¿Es cierto que después de que los humanos construyan con éxito reactores de fusión funcionales, el problema energético ya no existiría?

Answer 1

Definitivamente no.

Aquí hay una comparación rápida de la fusión con otras tecnologías energéticas [A – F].

A menudo se predice que una planta de energía de fusión será aproximadamente 15 veces la producción de una planta de fisión. Pero lo dudo. El Dr. Stephen Dean a menudo dice que es 8 veces una planta de fisión [1]. La planta de fisión más grande del mundo es la planta Kashiwazaki-Kariwa de 7 GW en Japón. Usando este enfoque, usted está buscando plantas de energía de fusión de 8 a 50 gigavatios .

Creo que la fusión avanza mucho más rápido de lo que la mayoría de la gente piensa. El público no está prestando atención. Aquí hay algunas señales de que el campo está cambiando:

• La Instalación Nacional de Encendido no ha funcionado. El Departamento de Energía admitió recientemente que tal vez nunca funcione como se prometió [3]. Este evento ha llevado a un gran cambio en el financiamiento de fusión de Estados Unidos, que no se había visto en 20 años.
• Fusion se ha unido al mundo de las startups de Silicon Valley . Las dos compañías que todos conocen son Tri Alpha Energy y General Fusion. Estas empresas han recaudado más de 100 millones de inversión de empresas como Paul Allen, Jeff Bezos y Peter Thiel [4]. Pero hay una docena de otras compañías más pequeñas en el juego. En 2014, hice una encuesta de la “industria” y descubrí que empleaba a 330 personas, con ~ 450 millones invertidos en 12 organizaciones. Esta lista es probablemente más de 20 hoy, con decenas de millones más de dinero en el espacio.
• Los medios están más interesados. Como alguien que ha estado en este campo durante casi 10 años, debo decir que los medios de comunicación en general se han interesado más. El año pasado, estuvimos cubiertos en TIME, Fortune, Forbes, noticias VICE, la BBC, la revista Science y una miríada de blogs más pequeños como gizmodo, NextBigFuture, AltEnergy y The Nation . Incluso fuimos portada de TIME en noviembre de 2015.

• Muchas ideas más están surgiendo. Sin duda, el tokamak es la apuesta “más segura” en términos de física, y el esfuerzo principal para eso es ITER. Pero ITER probablemente nunca conducirá a una planta de energía comercial y muchas personas se están dando cuenta de esto. Debajo del tokamak hay una gran cantidad de diferentes conceptos de fusión, desde lo seguro hasta lo que nunca funcionará. A continuación se muestra una tabla de todos estos enfoques diferentes, agrupados por familia y tipo.

• El Congreso se está interesando. En 2015, el representante Alan Grayson presentó “The Fusion Innovation Act of 2015”, este proyecto de ley no llegó a ninguna parte, pero en 2016 volvió a presentar el proyecto de ley y recibió una audiencia en el piso de la casa. La audiencia, del 22 de abril de 2016, se muestra a continuación.

• La gente está haciendo “Garage Fusion”. La última vez que revisé, más de 75 personas en América del Norte han fusionado el átomo en sus hogares y garajes utilizando fusores simples. La semana pasada, dos adolescentes hicieron un AMA en Reddit sobre la fusión en el hogar. Incluso hay un club de fusión, el consorcio nuclear del noroeste, el único club de secundaria en Estados Unidos con acceso regular a su propia máquina de fusión.

Por lo tanto, el campo está cambiando realmente y muestra una gran promesa.

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Pero, como Michael Barnard a menudo señala, cada tecnología tiene fortalezas y debilidades . En definitiva, si tenemos fusión, no es la solución perfecta para cada situación. Fusion probablemente sería:

1. Una fuente de energía de carga base
2. Una fuente de energía centralizada.
3. Una fuente de energía que necesita mano de obra técnica.
4. Una fuente de energía altamente regulada.
5. ect …

Esas características no se ajustan a todas partes; No todos los lugares, países o culturas del mundo.

Es por eso que las soluciones energéticas son tan variadas como los lugares donde se utilizarán.

Lo que eso significa es que, aunque tenemos herramientas increíbles como el poder de fusión, no significa que resolveremos la crisis energética.

Citas generales:

1. Dean, Stephen (2013). Busque la fuente de energía definitiva: una historia del programa estadounidense Fusion Energy . Nueva York: Springer. ISBN 978-1461460367

2. Agencia de Información Energética, “Tabla 5.3. Precio promedio de electricidad a clientes finales: EIA 2006-2016 ”- Datos de electricidad

3. “El DOE admitió que NIF nunca se encenderá” Física Hoy, junio de 2016, NIF nunca se encenderá, el DOE admite

4. “Por qué Peter Theil, Jeff Bezsos y otros están apostando por la fusión” Fortune Magazine , septiembre de 2015. Por qué Jeff Bezos, Peter Thiel y otros están apostando por la fusión

Citas de la carta de “1000 MW”:

A. Estimaciones de petróleo, carbón, uranio y fusión de: Ongena, J. y G. Van Oost. “Energía para los siglos futuros ¿Fusion será una fuente de energía inagotable, segura y limpia?” Fusion Science and Technology 45.2T (2004): 3-14. http: // Http: //www.ans.org/store/j_464. Web. Marzo de 2004..

