Se percibe ampliamente que las formas comerciales de fusión nuclear están actualmente a ~ 30 años de distancia (y siempre lo estarán), pero la verdad es que un pesimismo excesivo tan extendido sobre la fusión no está justificado.
La realidad práctica rara vez mencionada es que la fusión siempre será hace más de 50 años (no dentro de 50 años).
La línea de tiempo para lograr una fusión nuclear comercial viable es de tres años a partir de la fecha en que la humanidad se da cuenta de que actualmente posee una tecnología de fusión práctica y toma la decisión de desarrollar y utilizar su forma práctica de fusión.
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 de fisión / fusión Ivy-Mike de 1952 que produjo niveles exavatios de potencia de fusión con la ayuda de un dispositivo nuclear experimental basado en fisión para producir condiciones de fusión en una muestra de Deuterio puro por fusión DD.
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En los años posteriores a Ivy-Mike, la prueba de campo de LANL y LLNL logró producir dispositivos prácticos de fusión por fisión que produjeron el 95% de su energía total a partir de la fusión (y el 5% de menos de la energía total del dispositivo a partir de la fisión nuclear). Esto sucedió en el disparo de prueba termonuclear Red Wing-Navajo de 1956. El disparo de prueba de Red Wing-Navajo fue una forma intrínsecamente más limpia y menos desechable de energía de fusión de fisión nuclear que cualquier otra forma de reactor nuclear basado en fisión que haya funcionado en el planeta Tierra.
Actualmente existe una tecnología práctica de fusión pura que produce de manera eficiente grandes cantidades de energía de fusión a demanda industrialmente significativas, simplemente no elegimos dar los pequeños pasos necesarios para terminar de desarrollarla para obtener rendimientos pequeños y eficientes apropiados para la generación de energía comercial ultra limpia (no efectos de explosión de armas) y luego utilícelo comercialmente.
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 10 MJ o aproximadamente la misma cantidad de energía química almacenada en aproximadamente 1.25 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).
La fusión por confinamiento inercial es la única forma de fusión que ya se ha demostrado que funciona en experimentos de campo reales (no solo en simulaciones por computadora o modelos). En los últimos años de 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 DOE-DOD 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 para encender un experimento de fusión remota alojado a cierta distancia en el recipiente de prueba experimental subterráneo.
Una vez que los disparos de prueba clasificados de Halite-Centurion probaron experimentalmente que pequeñas esferas llenas de DT podían encenderse y activarse por completo mediante un haz intenso de rayos X generados por la explosión primaria de un dispositivo experimental basado en fisión.
Como durante la última década de la guerra fría, las divisiones de prueba de campo de LANL y LLNL PROBARON experimentalmente la fusión ICF: si los controladores de fusión están diseñados para que se parezcan lo suficiente a las características y el rendimiento del controlador de rayos X utilizado en los experimentos de Halite-Centurion, NO HAY PREGUNTA de que prácticamente se logrará una ignición de fusión pura completa con ganancia de energía de fusión.
Todos tendemos a confiar en los sistemas de energía en los que hemos participado personalmente en la construcción, el campo y las pruebas. Como miembro de LLL Engineering / Field Test Division, puedo asegurarle que Fission-Fusion funciona (por primera vez cada vez) y es confiable y confiable.
Es la creencia de los diseñadores nucleares responsables (incluido el Dr. Ralph Moir de LLNL), que se pueden construir pequeños dispositivos Fission-Fusion optimizados para la generación de energía nuclear ultralimpia que produzcan más del 99% de su energía de fusión (y solo 1% o menos de su energía de la fisión). Dichos dispositivos reducen drásticamente la cantidad de residuos nucleares de Actinida Menor de larga vida útil de alto nivel producidos al generar energía nuclear, en un factor de 100 veces sobre el mejor reactor de sal fundida LFTR o reactor rápido refrigerado por sodio IFR o cualquier otra forma de reactor de fisión.
Dr. Ralph Moir – Reactor de fusión práctico – Marcapasos – Reactores de sal fundida – Ralph Moir
En la década de 1970, cuando LANL y LLNL estudiaron la producción de energía en los reactores de Fisión-Fusión, solo había tecnología militar disponible y como resultado de las limitaciones del primario de fisión para reactores forzados excesivamente grandes de tamaño mínimo (~ 8 GWe de potencia continua promedio) con los dispositivos de fusión de fisión derivados del ejército si ese día tendía a ser demasiado grande para considerarlo en la fabricación de plantas de energía rentables.
Hoy en día, los diseños modernos de fusión por fisión que usan tan solo 0.25 gramos de U233, U235 o Pu239 y solo del orden de aproximadamente 8 gramos de Deuterio se pueden usar para producir una serie de explosiones de fusión por fisión de pequeñas y prácticas prácticas tamaño de alrededor de 250 GJ de rendimiento de energía de fusión (aproximadamente la energía producida por la quema eficiente de 1900 galones de gasolina); aproximadamente el tamaño óptimo para la generación de energía nuclear de fusión rentable y ultra limpia. Dichos dispositivos diseñados para la generación de energía termonuclear ultra limpia son 1750 veces más pequeños en rendimiento de energía que los dispositivos militares termonucleares más pequeños que se hayan tenido en el arsenal de EE. UU.
