Miradi bunifu inayotumia kondakta mkuu wa kisasa hivi karibuni itaruhusu muunganisho unaodhibitiwa wa thermonuclear, baadhi ya watu wenye matumaini wanasema. Wataalamu, hata hivyo, wanatabiri kwamba matumizi ya vitendo yatachukua miongo kadhaa.
Kwa nini ni ngumu sana?
Nishati ya mseto inachukuliwa kuwa chanzo cha nishati kwa siku zijazo. Hii ni nishati safi ya atomi. Lakini ni nini na kwa nini ni vigumu kufikia? Kwa kuanzia, tunahitaji kuelewa tofauti kati ya utengano wa kawaida wa nyuklia na muunganisho wa nyuklia.
Mpasuko wa atomi ni wakati isotopu zenye mionzi - uranium au plutonium - zinagawanyika na kugeuzwa kuwa isotopu zingine zenye mionzi nyingi, ambazo lazima zizikwe au kuchapishwa tena.
Mitikio ya muunganisho inajumuisha ukweli kwamba isotopu mbili za hidrojeni - deuterium na tritium - huungana katika nzima moja, na kutengeneza heliamu isiyo na sumu na neutroni moja, bila kutoa taka ya mionzi.
Tatizo la kudhibiti
Maoni ambayokutokea kwenye Jua au kwenye bomu la hidrojeni - huu ni muunganisho wa thermonuclear, na wahandisi wanakabiliwa na kazi ngumu - jinsi ya kudhibiti mchakato huu kwenye kiwanda cha nguvu?
Hili ni jambo ambalo wanasayansi wamekuwa wakilifanyia kazi tangu miaka ya 1960. Kinu kingine cha majaribio kiitwacho Wendelstein 7-X kimeanza kufanya kazi katika mji wa kaskazini mwa Ujerumani wa Greifswald. Bado haijaundwa ili kuunda majibu - ni muundo maalum tu ambao unajaribiwa (stellarator badala ya tokamak).
Plasma ya Nishati ya Juu
Mitambo yote ya thermonuclear ina kipengele cha kawaida - umbo la annular. Inatokana na wazo la kutumia sumaku-umeme zenye nguvu ili kuunda uga dhabiti wa sumaku-umeme yenye umbo la torasi - mirija ya baisikeli iliyojaa hewa.
Sehemu hii ya sumaku-umeme lazima iwe mnene sana hivi kwamba inapokanzwa katika tanuri ya microwave hadi nyuzi joto milioni moja, plasma lazima ionekane katikati kabisa ya pete. Kisha huwashwa ili muunganisho uanze.
Onyesho la uwezekano
Nchini Ulaya, majaribio mawili kama haya yanaendelea kwa sasa. Mmoja wao ni Wendelstein 7-X, ambayo hivi karibuni ilitoa plasma yake ya kwanza ya heliamu. Nyingine ni ITER, kituo kikubwa cha majaribio cha uunganishaji kusini mwa Ufaransa ambacho bado kinajengwa na kitakuwa tayari kuonyeshwa moja kwa moja katika 2023.
Inachukuliwa kuwa athari halisi za nyuklia zitatokea katika ITER, hata hivyo, ndani tukwa muda mfupi na hakika si zaidi ya dakika 60. Kinu hiki ni mojawapo tu ya hatua nyingi za kufanikisha muunganisho wa nyuklia.
Fusion reactor: ndogo na yenye nguvu zaidi
Hivi majuzi, wabunifu kadhaa wametangaza muundo mpya wa kinu. Kulingana na kikundi cha wanafunzi kutoka Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts, pamoja na wawakilishi wa kampuni ya silaha ya Lockheed Martin, fusion inaweza kufanywa katika vituo ambavyo vina nguvu zaidi na ndogo kuliko ITER, na wako tayari kuifanya ndani ya kumi. miaka.
