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Sur le chemin droit à l'énergie de fusion: Étude nationale Académies recommande un programme d'énergie de fusion pilote qui aligne avec l'approche de fusion du MIT et projet SPARC

Un nouveau rapport sur le développement de la fusion comme source d'énergie, écrit à la demande de l'U.S. Secrétaire de l'énergie, propose l'adoption d'une stratégie de fusion nationale qui aligne en étroite collaboration avec la voie tracée au cours des dernières années par Plasma Science Center Fusion du MIT (PSFC) et financement privé du Commonwealth Fusion Systems (SCF), un récent spinout MIT.

Une centrale de fusion pourrait fournir propre, l'énergie sans carbone avec une alimentation en carburant essentiellement illimitée. Du point de vue de la production d'énergie électrique, le dispositif de fusion est une autre source de chaleur pouvant être utilisé dans un cycle de conversion thermique conventionnel.
Avec l'aimable autorisation de PSFC, adapté Wikimedia Commons

La technologie de fusion a longtemps tenu la promesse de produire en toute sécurité, abondant, électricité sans carbone, tout en luttant pour surmonter les défis redoutables de créer et d'exploiter des réactions de fusion pour produire un gain net d'énergie. Mais le rapport d'étude de consensus de l'Académie nationale des sciences, Ingénierie, et la médecine indique que la technologie de fusion par confinement magnétique (un foyer MIT depuis les années 1970) est maintenant « suffisamment avancée pour proposer un chemin pour démontrer l'énergie générée par la fusion au cours des prochaines décennies. »

Il recommande continué U.S. participation au projet d'installation international de fusion ITER et « un programme national d'accompagner la recherche et la technologie menant à la construction d'une usine pilote compact qui produit de l'électricité à partir de la fusion au plus bas coût en capital possible. »

Cette approche (souligne le rapport, il faudrait jusqu'à $200 millions de dollars de financement annuel supplémentaire pendant plusieurs décennies) exploite les opportunités présentées par les aimants supraconducteurs de nouvelle génération, matériaux de réacteur, simulateurs, et autres technologies pertinentes. Le comité met particulièrement l'accent sur les progrès réalisés dans le domaine des aimants supraconducteurs à haute température, qui peuvent accéder à des champs plus élevés et à des machines plus petites.. Le rapport recommande une. programme pour tester les aimants de grand calibre à champ élevé. Ils sont considérés comme permettant des cycles d’apprentissage et de développement plus rapides et moins coûteux que des expériences de très grande envergure comme ITER., qui ne sera mis en ligne que lorsque 2025, tout en bénéficiant des connaissances qui émergent de ces programmes.

Cette approche plus petite, plus rapide et moins chère est incarnée dans le concept du réacteur SPARC., qui a été développé au PSFC et constitue le fondement des efforts agressifs du CFS visant à démontrer la fusion à gain d’énergie d’ici le milieu des années 2020 et à produire des conceptions de réacteurs pratiques d’ici le début des années 2030.. Cette approche est basée sur la conclusion similaire selon laquelle les aimants à champ élevé et à haute température représentent une technologie révolutionnaire.. UNE $30 Un programme d'un million de dollars entre le CFS et le MIT visant à démontrer les aimants supraconducteurs à grand diamètre et à champ élevé est en cours au MIT et constitue une étape clé vers un système d'énergie de fusion compact.. Bien qu’une poignée d’autres sociétés de fusion à financement privé aient proposé des délais à peu près comparables., le rapport des National Academies n’envisage pas l’apparition de réacteurs de démonstration à fusion avant le 2050 laps de temps.

Le rapport affirme également que les fondements scientifiques de l'approche tokamak ont ​​été renforcés au cours de la décennie précédente., donnant de plus en plus confiance que cette approche, qui est la base d'ITER et SPARC, est capable de réaliser un gain énergétique net et de constituer la base d’une centrale électrique. Sur la base de cette confiance accrue, le comité recommande d'aller de l'avant avec le développement technologique d'une centrale électrique pilote qui mettrait de l'électricité sur le réseau..

« Les Académies nationales sont une organisation très réfléchie, et ils sont généralement très conservateurs," dit Bob Mumgaard, président-directeur général de CFS. « Nous sommes heureux de les voir sortir le message selon lequel il est temps de passer à la fusion., et ce compact et économique est la voie à suivre. Nous pensons que le développement devrait aller plus vite, mais il donne une validation aux personnes qui veulent relever le défi et expose les choses que nous pouvons faire aux États-Unis.. cela conduira à mettre de l’électricité sur le réseau.

