאחר שידור חוזר בו היו מעורבים בכירים סינים. אם זה נכון, אז הרבה יותר ממאה מיליון דולר עומדים על כף המאזניים. Industrial Heat דחתה את הטענות הללו כחסרות בסיס והולכת להגן על עצמה באופן אקטיבי. חשוב מכך, היא טוענת שהיא "עבדה למעלה משלוש שנים כדי לאשר את התוצאות שרוסי השיג לכאורה עם טכנולוגיית ה-E-Cat שלו, ללא הצלחה."
IH לא מאמין ב-E-Cat, וה-New Energy Times לא רואה שום סיבה לפקפק בכך. ביוני 2011, נציג הפרסום ביקר באיטליה, ראיין את רוסי וצילם הדגמה של ה-E-Cat שלו. יום לאחר מכן, הוא דיווח על חששותיו הרציניים לגבי שיטת מדידת הכוח התרמי. לאחר 6 ימים, העיתונאי פרסם את הסרטון שלו ביוטיוב. מומחים מכל העולם שלחו לו ניתוחים, שפורסמו ביולי. התברר שזו מתיחה.
אישור ניסיוני
עם זאת, מספר חוקרים - אלכסנדר פרקהומוב מאוניברסיטת עמים לידידות ברוסיה ומפרויקט הזיכרון למרטין פליישמן (MFPM) -הצליח לשחזר את ההיתוך התרמו-גרעיני הקר של רוסיה. דו"ח MFPM זכה לכותרת "סופו של עידן הפחמן קרוב". הסיבה להתפעלות כזו הייתה גילוי התפרצות של קרינת גמא, שלא ניתן להסביר אחרת מאשר על ידי תגובה תרמו-גרעינית. לפי החוקרים, לרוסי יש בדיוק מה שהוא אומר.
מתכון פתוח בר-קיימא להיתוך קר יכול לעורר הבהלה לזהב אנרגטית. ייתכן שימצאו שיטות חלופיות לעקוף את הפטנטים של רוסי ולהרחיק אותו מעסקי האנרגיה של מיליארדי דולרים.
אז אולי רוסי יעדיף להימנע מהאישור הזה.