“Una tercera vía hacia la liberación controlada de energía nuclear por fisión y fusión” por F. Winterberg
http://www.degruyter.com/dg/view…
Se sugiere ampliamente que aquí hay dos tipos de fusión:
fusión que produce una quemadura controlada suave (BUENA)
y fusión explosiva no controlada (BAD) –
pero es esto realmente cierto?
¿Existen en realidad dos tipos de fusión?
Se ha demostrado que en la fusión nuclear no controlada, se libera una gran cantidad de energía de una manera incontrolada que hasta ahora la humanidad ha utilizado principalmente para causar destrucción: la bomba de hidrógeno es un ejemplo. Por lo tanto, la fusión nuclear no controlada no se considera algo útil para fines constructivos.
Se percibe ampliamente que en la fusión nuclear controlada, la vasta energía de las reacciones de fusión se libera de manera constante, por lo que puede usarse con fines pacíficos, por ejemplo, en reactores de fusión nuclear para producir electricidad comercial.
Pero, ¿hay realmente una diferencia (o es solo una diferencia en la percepción?)
Tal vez sea cierto que en realidad solo hay un tipo de fusión y, dependiendo de la tecnología, el confinamiento magnético versus el confinamiento inercial y la cantidad de combustible que usa, obtiene una liberación más o menos rápida de energía de fusión.
Incluso en las armas termonucleares, la fusión en realidad produce una rápida combustión termonuclear de plasma frente a una reacción en cadena que aumenta exponencialmente impulsada por neutrones como en el caso de una explosión de fisión nuclear supercrítica.
Si bien la densidad de los plasmas y la suavidad y el tiempo de liberación de energía de la fusión pueden ser diferentes, las reacciones de fusión (Deuterio Tritio o Deuterio-Deuterio) son todas iguales y los productos de desecho producidos (helio y neutrones) son todos los igual para todos los tipos de dispositivos de fusión. Fusión de confinamiento inercial produce potencia de fusión en una serie de pequeñas y discretas explosiones controladas de energía de fusión. Los dispositivos de fusión de confinamiento magnético como los tokamaks intentan producir quemaduras de plasma termonucleares suaves y controladas, pero en realidad, ningún dispositivo tokamak ha funcionado produciendo energía cercana a la ingeniería durante más de aproximadamente cinco segundos antes de que se pierda la contención de plasma y el dispositivo de fusión tenga que cerrarse abajo. Los tokamaks de hoy emplean un transformador eléctrico para producir una corriente de plasma intensa que calienta el plasma experimental hasta las condiciones de fusión. El uso de una unidad de transformador de este tipo para el calentamiento por plasma limita el funcionamiento de tokamaks de combustión suave a períodos de no más de unos pocos cientos de segundos o menos, el mejor de los casos, por ejecución.
Entonces, si bien el giro de marketing es que los experimentos de fusión por confinamiento inercial que producen potencia de fusión en una serie de ciclos de explosión controlados intensos y cortos de aproximadamente 40 nanosegundos totales por disparo son MALOS (explosivos, desagradables y peligrosos), la realidad es que la fusión ICF puede ser simplemente es seguro y, en la práctica, es mucho más confiable que los experimentos de fusión MCF de combustión suave que en realidad producen energía en pulsos de no más de unos pocos cientos de segundos de duración (el mejor de los casos) por ejecución. Es mucho más fácil crear repetidamente condiciones de fusión de manera confiable con un controlador de fusión del tamaño apropiado de 10 MJ de energía total entregada (o más) que intentar iniciar y luego mantener las condiciones de fusión en un dispositivo de fusión magnética tokamak o estellarador durante períodos de tiempo desde unos pocos cientos de segundos para determinar.
La fusión por fisión no es unicornios, ciencia ficción o BS (pero es la tecnología de fusión de trabajo práctica de hoy disponible para la comercialización y aplicación a corto plazo que ataca con éxito los principales problemas combinados del clima y la escasez mundial de energía).
Las formas específicas de fusión por fisión y fusión por inercia pura son las tecnologías de fusión prácticas ignoradas en la actualidad, que con la ayuda de los diseñadores nucleares LANL y LLNL, podrían desarrollarse y probarse en el campo para demostrar dispositivos comerciales ultra limpios y plantas de energía de fusión seguras y económicas en menos de tres años
Hoy en día, existen dispositivos de fusión pura más pequeños (no dispositivos de fusión de fisión) diseñados para generar energía limpia (no efectos de explosión) a partir de la fusión de combustible de fusión DT-DD puro en dos etapas mientras producen la mayor parte de la energía de fusión del dispositivo de manera pura y sostenible. de la fusión del combustible de Deuterio separado del agua de mar. Uno de estos diseños se llama mini-Mike, que produce un pequeño rendimiento de energía controlada predecible de 250 GJ.
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).
El siguiente es un dibujo conceptual de un dispositivo DT-DD de dos etapas llamado “mini-Mike”, donde el encendido de un DT primario de fusión pura iniciado por un controlador de fusión de alrededor de 10 MJ de energía total producida produce una onda de detonación de choque termonuclear en un Cilindro ligeramente cónico de crio-líquido de deuterio puro.
Artículo del NY Times publicado en el momento de las pruebas de campo Halite-Centurion, una vez clasificadas: el avance secreto en la fusión nuclear provoca una disputa entre los científicos