На правильном пути к термоядерной энергии: исследование Национальной академии рекомендует пилотную программу по термоядерной энергии, который совмещен с фьюжн подходом MIT и проектом СПАРКА

Новый доклад о развитии термоядерного синтеза как источника энергии, написано по запросу США. Министр энергетики, предлагает принять национальную стратегию термоядерного синтеза, которая тесно согласуется с курсом, намеченным в последние годы Центром науки о плазме и термоядерном синтезе Массачусетского технологического института. (ПСФК) и частные термоядерные системы Содружества (CFS), недавнее отделение MIT.

Технология термоядерного синтеза уже давно обещает производить безопасные, обильный, безуглеродное электричество, изо всех сил пытаясь преодолеть сложнейшие проблемы создания и использования термоядерных реакций для получения чистого прироста энергии.. Но отчет о консенсусном исследовании Национальных академий наук, инженерия, и медицина утверждают, что технология термоядерного синтеза с магнитным удержанием (в центре внимания MIT с 1970-х годов) в настоящее время «достаточно продвинулся, чтобы предложить путь демонстрации энергии, вырабатываемой термоядерным синтезом, в течение следующих нескольких десятилетий».

Он рекомендует продолжать. участие в международном проекте термоядерной установки ИТЭР и «национальной программе сопутствующих исследований и технологий, ведущей к строительству компактной пилотной установки, производящей электроэнергию в результате термоядерного синтеза с минимально возможными капитальными затратами».

Этот подход (что, как говорится в отчете, потребует до $200 млн в дополнительном ежегодном финансировании в течение нескольких десятилетий) использует возможности, предоставляемые сверхпроводящие магниты нового поколения, реакторные материалы, симуляторы, и другие соответствующие технологии. Особый упор из комитета является прогрессом в области высокотемпературных сверхпроводящих магнитов, которые могут получить доступ к более высоким полям и меньшие машины. В докладе рекомендуется U.S. Программа для доказательства из высокого поля большого диаметра магнитов. Они рассматриваются как позволяет быстрее и менее дорогостоящие циклы обучения и развития, чем очень больших экспериментов, таких как ИТЭР, которые не придут на линии, пока 2025, в то же время извлечение преимуществ из знаний, который вытекает из этих программ.

Это меньше-быстрее-дешевле подход воплощается в концепции реактора SPARC, который был разработан в PSFC и формирует основу для агрессивных усилий CFS, чтобы продемонстрировать синтез энергии усиления к середине 2020-х годов и производить практические конструкции реакторов в начале 2030-х годов. Этот подход основан на аналогичном выводе о том, что высокополевые и высокотемпературные магниты представляют собой революционную технологию.. А $30 Программа между CFS и Массачусетским технологическим институтом, направленная на демонстрацию высокопольных сверхпроводящих магнитов большого диаметра, реализуется в Массачусетском технологическом институте и является ключевым шагом на пути к компактной термоядерной энергетической системе.. Несмотря на то, что несколько других частных термоядерных компаний предложили примерно сопоставимые сроки, В докладе национальных академий не предполагается появление демонстрационных термоядерных реакторов до тех пор, пока 2050 временные рамки.

В отчете также подтверждается, что научная основа подхода токамака была усилена за предыдущее десятилетие., все больше уверенности в том, что этот подход, что лежит в основе ИТЭР и СПАРК, способен обеспечить чистый прирост энергии и составить основу для электростанции. На основании этой возросшей уверенности комитет рекомендует продолжить разработку технологий для пилотной электростанции, которая будет подавать электроэнергию в сеть..

«Национальные академии — очень продуманная организация., и они обычно очень консервативны,» говорит Боб Мамгаард, генеральный директор CFS. «Мы рады видеть, что они выступили с сообщением о том, что пришло время переходить к термоядерному синтезу., и что компактность и экономичность - это путь. Мы считаем, что развитие должно идти быстрее, но это дает подтверждение людям, которые хотят решить эту проблему, и описывает, что мы можем сделать в США.. это приведет к подаче электроэнергии в сеть».