Wazo la muundo mpya ni kutumia viboreshaji vya kisasa vya halijoto ya juu katika sumaku-umeme, ambazo huonyesha sifa zake zinapopozwa na nitrojeni kioevu, badala ya zile za kawaida, zinazohitaji heliamu kioevu. Teknolojia mpya, inayonyumbulika zaidi itaruhusu uundaji upya kamili wa kinu.
Klaus Hesch, anayesimamia teknolojia ya muunganisho wa nyuklia katika Taasisi ya Teknolojia ya Karlsruhe kusini-magharibi mwa Ujerumani, ana shaka. Inaauni matumizi ya viboreshaji vipya vya halijoto ya juu kwa miundo mipya ya kinu. Lakini, kulingana na yeye, kuendeleza kitu kwenye kompyuta, kwa kuzingatia sheria za fizikia, haitoshi. Ni muhimu kuzingatia changamoto zinazojitokeza wakati wa kutekeleza wazo kwa vitendo.
Sci-fi
Kulingana na Hesh, mtindo wa wanafunzi wa MIT unaonyesha tu uwezekano wa mradi. Lakini kwa kweli ni hadithi nyingi za kisayansi. Mradiinapendekeza kwamba matatizo makubwa ya kiufundi ya muunganisho yametatuliwa. Lakini sayansi ya kisasa haina wazo la jinsi ya kuyatatua.
Tatizo mojawapo ni wazo la coil zinazokunjana. Sumaku-umeme zinaweza kuvunjwa ili kuingia ndani ya pete iliyoshikilia plasma katika muundo wa muundo wa MIT.
Hii itakuwa muhimu sana kwa sababu mtu anaweza kufikia vipengee katika mfumo wa ndani na kuvibadilisha. Lakini kwa kweli, superconductors hufanywa kwa nyenzo za kauri. Mamia yao lazima yameunganishwa kwa njia ya kisasa ili kuunda uwanja sahihi wa magnetic. Na hapa kuna shida za kimsingi zaidi: viunganisho kati yao sio rahisi kama viunganisho vya nyaya za shaba. Hakuna mtu ambaye bado hata amefikiria dhana ambazo zingesaidia kutatua matatizo kama haya.
Moto kupita kiasi
Joto la juu pia ni tatizo. Katika msingi wa plasma ya fusion, joto litafikia digrii milioni 150 Celsius. Joto hili kali linabaki mahali - katikati kabisa ya gesi ya ionized. Lakini hata karibu nayo bado ni moto sana - kutoka digrii 500 hadi 700 katika eneo la reactor, ambayo ni safu ya ndani ya bomba la chuma ambalo tritium muhimu kwa fusion ya nyuklia kutokea "itazalisha"
Kiyako cha muunganisho kina tatizo kubwa zaidi - kinachojulikana kuwa ni kutolewa kwa nishati. Hii ni sehemu ya mfumo inayopokea mafuta yaliyotumiwa, hasa heliamu, kutoka kwa mchakato wa fusion. Kwanzavipengele vya chuma ambavyo gesi ya moto huingia huitwa "divertors". Inaweza kupata joto hadi zaidi ya 2000°C.
Tatizo la divertor
Ili mtambo ustahimili halijoto hizi, wahandisi wanajaribu kutumia tungsten ya chuma inayotumiwa katika balbu za zamani za incandescent. Kiwango cha kuyeyuka kwa tungsten ni karibu digrii 3000. Lakini kuna vikwazo vingine pia.
Katika ITER, hii inaweza kufanyika, kwa sababu inapokanzwa ndani yake haitokei kila mara. Inachukuliwa kuwa reactor itafanya kazi tu 1-3% ya muda. Lakini hiyo sio chaguo kwa mtambo wa nguvu ambao unahitaji kufanya kazi 24/7. Na, ikiwa mtu anadai kuwa na uwezo wa kujenga kinu kidogo chenye nguvu sawa na ITER, ni salama kusema kwamba hana suluhu la tatizo la kigeuza.
