¿Cuánto costará alimentar un reactor de fusión?

Aquí estaban mis cálculos (basados ​​en los precios del combustible de 2011) de mi publicación de blog sobre esto. Esto se basó únicamente en los precios del combustible, por lo que se adapta perfectamente a lo que está pidiendo.

Muchos aspectos de este cálculo están en el aire.

En algunos casos, la fusión parece un dólar por kilovatio y en otros casos el precio cae cerca de un centavo por kilovatio. Estoy seguro de que sabe que el promedio nacional de EE. UU. Oscila entre 10 y 15 centavos.

A continuación se muestra un ejemplo de cálculo para el deuterio. El costo que usé fue de 400 dólares por 50 litros de D2 con una pureza del 99.999% y estamos quemando 1 kg por hora. El verdadero truco es mirar (1) cuánto combustible quema y (2) qué tan eficientemente captura la energía proveniente de la fusión, dentro de su planta de energía.

Aquí están esos números para Tritium + Deuterium. El tritio es una pesadilla . Es costoso, difícil de almacenar y difícil de manejar desde el punto de vista de la seguridad / regulación.

No debe hacer predicciones más detalladas que esta, en este momento.

Quiero decir que puedes hacer los cálculos, pero parece demasiado temprano en el juego de fusión para tratar de obtener esto específico. Si lo haces, se convierte en un ejercicio infructuoso. ¡Espero que ayude!

¿Cuál es el valor actual (costo) del agua pesada en dólares por kilogramo?

Como dijo el Dr. Kaplan, es más barato que su número.

Sin embargo, incluso en su número, se trata de “solo” 360 millones al año. Para una planta eléctrica de 1 GWe que llega a … 4 centavos por kwh. Como pagamos unos 10 centavos por kwh, esto sería mucho, o la mitad. No del todo prohibitivo.

El litio cuesta aproximadamente $ 20,000 por tonelada. Litio: ¿Qué precio para el metal del futuro? Esto aumentaría, tal vez, si hay un uso masivo de litio para las baterías. La corteza terrestre es de aproximadamente 20 ppm de litio, por lo que hay mucho por ahí.

Solo tenga cuidado de que el litio que compra no haya eliminado el litio 6. Jajaja

La producción de tritio sería principalmente una cuestión de costo de capital. El litio 6 tiene secciones transversales sustanciales para la producción de tritio. La fusión DT produce grandes cantidades de neutrones de alta energía. Buuuuuuuuuut, esto es interesante, uno necesita todos los neutrones producidos para generar un núcleo de tritio. Siempre hay pérdidas: algunos neutrones reaccionarán con otra cosa, otros se filtrarán, el tritio siempre se descompone, algunos se perderán en el medio ambiente.

Esta podría ser la razón por la cual algunos de los diseños tienen un revestimiento de berilio. El berilio es uno de los pocos elementos comunes que tiene reacciones (n, 2n): es ligeramente útil como multiplicador de neutrones.

En cualquier caso, debemos tener reacciones de fisión en algún lugar que produzcan un exceso de neutrones para ser utilizados para producir algo de tritio para compensar las pérdidas en los reactores de fusión, o tenemos que comprar acciones en minas de berilio.

Me parece que tienes algo así como un factor de mil errores en el costo del deuterio. Tu número es demasiado alto.

¿Cuál es el valor actual (costo) del agua pesada en dólares por kilogramo?

La respuesta de Adam Feinberg sugiere que se puede obtener agua pesada con una pureza del 99% por alrededor de US $ 700 / litro, lo que daría lugar a alrededor de US $ 3500 / kilogramo de deuterio, ya que el deuterio constituye 1/5 de la masa de agua pesada y puedo ‘ No creo que la hidrolización del agua sea tan costosa.

Ahora, ¿eso es caro?

Bueno, realmente no sabemos cuánto costará un reactor de fusión en términos de capital y costos de funcionamiento.

No sabemos con qué eficiencia la energía puede o no ser extraíble de una planta de energía de fusión en funcionamiento. ¡Entonces es un poco difícil responder con certeza!

Pero si se pueden lograr eficiencias razonables, digamos en general alrededor del 50% para el rendimiento básico de energía D + T, entonces es muy poco probable que los costos de combustible sean significativos durante la vida útil de una planta de energía, como en el caso de la energía nuclear a los precios actuales de uranio .

