Con los reactores de fusión nuclear que se están probando en Alemania, ¿qué tan lejos estamos de hacer uno que pueda usarse prácticamente?

Answer 1

Estás hablando del Wendelstein 7x. Este es uno de los muchos tipos diferentes de máquinas / enfoques de fusión. Éstos son algunos de ellos:

Aquí hay un video impresionante que muestra esta cosa que se está construyendo (por mi amigo Dan Clery en AAAS Science).

Estos son algunos de los puntos clave sobre esta máquina:

Costo: Con 1.900 millones de dólares, el Wendelstein fue una ganga. Especialmente cuando lo comparas con otras máquinas de fusión gubernamentales. Por ejemplo, NIF fue de ~ 4 mil millones e ITER parece ~ 19 mil millones.

Línea de tiempo : Esto tomó 19 años para diseñar, proponer, construir y poner en marcha. Fue diseñado por una supercomputadora para optimizar el comportamiento del plasma.

Tiempo de ejecución : el 7X está configurado para fusionar material durante 30 minutos. Ese es un verdadero hito para este tipo de máquinas. ¿Quieres una comparación? Esta quora respuesta, escribí, tiene una lista de tiempos de ejecución para 16 enfoques de fusión: 30 minutos, a estas temperaturas y presiones es increíble.

Diseño: Tokamaks corre plasma alrededor de un anillo. Esto es bueno, pero aún pierden material. Pierden material por reacciones de dispersión; básicamente las cosas se golpean hacia afuera y luego se estrellan contra la pared; perdido por siempre.

Estas pérdidas de conducción te matan. ¡Sigues agregando material y sigues perdiéndolo! Matemáticamente, esto perjudica el equilibrio general de potencia para una máquina de fusión. El balance de potencia para todas las máquinas de fusión basadas en plasma se muestra a continuación.

Entonces, a medida que el plasma se dispersa en la pared, lleva energía. La gente ha tomado esta ecuación y la ha convertido en los famosos Criterios de Lawson .

La dispersión es mala; muy mal. El Wendelstein 7x ataca este problema girando el anillo sobre sí mismo. De esta manera, el material sigue “dispersándose” en el centro de la máquina. Por eso es un anillo retorcido.

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Aunque creo que esta máquina es genial, no creo que el poder de fusión provenga de tokamaks o stellorators. Creo que las startups de fusión son donde debemos buscar el poder de fusión. Aquí hay algunos prometedores.

Tri Alpha Energy Inc en LA:

Fusión general en Vancouver:

O tal vez … incluso Lockheed Martin …

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Finalmente, un complemento descarado para mi contenido:

1. Mi blog de Fusion: el blog de Polywell
2. Mi cuenta de Twitter Fusion:
3. Contenido de My Fusion (descargable en PDF)
4. El inicio de Fusion con el que estoy asociado

Answer 2

Se produjo una búsqueda rápida en Google con este sitio web:

Se enciende un nuevo reactor de fusión experimental en Alemania

Así es como se ve:

Si no está hablando de este artículo, repasemos el análisis de todos modos.

En primer lugar, permítanme explicar cómo funciona este reactor. Este reactor se basa en un diseño de supercomputadora, que utiliza un campo magnético muy fuerte para rodear y suspender el plasma. Este plasma se crea al romper los iones de hidrógeno a una velocidad muy alta y luego, como dice el artículo, “explotarlos con microondas”. Esta “explosión” provoca un aumento de temperatura de hasta 100 millones de grados, luego convierte el plasma en helio. La parte en la que las personas se confunden es cuánto tiempo podemos suspender este material. Aquí hay un par de factores limitantes:

• Almacenamiento de energía / suministro de red eléctrica (básicamente, cuánto tiempo podemos alimentarlo)
• La capacidad del material para soportar el calor.
• Propiedades desconocidas del plasma (el plasma es una fase loca de la materia; sé mucho, pero no una tonelada).
• Los efectos del calor en la electrónica del reactor (Seguridad)
• Nuestra poca comprensión sobre cómo suspender 100 millones de grados de plasma afectará las cosas en general (Ser cauteloso)

La prueba que realizaron solo duró menos de un segundo, antes de que tuviera que entrar en la etapa de enfriamiento, por las razones mencionadas anteriormente. Aún así, este es un progreso, demostró que tenemos la capacidad de suspender el plasma, y ​​mucho menos crearlo. Gran salto

Este reactor no es el único diseño en el mundo en este momento, actualmente hay un par que ha llamado la atención de los medios de comunicación y los científicos de todo el mundo. El segundo lugar más cercano es el Tokamak, un diseño ruso, ahora fuera de servicio, pero proporcionó muchos avances, aunque nunca logró su objetivo a largo plazo.

Para resumirlo todo, podemos esperar que el primer reactor de fusión esté disponible para 2025-2030 (como lo establece el artículo). ¿Por qué está tan lejos? En pocas palabras, no entendemos lo suficiente o no tenemos los materiales adecuados para suspender el plasma en un estado tan caliente como para mantener un reactor funcionando de manera segura. Sin embargo, estamos en camino, velocidad de Dios para ellos.

Answer 3

Los reactores de fisión fueron propuestos en la década de 1930 después del descubrimiento de neutrones. Pudieron fabricar reactores de laboratorio para producir plutonio en la década de 1940. El primer reactor nuclear comercial se puso en servicio solo en 1956. Eso son 3 décadas.

La fusión nuclear es un sistema más complejo. Es muy difícil controlarlo sin perder energía. Los reactores de fusión estables de hoy consumen más energía de la que dan. Por lo tanto, es una pérdida de energía que no lo hace económico.

Diseños como ITER y el que mencionó en Alemania son varios conceptos que se están poniendo en prototipo para analizar la posibilidad de ser económicos y estables. Podemos esperar un reactor de fusión en nuestra vida si tienes 20 años en este momento. Eso es todo lo que puedo decir en este momento. En base a los datos de los reactores experimentales mencionados, sabríamos más sobre las posibilidades. ¡Buena suerte!