Si hice un reactor de fusión, ¿cómo genero electricidad a partir de él?

Answer 1

Aquí hay 5 caminos propuestos para generar energía a partir de la fusión.

• Ciclo de vapor. El enfoque más simple; el que ya hacemos comúnmente en las centrales eléctricas. Toma el calor del reactor de fusión y calienta un fluido. Esto hace girar las turbinas, que producen electricidad. El fluido puede ser agua, sales fundidas u otra cosa. El enfoque de General Fusion utiliza este método. General Fusion está calentando una mezcla de plomo y litio, y luego fluye a través de un segundo circuito que calienta el fluido. Eficiencia típica en el ciclo de vapor: de 20 a 40% de captura de energía.

• Conversión directa : el escape de un reactor de fusión es una mezcla de iones, electrones, helio caliente y neutros. Si puede “superar esto en sumisión”, y separa solo, digamos, los iones (+), puede intentar la conversión directa. Aquí es donde una corriente de partículas de alta energía (+) golpea una superficie metálica. Esto tiene una parte metálica positiva, lo que permite que la corriente fluya a otros lugares. Tiene una terminal positiva en un circuito. Este método fue propuesto por primera vez a fines de la década de 1960 por el Dr. Dick Post en LLNL [3]. Durante los años 70, los Estados Unidos volcaron dinero en la investigación de fusión y el Dr. Raulph Moir y el Dr. William Barr lideraron un equipo para desarrollar la conversión directa. En 1983, demostraron una captura de energía del 48% de descuento en una máquina de espejo de fusión [1]. Eso fue en un laboratorio, pero no puedo entender por qué el mundo no se volcó sobre esto. Esa es una de las mejores capturas de energía, en el proceso más enérgico conocido por la humanidad. Hacer que funcione en un entorno a gran escala presenta muchos desafíos {2}. Una de las grandes es: la superficie de metal se arruina y se degrada, entonces, ¿cómo mantiene DC funcionando con el tiempo? La conversión directa es muy similar a las baterías radiactivas; donde un elemento radiactivo emite material que se convierte en energía. Esto hace que la batería de “25 años”.

• Tubo de onda itinerante. Esto ha sido propuesto por los partidarios de focus fusion. No sé si FF funcionará alguna vez, pero les gusta este concepto. Tampoco estoy seguro de que los tubos de ondas viajeras se hayan probado realmente. Fusion produce una cantidad de iones (+) a un potencial eléctrico muy alto (también conocido como voltaje). La idea es tomar este haz de iones de alta energía y usar su voltaje para conducir una corriente. Los iones positivos vuelan por el centro de un tubo forrado con una bobina de alambre. A medida que pasan (+), atraen electrones (-) con ellos, creando una corriente que fluye. Nuevamente, no estoy seguro de que esta idea haya sido probada completamente: IDK.

• Crianza de tritio. Fusion produce neutrones. El juego de fusión se trata de hacer neutrones; ¿cuántos? Que tasa ¿Cuánto tiempo? Puede usar los neutrones para hacer más combustible de fusión (en este caso, tritio). Reacciona los neutrones con litio y esto produce tritio, luego lo separa y lo devuelve a su reactor de fusión. Odio el tritio por el poder de fusión. He argumentado repetidamente que los proyectos de fusión comercial no necesitan los costos de combustible, costos de seguridad, problemas de almacenamiento, costos ambientales o dolores de cabeza regulatorios que vienen con el tritio. Los inconvenientes: mucho, mucho, mucho más que el impulso de fusión que obtienes con el tritio.

• Híbridos de fusión / fisión . Desde que la fusión ha existido, ha habido propuestas para usar los neutrones de la fusión para iniciar la fisión, por ejemplo, un combustible de uranio. Un reactor de fusión, cuya energía es amplificada por un combustible de fisión. Hace unos años, cuando Livermore estaba impulsando LIFE (Laser Inertial Fusion Energy) y NIF, escribieron documentos y dieron presentaciones sobre un enfoque híbrido de fusión / fisión. En todos estos esquemas había métricas para (1) la energía del láser de entrada (2) la energía hecha de la fusión y (3) la energía que sale de la amplificación de fisión.

En 2014, retiraron la idea LIFE de sus prioridades y sitio web [4]. ¡Durante el verano, el Departamento de Energía admitió que NIF nunca se encenderá! ¿Dónde está la indignación del contribuyente? ¡Se gastaron ~ 3.500 millones en esto!

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Citas:

1. William Barr y Raulph Moir, resultados experimentales de un convertidor directo de haz a 100 kV ”
2. Rosenbluth y Hinton, 1994, “Problemas genéricos con la conversión directa”
3. Dick Post, 1969 “Sistemas espejo: ciclos de combustible, retención de pérdidas y recuperación de energía”
4. Kramer, David. “Livermore termina la vida”. Livermore termina la vida. Physics Today, abril de 2014. Web. 17 de mayo de 2014.

Answer 2

Por agua hirviendo.

Eso es todo lo que hace la gran mayoría de los reactores nucleares, calentar un líquido para crear vapor. El vapor impulsa una turbina para hacerla girar. El giro se usa para rotar un generador eléctrico. El vapor se condensa nuevamente en un líquido y el reactor lo calienta nuevamente.

Repita por un tiempo muy largo, y con suerte muy aburrido.

Hay pequeños generadores nucleares que usan termopares, dispositivos que generan electricidad a partir de diferenciales de temperatura, pero que se utilizan principalmente en submarinos nucleares y naves espaciales.