En la fusión de 1 kg de D + T, podemos esperar una liberación de energía bruta de 120 GWh. La mayor parte de esta energía está en forma de neutrones rápidos (14 MeV por fisión) y partículas alfa (3,5 MeV por fisión).

Personalmente, la mejor forma en que puedo pensar, de manera impropia para usar los neutrones rápidos sería cubrir todo el núcleo de fusión con material fisionable y usar los neutrones para impulsar las reacciones de fisión en la manta. El calor entonces conduciría un vapor u otro generador térmico …

Por lo tanto, necesitaría agregar el costo del uranio o torio para la manta al costo del combustible, pero su producción de energía por kilogramo de D aumentaría, ya que cada fisión de uranio libera aproximadamente un factor de 10 más energía utilizable que el D + T reacción hace.

De modo que produciría unos 1200 GWh por kilo de D, pero se reduciría por factores considerables para la eficiencia térmica, etc.

Actualmente, la electricidad se puede vender por un promedio de aproximadamente US $ 0.07 / kWh en los EE. UU.

Entonces, en general, el costo del combustible de deuterio ciertamente no parece ser muy alto.

Pero el tritio es un problema: la propuesta actual es reproducirlo durante la reacción de fusión en una capa de litio alrededor del núcleo de fusión.

No está claro cuánto cuesta la capa de litio y qué rendimiento de tritio es realmente posible.

Los combustibles por sí solos cuestan más por fusiones que el costo total del precio de venta solar y eólica, incluidas las ganancias. Incluso sin cuestionar las respuestas aquí, 4–7 centavos por KWH es un factor decisivo. La energía solar y eólica se venden por 3 centavos y menos y se están volviendo más baratas.

Tritium agrega otros 30,000 a 80,000 $ por gramo. Por lo tanto, el combustible solo es mucho más caro que el solar y el eólico. Entonces tienes el problema del primer muro radiactivo y las liberaciones fugitivas. Fusion todavía está a 50 años de distancia y solo los militares mantendrán la financiación, ya que han financiado gran parte de ella. Hay muchas razones para esperar que los materiales súper complicados y exóticos que necesitan reactores de fusión sean mucho más caros que los reactores de fisión.

Por cierto, el silicio de grado 99% es 20 $ por libra. El silicio semiconductor es miles por libra. La pureza del deuterio y el tritio será crítica.

“El precio promedio nivelado a largo plazo de una muestra de acuerdos de venta de energía eólica firmados en 2014 (y ciertamente se concentró en la región central de menor precio del país) cayó a solo 2.35 ¢ / kWh. http://oilichelin/ Alternativa
http://www.zmescience.com/ecolog … 2.91 centavos por KWH.
“Chile acaba de firmar la energía no subsidiada más barata del mundo a ¢ 2.91 / kWh. Por supuesto, es energía solar”

https://cleantechnica.com/2016/1… 648MWp 678M $ 8 meses

Para un reactor mucho más grande, ¡absolutamente gratis! El sol está a solo 1AU de distancia y producirá energía por fusión durante al menos 5 mil millones de años más. Solo necesitamos instalar células fotovoltaicas para aprovechar esta energía en la tierra.

Creo que estamos viendo todo este concepto completamente mal. La fusión como se observa en la naturaleza es autosuficiente y la única forma en que esta tecnología será realmente beneficiosa es si podemos imitar esta mecánica. Lo que me parece fascinante es la posibilidad de usar polaritones de plasmón en la fusión basada en plasma para generar un sistema de contención autorreforzante utilizando tecnologías fotovoltaicas y CSP (Concentración de energía solar) junto con los aspectos de manipulación de la luz de los polaritones de plasma que permiten que la reacción produzca un fuente secundaria de combustible fuerte con el único propósito de contención sin drenar la salida de energía eléctrica. Contrariamente a la norma, un sistema de contención basado en este diseño solo se haría más fuerte cuanto mayor sea la generación de energía eléctrica en lugar de más débil.

Soy consciente de que todo este concepto es tan avanzado que necesitaríamos tecnología de recolección solar 10 veces más efectiva y 100 veces más duradera, aunque uno puede soñar. 😉