Mtambo wa kuzalisha umeme katika miongo michache
Hata hivyo, wanasayansi wana matumaini kuhusu uundwaji wa vinu vya nyuklia, hata hivyo, hautakuwa haraka kama vile baadhi ya wakereketwa wanavyotabiri.
ITER inapaswa kuonyesha kwamba muunganisho unaodhibitiwa unaweza kutoa nishati zaidi kuliko inavyotumika kupasha plasma. Hatua inayofuata ni kujenga mtambo mpya kabisa wa maonyesho ya mseto ambao huzalisha umeme.
Wahandisi tayari wanafanyia kazi muundo wake. Watalazimika kujifunza kutoka kwa ITER, ambayo imepangwa kuzinduliwa mnamo 2023. Kwa kuzingatia wakati unaohitajika kwa kubuni, kupanga na ujenzi, inaonekana.hakuna uwezekano kwamba mtambo wa kwanza wa kuunganisha umeme utazinduliwa mapema zaidi kuliko katikati ya karne ya 21.
Rossi Cold Fusion
Mnamo mwaka wa 2014, jaribio la kujitegemea la kipenyo cha E-Cat lilihitimisha kuwa kifaa kilitoa wastani wa wati 2,800 za pato la nishati katika muda wa siku 32 na matumizi ya wati 900. Hii ni zaidi ya mmenyuko wowote wa kemikali unaweza kuwatenga. Matokeo yake yanazungumza juu ya mafanikio katika muunganisho wa nyuklia, au ya ulaghai wa moja kwa moja. Ripoti hiyo iliwakatisha tamaa wakosoaji, ambao wanatilia shaka ikiwa jaribio hilo lilikuwa huru na kupendekeza uwezekano wa upotoshaji wa matokeo ya mtihani. Wengine wamekuwa na shughuli nyingi kutafuta "viungo vya siri" vinavyowezesha mchanganyiko wa Rossi kuiga teknolojia.
Rossi ni tapeli?
Andrea anapendeza. Anachapisha matangazo kwa ulimwengu kwa Kiingereza cha kipekee katika sehemu ya maoni ya tovuti yake, inayoitwa Journal of Nuclear Physics. Lakini majaribio yake ya hapo awali ambayo hayakufaulu yamejumuisha mradi wa mafuta taka wa Italia na jenereta ya thermoelectric. Petroldragon, mradi wa kusambaza takataka kwa nishati, umeshindwa kwa kiasi fulani kwa sababu utupaji haramu wa taka unadhibitiwa na uhalifu uliopangwa wa Italia, ambao umefungua mashtaka ya jinai dhidi yake kwa kukiuka kanuni za usimamizi wa taka. Pia aliunda kifaa cha umeme wa joto kwa ajili ya Jeshi la Wahandisi la Jeshi la Marekani, lakini wakati wa majaribio, kifaa kilitoa sehemu ndogo tu ya nishati iliyotangazwa.
Wengi hawamwamini Rossi, na mhariri mkuu wa New Energy Times alimtaja waziwazi kuwa mhalifu na msururu wa miradi ya nishati iliyofeli nyuma yake.
Uthibitishaji wa kujitegemea
Rossi alitia saini mkataba na kampuni ya Marekani ya Industrial Heat kufanya jaribio la siri la mwaka mzima la mtambo wa kuunganisha baridi wa MW 1. Kifaa hicho kilikuwa kontena la usafirishaji lililojaa makumi ya E-Cats. Jaribio lilipaswa kudhibitiwa na mtu wa tatu ambaye angeweza kuthibitisha kwamba uzalishaji wa joto ulikuwa unafanyika. Rossi anadai kuwa alitumia muda mwingi wa mwaka uliopita akiishi katika kontena na kusimamia shughuli kwa zaidi ya saa 16 kwa siku ili kuthibitisha uwezo wa kibiashara wa E-Cat.
