¿Se puede lograr la ruptura incluso con la fusión nuclear?

Answer 1

Sí, es posible alcanzar la fusión nuclear.
No hay ninguna duda sobre esto en absoluto.
En los primeros minutos de existencia del universo después de BIG BANG hace 13.8 mil millones de años, la fusión de hidrógeno que produce calor y luz surgió espontáneamente en la formación de las primeras estrellas.

Hoy en día, la fusión nuclear confinada por gravitación es la forma más común de generación de energía en el universo observado y más de 10 ^ 10 veces más común que todas las formas de generación de energía nuclear química y de fisión combinadas.

Fusión práctica terrestre –

Se percibe ampliamente que las formas comerciales de fusión nuclear están actualmente a ~ 50 años de distancia (y siempre lo estarán), pero la realidad es que un pesimismo tan extendido y excesivo sobre la fusión no está justificado.

Puede valer la pena recordar que la humanidad tomó posesión de una forma práctica de generar energía a partir de la fusión hace más de 50 años con la prueba nuclear Ivy-Mike que produjo energía de fusión a partir de Deuterio puro a través de la fusión DD.

La fusión práctica siempre será hace más de 50 años (no dentro de 50 años).

Hoy en día, existen diseños para dispositivos de fusión pura más pequeños diseñados específicamente para generar energía limpia (no efectos de explosión) a partir de la fusión DD pura de Deuterio separada del agua de mar. Uno de esos diseños se llama mini-Mike, que produce un pequeño rendimiento de energía controlada predecible de 250 GJ por disparo.
Nota: El deuterio separado del agua de mar es totalmente no radiactivo y la fusión de este combustible produce solo desechos nucleares totalmente no radiactivos (helio).

La energía necesaria para encender una reacción de fusión termonuclear confinada inercialmente en deuterio-tritio (DT) líquido (o sólido) no es tan grande; es del orden de no más de 20 MJ o aproximadamente la misma cantidad de
energía química almacenada en aproximadamente 2.5 tazas de gasolina automotriz.

El problema es que esta energía debe comprimirse en el espacio (enfocada a un área inferior a 2 mm) y en el tiempo (a menos de 3 nanosegundos).

Actualmente hay una forma de fusión pura que ya ha sido probada experimentalmente para funcionar y producir fusión con ganancia de energía repetidamente a demanda en experimentos de campo reales [1].

La fusión de confinamiento inercial puro que no utiliza la fisión nuclear para producir las condiciones para la fusión es hoy en día limitada por el conductor.

Todavía no es experimentalmente posible construir un láser (o acelerador de partículas iónicas) lo suficientemente grande como para producir ignición de fusión DT. Aún así, a muchas personas, incluido el Congreso, les gustaría saber con certeza si la fusión por confinamiento inercial finalmente funcionará y producirá energía neta a partir de la fusión. Para responder a esta pregunta, en los últimos años en pruebas nucleares subterráneas, LANL y LLNL diseñaron una serie de disparos de prueba llamados Halite-Centurion. Las tomas de la serie Halite-Centurion estaban relacionadas con fusiones agregadas en tomas respaldadas en tomas que ya estaban programadas. Estas tomas fueron diseñadas para utilizar una pequeña porción de los rayos X producidos desde el primario de un dispositivo experimental a través de una línea de visión hasta un experimento de fusión remota alojado a cierta distancia en el recipiente de prueba experimental subterráneo. Los láseres y los controladores de fusión de haz de iones, como estaban disponibles en ese momento (1980 – 1992) no podían proporcionar la energía del controlador requerida para producir la ignición de fusión, pero los rayos X de un dispositivo de fisión encendido remotamente podrían proporcionar la energía del controlador necesaria (> 20 Energía MJ entregada en un punto de aproximadamente 2 mm en un tiempo de menos de 3 nanosegundos).

Los experimentos de fusión de Halite-Centurion en el desierto de Nevada funcionaron de manera confiable y repetida y produjeron ignición de fusión completa de pequeñas muestras de subgramo de combustible DT (en pequeñas esferas llenas). Estos experimentos se clasificaron una vez, pero el DOE desclasificó aproximadamente la mitad de los datos de disparo relacionados con la fusión Halite-Centurion y permitió que el científico principal Dr. John Lindl revelara al público la información del proyecto relacionado con la fusión [2].

Lo que falta en los experimentos de fusión ICF actuales para apoyar la construcción de plantas de energía de fusión ICF prácticas es un controlador de fusión con características lo suficientemente cercanas al controlador empleado por LANL y LLNL en las pruebas de Halite-Centurion para permitir la ignición de fusión completa con ganancia de energía de fusión. Un controlador capaz de entregar más de 20 MJ en un área enfocada de menos de 2 mm en un tiempo de menos de 3 nanosegundos. El controlador láser actual del controlador NIF es capaz de entregar aproximadamente 2 MJ de energía total y solo puede lograr una fase de “calentamiento alfa” de la operación de fusión, una etapa que precede inmediatamente al encendido por fusión. Las simulaciones por computadora de LASNEX e HYDRA de mediados de la década de 1990 en las que LLNL basó el diseño de ingeniería del láser NIF fueron demasiado optimistas al predecir las características requeridas del controlador de fusión para producir ignición de fusión. El fracaso de las simulaciones LASNEX e HYDRA de mediados de la década de 1990 dio como resultado que NIF se construyera demasiado pequeño para lograr el objetivo de ignición por fusión y que NIF sirviera como base de la tecnología de la planta de energía de fusión LIFE ICF. Sin embargo, también debe admitirse que, además de la potencia del controlador, existen otros problemas de ingeniería no resueltos ligeramente menos críticos (pero aún importantes) para ICF, incluida la simetría de implosión y las inestabilidades de plasma (Rayleigh-Taylor) que roban la energía del plasma de ICF cuando se acerca a las condiciones de fusión. El uso de un controlador de fusión más robusto, como el que se empleó en los experimentos de fusión DT iniciados por rayos X Halite-Centurion en la guerra fría, permite que la simetría levemente óptima y las inestabilidades leves del plasma salgan y sigan funcionando y produzcan fusión DT con ganancia de energía.