B. Los números de Fusion también vinieron de: Lee, Sing y Sor Heoh Saw. “Energía de fusión nuclear: el gigante paso adelante de la humanidad”. Journal of Fusion Energy 30.5 (2011): 398-403. Impresión.

C. Las predicciones solares eran de una planta real en India: Jai, Shreya. “India construirá la planta de energía solar más grande del mundo en Rajasthan”. http: // Http: //articles.economictimes.indiatimes.com/. The Economic Times of India, 21 de septiembre de 2013. Web. 08 de abril de 2014.

D. Los cálculos de la vaca se basaron en: Otaraku, Ipeghan J. y Evelyn.V. Ogedengbe “Producción de biogás a partir de desechos de aserrín, estiércol de vaca y efecto jacinto de agua de la concentración de aserrín”. Revista Internacional de Aplicación o Innovación en Ingeniería y Gestión (IJAIEM) 2013th ser. 2.6 (2013): 91-93. Web. Junio ​​del 2013. .

E. La hierba Napier provenía de un proyecto real en Tailandia: Vivanpatarakij, Supawat, Weerin Wangjiraniran, Raksanai Nidhiritdhikrai y Dawan Wiwattanadat. “Estudio potencial de generación de electricidad de 1000 MW con biogás en Tailandia”. Investigación de materiales avanzados 622-623 (2012): 1209-212. Impresión.

F. Los cálculos del viento se basaron en un parque eólico de California: “GE adquiere el parque eólico de California, empresa de gestión energética del Reino Unido”. Negocio sustentable. Negocios sostenibles, 12 de enero de 2011. Web. 09 de abril de 2014.

Answer 2

“El problema de la energía” no es una cuestión de materiales, sino de costos. El Universo contiene más materia en cada configuración que se te ocurra que la que posiblemente podría ser utilizada por los humanos. Hay más hidrocarburos en Titán (luna de Saturno) que en la Tierra por un factor de 100x. El problema es el costo de recuperarlos.

La energía de fisión nuclear proporciona una densidad de potencia 1,000,000 veces mayor que la del carbón: es posible que haya visto algunas de las comparaciones de esta densidad de energía que terminan diciendo que un bulto de uranio del tamaño de una lata de refresco contiene tanta energía como varios cientos de vagones de carbón. Según esta lógica, la energía de fisión debería dominar absolutamente el petróleo y el gas en la aplicación. Resulta que el costo relativo de la aplicación sigue siendo prohibitivo, a pesar de que la fisión es mucho “mejor” en términos de consumo de combustible.

Fusion tiene problemas similares. Es probable que su combustible sea aún más raro que el uranio, pero el proceso es aproximadamente 3 veces más denso en energía que la fisión. Sin embargo, para tener acceso a ese proceso, necesitamos construir un recipiente reactor y una estructura de confinamiento magnético hecha de materiales extremadamente caros y raros.

Lo único que me gustaría señalar sobre esto es que no hay razón para que este proceso sea particularmente costoso. Solía ​​ser muy costoso fabricar acero, pero desarrollamos tecnología y procesos para hacerlo en cantidades y eficiencia tan grandes que ahora se puede hacer de manera extremadamente económica.

El punto es: el “problema energético” es un problema económico, no científico. Los seres humanos están rodeados de más energía en varias formas de las que podríamos utilizar.

Answer 3

Bueno no.

Se han construido reactores de fusión. Todavía no han sido prácticos en ningún sentido de la palabra como fuentes de electricidad. La próxima iteración más probable será el ITER tokamak, que tendrá alrededor de un millón de partes, ya tiene el triple de su presupuesto y se espera que comience a ejecutar experimentos a gran escala en 2027 (poco probable).

Ese número de un millón es importante, como lo es la parte del presupuesto. El plan de reactores de fusión más viable en el mundo hoy, después de décadas de investigación y desarrollo, promete ser mucho más complejo y más costoso que los reactores de fisión nuclear. Eso no es prometedor. En cambio, lo que sugiere es que la generación de fusión tendrá menos desventajas de la fisión, pero mantendrá varias de las principales: electricidad costosa y tiempo de construcción prolongado.

Los reactores de fisión nuclear ya tienen un promedio de 15 años desde la concepción hasta el estado operativo a nivel mundial. Fusion probablemente esté en el mismo estadio o más tiempo.

Los nuevos reactores de fisión nuclear ya son mucho más caros que la generación eólica o solar. La fisión probablemente será aún más costosa.

