¿Podría un escenario de encendido de fusión nuclear fuera de control ser peligroso (en el contexto de la energía de fusión)?

Answer 1

La ignición es una reacción en cadena de fusión . La ignición es difícil de hacer. Cuando fusiona deuterio y / o tritio, los productos están calientes.

Los productos calientes (helio, neutrones, protones, tritio) tienen mucha velocidad. Esto significa que vuelan rápidamente. Encender significa que en ese corto período de tiempo, los productos perderán su energía.

Para hacerlo, nos centramos en el helio. Hacemos esto porque el helio es gordo y pesado. Por lo tanto, las probabilidades de que el helio golpee algo antes de salir disparado son mucho mayores. Como el helio también se conoce como “partículas alfa”, este proceso se conoce como “calentamiento alfa”. La ignición dependería del funcionamiento de la calefacción alfa.

Un par de puntos:

• La ignición no ha sucedido en una máquina de fusión, todavía .
• Ha sucedido en bombas.
• Si sucediera, la energía creada dependería de la cantidad de combustible de fusión disponible y calentada. En muchos sentidos, esto hace que el encendido sea más seguro.
• Varios equipos experimentales se han preparado / planeado / propuesto para obtener el encendido. La Instalación Nacional de Encendido fue diseñada con el propósito expreso de hacer esto. En 2016, el DOE admitió que la instalación de 3,8 mil millones de dólares nunca podría encenderse.

• En 2010, el experimento del dipolo levitante en el MIT (dirigido por el Dr. Jay Kesner) puso los fondos solicitados en relación con el encendido en su máquina. Al equipo LDX se le negó la financiación. A continuación se muestra un video temprano de la máquina LDX.

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Creo que vale la pena señalar que la ignición puede no ser necesaria para el poder de fusión neta. El balance de energía de Lawson (para un enfoque de fusión basado en plasma) determina si una máquina puede obtener potencia neta. Aquí está abajo.

Para obtener potencia neta, todo lo que necesita hacer es hacer que esta ecuación sea positiva. Todavía no ha sucedido en un dispositivo , ni en ningún lugar del mundo ni en ningún momento en los últimos 60 años.

Esto no dice nada sobre la necesidad de ignición. A continuación se muestra una tabla de diferentes enfoques de fusión que se han propuesto en los últimos 60 años.

Tal vez una de estas ideas puede hacer que la ecuación de Lawson sea positiva y convertirse en la primera máquina de fusión controlada en obtener más energía de la que ponemos.

¡Espero que ayude! Escribo en un blog sobre fusión, y estoy tratando de desarrollar un podcast de fusión.

www.thefusionpodcast.com

Answer 2

No. En un tokamak o estellarador, por ejemplo, el flujo de plasma simplemente puede cortarse, y el campo magnético que limita el plasma también puede simplemente apagarse: no hay forma de que el plasma pueda encender cualquier material a su alrededor. . Creo que es metal, acero, que es principalmente hierro, por lo que no puede fusionarse con una liberación de energía.

Las impurezas en el acero, como el carbono, tienen barreras de fusión de Coulomb extremadamente altas.

Incluso si el campo falla por completo, y el recipiente de vacío que contiene el plasma explota, simplemente no hay forma de que el plasma encienda la atmósfera.

Ni siquiera una bomba de hidrógeno puede hacer eso. Se pueden producir muy pocas reacciones nucleares secundarias que liberen energía en la atmósfera en los momentos iniciales de la explosión, pero la energía se disipa demasiado rápido en la atmósfera y la reacción no puede ser autosuficiente. Lo mismo es cierto en los océanos.

Probablemente haya más peligro de lo que sea que se use para extraer la energía de la reacción de fusión.

Una propuesta que he visto es usar los neutrones rápidos de la fusión D + T, que transportan una gran fracción de la energía liberada en la reacción, para impulsar las reacciones de fisión en el uranio natural, principalmente U238, que luego se volvería radiactivo, al igual que la fisión combustible del reactor, que requiere algo de enfriamiento. Otros escenarios también son posibles.

Pero no se trata de una reacción de fusión desbocada en ninguno de los diseños que he visto. El problema es más bien lograr que la reacción de fusión salga lo suficientemente bien y durante el tiempo suficiente.

Answer 3

No es un fugitivo por decirlo, sino un accidente que conduce a grandes explosiones y a un par de millas de materiales radiactivos. (No es una explosión tipo Chernobyl o Fukushima. Pero es bastante mala).

Hay varios peligros en los que puedo pensar. El plasma podría arder a través de la contención. El tritio podría liberarse, incendiarse o explotar (es hidrógeno después de todo). Los imanes superconductores podrían apagarse y explotar, la primera pared de litio caliente líquido podría incendiarse o explotar. Hay polvo de berilio en la degradación de muchos diseños de la primera pared, es tóxico y explosivo.

Lección aprendida – Explosión de imán superconductor

Puede haber hasta 500 MJ de energía en los imanes de fusión. Que 120 kg de TNT equivalente. Hay toneladas de fuerza en el conjunto del imán que intenta separarlo.

http://staff.polito.it/roberto.z …

Entonces, organicemos el peor de los casos.

Algo hace que la contención de plasma falle, se quema a través del litio y la carcasa y el aire ingresan y el tritio y el litio explotan, el imán superconductor se apaga y explota por la ebullición del He y las fuerzas magnéticas. Se destruye todo el reactor, y el agua y el acero tritiados radiactivos y otras partes de la primera pared intensamente radiactivas vuelan posiblemente por millas. El polonio sería parte de la liberación radiactiva.

Hay muchas reacciones químicas posibles que podrían causar una explosión sin que el aire también lo atrape.

Tendencias en la investigación de seguridad de reactores de fusión (Conferencia)

Lo bueno es que la reacción se detiene en el punto, a diferencia de los reactores de fisión.

Estas son máquinas muy peligrosas que se ejecutan en el borde y están llenas de materiales radiactivos, no tan malo como un desastre de reactores de fusión, sino malo.

Estaba creyendo la exageración pro fusion hasta que lo investigué. No es tan seguro como dicen.

“La mayor preocupación es causada por la posibilidad de formación de hidrógeno y la entrada de aire en la cámara de vacío (VC) con la formación de una mezcla detonante y una explosión de detonación posterior”. “La liberación de radiactividad en el accidente estará determinada principalmente por tritio (hasta 360 PBq). La actividad de los productos de fisión en la instalación será de hasta 50 PBq. ”Base de diseño máxima accidente de fuente de neutrones de fusión DEMO-TIN

El litio tiene una preocupación de seguridad potencialmente muy grave que debe acomodarse en el diseño de un reactor, es decir, el litio es muy químicamente reactivo con el aire, el agua y el concreto. Debido a que estas reacciones son exotérmicas, la energía liberada por estas reacciones puede elevar las temperaturas de las estructuras del reactor activado y, por lo tanto, liberar material radiactivo de estas estructuras mediante mecanismos tales como la oxidación de la superficie. Este material radiactivo, más los subproductos de las reacciones de litio, formará partículas de aerosol que, cuando se combinan con los patrones de aire convectivo producidos por el fuego de litio, podrían provocar la liberación de material radiactivo al medio ambiente durante condiciones de accidente. Modificaciones realizadas al Código MELCOR para analizar incendios de litio en reactores de fusión (Informe técnico)

Análisis de seguridad del sistema de imán superconductor de un tokamak de próxima generación

Answer 4

No [1].

Notas al pie

[1] https://www.visionofearth.org/wp …