La fusión por fisión (fusión de confinamiento inercial derivada de Mike) nunca ha fallado en producir más energía de equilibrio, incluso con el primer disparo.

La tecnología actual de fusión por fisión funcionó la primera vez que se probó (Ivy-Mike 1952) y produjo enormes cantidades de energía neta que excedieron por mucho el equilibrio de fusión.

En 60 años, todos los sistemas de fusión MCF e ICF existentes nunca han funcionado (en el sentido de que no han producido más energía de la fusión de lo que se necesitó para llevar el plasma de fusión a las condiciones de fusión).

Sin embargo, podría valer la pena recordar que la tecnología Ivy-Mike funcionó la primera vez que se probó en 1952. La tecnología Mike fue la base de las primeras armas termonucleares en el arsenal de los EE. UU. La adaptación de la tecnología de Mike para ser una fusión híbrida pura DT-DD abre muchas aplicaciones nuevas en la generación de energía económica.

En lugar de confiar en las leyes de escala mientras construimos experimentos de fusión financiados internacionalmente cada vez más grandes y más caros al intentar lograr una generación de energía equilibrada,

¿Por qué no volver al campo y adaptar la tecnología de fusión que nunca ha fallado en ser fusión pura y finalmente encontrar el éxito práctico en la producción de energía de fusión?

Documentos de origen de Halite-Centurion (con enlaces cuando sea posible) –

[1] – Artículo del NY Times publicado en el momento de las pruebas de campo de Halite-Centurion – El avance secreto en la fusión nuclear provoca una disputa entre los científicos

El avance secreto en la fusión nuclear provoca una disputa entre los científicos

El siguiente documento contiene lo que John Lindl pudo publicar públicamente con respecto a Halite-Centurion ICF por el DOE

[2] – “Desarrollo del enfoque de impulso indirecto para la fusión por confinamiento inercial y la base de la física objetivo para la ignición y la ganancia”. John Lindl Página: 3937. AIP Física del plasma. Instituto Americano de Física, 14 de junio de 1995.

http://hifweb.lbl.gov/public/Sha…

Answer 2

Para ser honesto, realmente no lo sé. Me gustaría pensar así, y lo he pensado durante muchos años. Cuando piensas que un kg. de combustible de fusión puede generar la misma cantidad de energía que 10 millones de kg. de carbón, diría “Bueno, por supuesto, el equilibrio y mucho más se puede lograr”. Y piensa en toda la energía que no necesita gastar, como transportar y almacenar combustibles fósiles o desechos radiactivos, y hacer (y desmantelar) las barras de combustible y mantener limpios los paneles solares de granjas solares y bombear agua hacia las represas hidroeléctricas, y así sucesivamente, entonces seguramente la energía de fusión debe ser capaz de alcanzar el punto de equilibrio.

Pero la comunidad de fusión no tiene idea de si el punto de equilibrio es posible, ya que realmente no tenemos idea de las necesidades energéticas de una planta de energía de fusión a gran escala. Claro que podemos calcular una Q (fusión) de 10 para ITER (500 MW de salida para 50 MW de entrada), pero que 50MW es solo una fracción de la “entrada”. ITER estará encerrado por un enorme criostato, con una temperatura interior aún por definir pero quizás tan baja como -270 ° C, que claramente requiere una enorme cantidad de energía. La instalación de tritio requerirá mucha energía, con separación de isótopos y almacenamiento refrigerado y una multitud de bombas, tuberías y otros equipos. Diagnóstico y control electrónico de plasma, etc. ¡E incluso potencia suficiente para la iluminación de la oficina y las máquinas de café!

Lo que se necesita (y algo que mi organización ha propuesto durante varios años en vano) es una demostración de una planta de energía de fusión de prueba de concepto a escala piloto. Sabemos que la fusión funciona, y sabemos que podemos hacerlo ahora. Simplemente necesitamos un respaldo financiero considerable del sector privado.

Answer 3

¿Realizable? ¡Quién sabe!

Pero diría que actualmente estamos en algún lugar del territorio entre lo posible y lo probable. Ya se puede lograr una reacción de fusión, y probablemente podría hacerse sostenible en un futuro no muy lejano.

Luego está la falta de fondos suficientes para que los proyectos de fusión realmente avancen.

Pero el obstáculo gigante en el camino es la contención. Simplemente no hemos logrado la tecnología para albergar un Sol en miniatura aquí en la Tierra todavía. Estoy seguro de que una vez que se resuelva el problema de la contención, la fusión nuclear sostenible seguiría casi de inmediato.