Эндрю Холланд, директор недавно сформирован Fusion Industry Association и старший научный сотрудник по вопросам энергетики и изменения климата в рамках проекта безопасности американского, отмечает, что авторы доклада были обвинены в создании «отчет научного консенсуса, который отражает текущие пути, и текущий путь заключается в создании ITER и пройти экспериментальный процесс там, в то время как в то время проектирования опытно-промышленной установки, DEMO «.

Переход к консенсусу в сторону более быстрого продвижения вперед, добавляет Holland, потребует экспериментальных результатов от таких компаний, как CFS. «Вот почему так примечательно наличие в США компаний, финансируемых из частных источников.. и по всему миру добиваются научных результатов, которые подтвердят это. И, безусловно, важно, что это исследование направлено на то, чтобы заставить правительственное научное сообщество задуматься о стратегическом плане.. Его следует рассматривать как стартовую точку для объединения термоядерного сообщества и организации собственного процесса».

Или же, как Мартин Гринвальд, заместитель директора PSFC и ветеран-исследователь в области термоядерного синтеза., кладет это, «В нашем сообществе существует тенденция спорить о 20-летнем или 30-летнем плане., но мы не хотим отводить взгляд от того, что нам нужно сделать в ближайшие три-пять лет. У нас может не быть консенсуса в долгосрочной перспективе, но нам нужен один для того, что делать сейчас, и это было постоянным посланием с тех пор, как мы объявили о проекте SPARC — привлечение более широкого сообщества и взятие на себя инициативы..

«Главное для нас заключается в том, что если термоядерный синтез окажет влияние на изменение климата,, нам нужны ответы быстро, мы не можем дождаться конца века, и это влияет на график. Частные деньги, которые приходят, помогают, но государственное финансирование должно учитывать и дополнять это. Каждая сторона имеет соответствующую роль. Национальные лаборатории не строят электростанции, а частные компании не проводят фундаментальные исследования».

Хотя в государственных и частных организациях реализуется несколько подходов к слиянию, отчет национальных академий посвящен исключительно технологии магнитного удержания. Это отражает роль отчета в ответе Министерства энергетики на 2016 Запрос Конгресса на информацию о США. участие в ИТЭР, проект магнитного удержания. Отчетный комитет 19 эксперты, который провел два года исследований, им также было поручено изучить связанные с этим вопросы о том, «как лучше всего продвигать термоядерную науку в США». и «научное обоснование и необходимость укрепления основ для реализации термоядерной энергии с учетом потенциального выбора США».. участие или нет в проекте ИТЭР».

Публикация отчета происходит в период возобновления активности и интереса к термоядерной энергетике., с некоторыми 20 частные компании, занимающиеся его развитием, увеличение финансирования в последнем федеральном бюджете, и создание Ассоциации индустрии термоядерного синтеза для защиты интересов общества в целом.. Однако в докладе предупреждается, что «отсутствие долгосрочной исследовательской стратегии у США особенно очевидно по сравнению с планами наших международных партнеров».

Такая ситуация может быть эволюционирует. «У нас была очень хорошая встреча заинтересованных сторон в месяц-полтора назад в Вашингтоне, и там было много резонанса среди частных компаний, исследовательское сообщество, Департамент энергетики, и конгрессмены сотрудники с обеих сторон,»Говорит Гринвальд. «Похоже, что есть импульс, хотя мы еще не знаем, в какой форме он будет принимать». Он добавляет, что создание ассоциации промышленности является очень полезным для навигации и общения в Вашингтоне.

«Нам бы хотелось, чтобы правительство сыграло роль в вещах, которые приносят пользу всем термоядерным компаниям., как лаборатории передовых материалов, процесс отбора тепла из реакторов, производство добавок, симуляции, и другие инструменты,- говорит Мумгаард. «Есть много возможностей для сотрудничества и сотрудничества; у каждой компании будет разное сочетание партнерских отношений, даже по обмену кадрами, как мы делаем с MIT».

Источник: news.mit.edu, Питер Данн