Jaribio liliisha Machi. Wafuasi wa Rossi walisubiri kwa hamu ripoti ya waangalizi, wakitarajia kuachiliwa kwa shujaa wao. Lakini mwishowe walipata kesi.
Madai
Katika jalada la mahakama ya Florida, Rossi anadai kuwa jaribio hilo lilifaulu na msuluhishi huru alithibitisha kuwa kinuni ya E-Cat hutoa nishati mara sita kuliko inavyotumia. Pia alidai kuwa Industrial Heat ilikubali kumlipa $100 milioni - $11.5 milioni hapo awali baada ya kesi hiyo iliyochukua saa 24 (ikidaiwa kuwa ni haki ya kupata leseni ili kampuni hiyo iweze kuuza teknolojia hiyo Marekani) na nyingine $89 milioni baada ya kukamilika kwa muda uliopanuliwa. majaribio ndani ya siku 350. Rossi alimshutumu IH kwa kuendesha "mpango wa ulaghai"lengo lake lilikuwa ni kumwibia miliki yake. Pia alishutumu kampuni hiyo kwa kutumia vibaya vinu vya E-Cat, kunakili kinyume cha sheria teknolojia na bidhaa bunifu, utendakazi na miundo, na kutumia vibaya hataza kwenye mali yake ya kiakili.
Mgodi wa Dhahabu
Mahali pengine, Rossi anadai kuwa katika mojawapo ya maonyesho yake, IH ilipokea dola milioni 50-60 kutoka kwa wawekezaji na nyingine milioni 200 kutoka Uchina baada ya mchezo wa marudiano uliohusisha maafisa wakuu wa China. Ikiwa hii ni kweli, basi zaidi ya dola milioni mia moja ziko hatarini. Industrial Joto imepuuzilia mbali madai haya kuwa hayana msingi na itajitetea kikamilifu. Muhimu zaidi, anadai kwamba "alifanya kazi kwa zaidi ya miaka mitatu ili kuthibitisha matokeo ambayo Rossi alidaiwa kupata kwa teknolojia yake ya E-Cat, bila mafanikio."
IH haiamini katika E-Cat, na gazeti la New Energy Times halioni sababu ya kutilia shaka hilo. Mnamo Juni 2011, mwakilishi wa uchapishaji alitembelea Italia, alihojiana na Rossi na kurekodi onyesho la E-Cat yake. Siku moja baadaye, aliripoti wasiwasi wake mkubwa juu ya njia ya kupima nguvu ya joto. Baada ya siku 6, mwandishi wa habari alichapisha video yake kwenye YouTube. Wataalamu kutoka duniani kote walimtumia uchambuzi, ambao ulichapishwa Julai. Ikadhihirika kuwa huu ulikuwa uwongo.
Uthibitisho wa majaribio
Hata hivyo, idadi ya watafiti - Alexander Parkhomov kutoka Chuo Kikuu cha Peoples' Friendship cha Urusi na Mradi wa Kumbukumbu ya Martin Fleishman (MFPM) -imeweza kuzaliana tena muunganisho baridi wa nyuklia wa Urusi. Ripoti ya MFPM iliitwa "Mwisho wa Enzi ya Carbon U Karibu". Sababu ya kupendeza kama hiyo ilikuwa ugunduzi wa kupasuka kwa mionzi ya gamma, ambayo haiwezi kuelezewa vinginevyo kuliko mmenyuko wa thermonuclear. Kulingana na watafiti, Rossi ana kile hasa anachosema.
Kichocheo cha wazi cha kuchanganya baridi kinaweza kuibua nishati ya dhahabu. Mbinu mbadala zinaweza kupatikana ili kukwepa hataza za Rossi na kumweka nje ya biashara ya mabilioni ya dola za nishati.
Kwa hivyo labda Rossi angependelea kuepuka uthibitisho huu.