Andrew Hollande, directeur de la Fusion Industry Association récemment créée et chercheur principal pour l'énergie et le climat à l'American Security Project, note que les auteurs du rapport ont été chargés de créer « un rapport scientifique consensuel qui reflète les voies actuelles, et la voie actuelle consiste à construire ITER et à y passer par le processus expérimental, tout en concevant une usine pilote, DÉMO.

Déplacer le consensus vers une voie à suivre plus rapide, ajoute Holland, nécessitera des résultats expérimentaux d’entreprises comme CFS. « C’est pourquoi il est remarquable d’avoir des entreprises à financement privé aux États-Unis.. et partout dans le monde, nous recherchons les résultats scientifiques qui confirmeront cela. Et il est certainement important que cette étude vise à amener la communauté scientifique gouvernementale à réfléchir à un plan stratégique.. Cela doit être considéré comme un point de départ permettant à la communauté de la fusion de se rassembler et d’organiser son propre processus.

Ou, comme Martin Greenwald, directeur adjoint du PSFC et chercheur chevronné en fusion, le met, « Il y a une tendance dans notre communauté à discuter d’un plan sur 20 ans ou d’un plan sur 30 ans., mais nous ne voulons pas détourner les yeux de ce que nous devons faire dans les trois à cinq prochaines années. Nous ne parviendrons peut-être pas à un consensus à long terme, mais nous en avons besoin pour savoir quoi faire maintenant, et c'est le message constant depuis que nous avons annoncé le projet SPARC : impliquer la communauté au sens large et prendre l'initiative..

« L’essentiel pour nous est que si la fusion doit avoir un impact sur le changement climatique, nous avons besoin de réponses rapidement, nous ne pouvons pas attendre la fin du siècle, et c'est ce qui détermine le calendrier. L’argent privé qui arrive aide, mais le financement public devrait s’engager et compléter cela. Chaque partie a un rôle approprié. Les laboratoires nationaux ne construisent pas de centrales électriques, et les entreprises privées ne font pas de recherche fondamentale.

Alors que plusieurs approches de fusion sont poursuivies dans les organisations publiques et privées, le rapport des National Academies se concentre exclusivement sur la technologie de confinement magnétique. Cela reflète le rôle du rapport dans la réponse du ministère de l’Énergie à une 2016 Demande d'informations du Congrès sur les États-Unis. participation à ITER, un projet de confinement magnétique. Le comité du rapport 19 experts, qui a mené deux années de recherche, ont également été chargés d’explorer des questions connexes sur « la meilleure façon de faire progresser les sciences de la fusion aux États-Unis ». et « la justification scientifique et la nécessité de renforcer les bases de la réalisation de l’énergie de fusion étant donné le choix potentiel des États-Unis ».. participation ou non au projet ITER.

La publication du rapport intervient à un moment de regain d’activité et d’intérêt pour l’énergie de fusion., avec une certaine 20 des entreprises privées poursuivant son développement, un financement accru dans le plus récent budget fédéral, et la formation de la Fusion Industry Association pour défendre la communauté dans son ensemble. Mais le rapport prévient que « l’absence d’une stratégie de recherche à long terme pour les États-Unis est particulièrement évidente si on la compare aux plans de nos partenaires internationaux ».

Cette situation pourrait évoluer. « Nous avons eu une très belle réunion des parties prenantes il y a un mois et demi à Washington, et il y a eu beaucoup de résonance parmi les entreprises privées, la communauté des chercheurs, le ministère de l'Énergie, et des membres du Congrès des deux partis,» dit Greenwald. "Il semble qu'il y ait une dynamique, même si nous ne savons pas encore quelle forme cela prendra. Il ajoute que la création d'une association industrielle est très utile pour naviguer et communiquer à Washington..

« Nous aimerions voir le gouvernement ont un rôle dans les choses qui soulèvent toutes les entreprises de fusion, comme les laboratoires de matériaux avancés, le procédé consistant à extraire la chaleur des réacteurs, la fabrication additive, simulations, et d'autres outils,» Dit Mumgaard. « Il existe de nombreuses possibilités de collaboration et de coopération; chaque entreprise aura une combinaison différente de partenariats, même sur l'échange du personnel comme nous le faisons avec le MIT « .


La source: news.mit.edu, par Peter Dunn

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