Los reactores de fisión ya están certificados y probados. Los reactores de fusión deben estar certificados como tecnología y someterse a un período prolongado antes de que se confirme la viabilidad comercial.

Es probable que el primer reactor de fusión comercial no se ponga en servicio hasta 2040. Suponiendo que el promedio de los reactores de fisión, no sea probable que ponga electricidad en la red hasta 2055. Electricidad costosa.

La potencia de fusión es la generación térmica, al igual que la fisión. En la actualidad, hay más de 400 reactores de fisión en todo el mundo y proporcionan alrededor del 10% de la electricidad mundial, y disminuyen en términos relativos anualmente a medida que se genera mucha más generación que es más barata, como la eólica y la solar. Llevar la fusión a una escala similar llevará décadas.

Hay pocas razones para creer que los reactores de fusión estarán menos preocupados por la proliferación de la tecnología nuclear que los reactores de fisión. Y los reactores de fusión irradian sus cámaras de contención bastante bien, creando la materia prima para bombas sucias y un problema de limpieza de desechos radiactivos.

Para cuando la fusión esté cerca de proporcionar cantidades útiles de electricidad a nivel mundial, la energía eólica y solar habrán bajado de precio mucho más y serán mucho más ubicuas. No habrá ningún lugar donde se requiera la generación de fusión, y no habrá ningún lugar donde sea económicamente razonable construirlo.

Eso no significa que algún país no construirá una planta de fusión que alimente la red. Solo que será un callejón sin salida fascinante.

Toda la generación de fusión que necesita la Tierra ya está ocurriendo. Se llama el sol.

Nota: la fusión podría ser, tal vez, posiblemente, podría ser, podría ser viable para algunos viajes espaciales futuros. Vale la pena gastar dinero para investigarlo. Pero pensar que va a ser particularmente relevante en la Tierra no es sensato.

Answer 4

Su pregunta se refiere a los reactores de fusión funcionales, sin embargo, creo que la pregunta relevante debería ser qué sucede después de que los humanos construyan reactores de fusión económicos. Con ese cambio en el punto de vista, la respuesta depende exactamente de cuán económicos son los reactores de fusión.

Actualmente no hay reactores de fusión económicos en el horizonte inmediato. Cuando se construyeron los reactores de fisión, recuerdo que la historia era que la electricidad sería tan barata que no valdría la pena medirla. Hemos visto lo bien que resultó. No hay razón para pensar que los reactores de fusión serán mejores.

Los aspectos positivos asociados con los reactores de fusión son que no producirán casi la cantidad de desechos nucleares con los que es muy costoso tratar. El combustible utilizado debería ser mucho más barato que los reactores de fisión y no tener las consecuencias ambientales negativas de los combustibles fósiles. Una planta de fusión debe tener alta disponibilidad para que no sufra los mismos problemas que la eólica y la solar tienen de imprevisibilidad.

Si se puede desarrollar un método confiable para producir fusión que no sea escandalosamente costoso, entonces se construirán plantas de energía de fusión. Los costos de la planta determinarán cuál será el impacto en la civilización.

Hay un desarrollo llamado LENR (reacción nuclear de baja energía), algunas veces denominado fusión en frío. No hay duda de que se produce LENR, sin embargo, no se entiende muy bien y las condiciones requeridas para producir la reacción no se entienden bien. Algunos críticos lo han llamado ciencia patológica en el pasado. Numerosas personas e instituciones han estado trabajando para comprender cómo funciona durante los últimos 25 años, incluidos los laboratorios de la Marina de los EE. UU. La reacción se ha demostrado muchas veces.

Si LENR puede entenderse y hacerse confiable, tiene la promesa de poner a disposición del propietario de la casa pequeños sistemas de producción de energía de bajo costo. Si eso sucede, el mundo cambiará masivamente. El calentamiento global será un problema solucionable. Las tasas de pobreza en el tercer mundo caerán. Muchas industrias se volverán mucho más pequeñas. Los nuevos serán posibles.

La conclusión de su pregunta es que depende de cuánto cuesta construir y operar una fuente de energía de fusión.

Answer 5

El experimento de prueba de principio ITER se estima actualmente en un costo de $ 18 mil millones. Esto no es lo suficientemente grande como para ser una planta de energía. Esto no tiene las complicaciones de una planta de energía, por ejemplo, una forma de llevar el calor continuamente y generar energía con él. O una forma de segregar el tritio del medio ambiente. O una forma de criar el tritio. O la necesidad de reemplazar el equipo ya que está dañado con neutrones de 14,1 MeV. O una forma de separar el lugar más caluroso del sistema solar del lugar más frío del sistema solar mientras irradia continuamente gigavatios de energía.

En mi humilde opinión, los tokamaks nunca serán lo suficientemente baratos como para usarlos.