Дайджест: ТЭК и экология
2.98K subscribers
32.9K photos
3.25K videos
1.82K files
69.5K links
Агрегатор материалов о ТЭК и экологии в России и в мире
Почта для контактов с редакцией [email protected]
Download Telegram
Forwarded from ESG World
#Разбор: прорыв в термоядерной энергетике - правда или фейк?

Разберём самую интересную новость этой недели, которая прогремела по западным СМИ, но в России прошла малозамеченной: учёные Ливерморской лаборатории в США впервые получили в термоядерной реакции, "зажжённой" с помощью лазера, больше энергии, чем ушло на разогрев плазмы.

Важность свершения призвано было подчеркнуть специальное заявление Минэнерго США и созванный с этой целью брифинг - нечасто о научных событиях докладывают с такой помпой. Из последних вспоминается разве что обнаружение гравитационных волн и бозона Хиггса.

"Попросту говоря, это одно из самых впечатляющих научных достижений XXI века", - так презентовала случившееся министр энергетики США Дженнифер Гранхольм. Но обо всём по порядку.

🔸 Что есть термоядерный синтез? Вкратце, это слияние в плазме двух лёгких атомных ядер в одно более тяжёлое с высвобождением огромной энергии. Солнце и другие звёзды светят именно благодаря термоядерной реакции - но повторить её в управляемом виде учёные безуспешно пытались с середины XX века. Для сравнения, в ядерной реакции, наоборот, тяжёлые элементы распадаются на более лёгкие с высвобождением энергии;

🔸 Так что именно произошло? В лаборатории NIF 192 лазера подали энергию на цилиндр с горошину размером с изотопами водорода, разрушив капсулу и создав температуры, которые можно увидеть только в звёздах. Изотопы водорода слились в гелий, выделяя дополнительную энергию и создавая каскад реакций синтеза;

🔸 И что это значит? Как объясняет Nature, впервые в истории достигнуто контролируемое термоядерное "воспламенение" с "энергетической безубыточностью" - то есть по итогам получено больше энергии, чем затрачено. Энергия пока крошечная, получено 3,15 Мдж при затрате 2,05 Мдж, а реакция продолжалась миллиардную долю секунды, но главное - сам факт;

🔸 Почему это так важно? "Воспламенение" открывает дорогу к масштабированию реакции. Сам термоядерный синтез способен генерировать в четыре раза больше энергии на килограмм топлива, чем деление ядер, используемое на современных АЭС, и почти в четыре миллиона раз больше энергии, чем сжигание нефти или угля. Но это теория, пока о таком КПД речь не идёт;

🔸 Это уже готовый источник энергии? Нет. Это только "строительный блок" на пути к термоядерному реактору. Можно сравнить с искрой стартера, которая заводит двигатель внутреннего сгорания - предстоит большая работа по самому "движку". Помимо 2,05 Мдж, затраченных лазером на разогрев изотопов, сама лазерная установка затратила в 150 раз больше энергии, 300+ Мдж, чтобы произвести такой луч. Так что для начала надо покрыть общие энергозатраты лазера;

🔸 Как долго до коммерческих образцов? Сложно сказать. Термоядерные реакторы станут промышленной реальностью, возможно, через десятилетия, а может, и через 100 лет. Предстоит многократно увеличить КПД реакции;

🔸 Почему это чистая энергия? Тут серьёзное отличие от традиционной атомной энергетики, которая полагается на не очень широко доступные радиоактивные материалы. Термоядерное топливо, по оценке МАГАТЭ, широко распространено и легкодоступно: используемые в большинстве концепций дейтерий и тритий могут быть получены, соответственно, извлечением из морской воды и реакции с литием;

🔸 Термоядерная энергетика безопаснее ядерной? Да. Термоядерный синтез труднее запустить, и если что-то идёт не так, то реактор останавливается сам собой, без риска неконтролируемой реакции;

🔸 Развивается ли направление в РФ? Да. Наша страна участвует в международном проекте ITER по строительству термоядерного реактора во Франции. Пуск планируется на 2026+ год. Там обкатывается другой принцип - медленный ядерный синтез, где плазму удерживают магнитными полями. В описанном же эксперименте в США применён быстрый синтез с лазерами.

Резюме: это большое научное достижение, которое можно сравнить с получением искры для запуска ДВС - только вместо бензина/дизеля изотопы водорода. В перспективе термоядерная энергетика может достичь несравненного КПД, но на пути к коммерческому термоядерному реактору предстоит большая работа. На десятилетия вперёд.

#Термояд
Forwarded from Энергетические стратегии (Natalia GRIB)
#термояд #США

В США подписано пилотное соглашение о строительстве первой в мире станции по производству электроэнергии путем термоядерного синтеза. Мощность установки оценивается в 50 МВт или более, что будет понятно после года тестовой эксплуатации, начиная с 2028 года.

Соглашение подписали Microsoft Energy и Helion Energy. Глава совета директоров Helion Дэвид Кертли сказал, что компания проделала уже большую работу, разработала 6 прототипов термоядерного реактора, и стала первой, кому удалось получить контроль над процессом термоядерного синтеза при температуре 100 млн градусов (Форенгейта?) и в 2024 году - то есть, уже через год (!) - будет готова продемонстрировать производство электроэнергии путем термоядерного синтеза.

Заместитель председателя совета директоров и президент Microsoft Брэд Смитт прокомментировал, что именно эта технология поможет миру осуществить энергопереход к чистой, безуглеродной экономике. И что долгосрочная цель Helion предполагает создание метода производства энергии, более чистой, чем возможно получить из сети». Microsoft планирует стать Net-zero компанией уже к 2030 году.

Именно в этот тип генерации лично я верю как в технологический прорыв и основу новой электроэнергетической революции. Также, как в свое время перестали использовать лошадей для перевозки людей и грузов, так и генерация после доработки процесса термоядерного синтеза позволит человечеству стратегически подняться на новый уровень технологического развития и перекроить топливно-энергетический баланс мира на долгосрочную перспективу до 2050 года и далее.

https://www.helionenergy.com/articles/helion-announces-worlds-first-fusion-ppa-with-microsoft/
Forwarded from Энергетические стратегии (Natalia GRIB)
#термояд #Великобритания #Япония

Никто из профессиональных энергетиков в принципе не спорит, что будущее энергетики - за термоядерным синтезом. Вопрос в горизонте, на котором удастся взять под контроль реакцию этого синтеза.

Не секрет, что во Франции разрабатывают новый тип подобного реактора Tokamak.
Также над аналогичными проблемами работают в Японии, США и России. И большие ожидания экспертов приходятся на 2025 год, когда все группы экспериментаторов пообещали представить результаты и достижения прорывных технологий.

Очередная новость - британская Tokamak Energy объединяет усилия с японской группой разработчиков Sumitomo в целях ускорения достижения контроля на максимально возможное время.

https://www.atomic-energy.ru/news/2023/07/28/137617
Forwarded from Энергетические стратегии (Natalia GRIB)
#термояд #Япония

В мире семь международных команд в пяти странах работают над технологией управления термоядерным синтезом с целью производства электроэнергии и, может быть, тепла.

Все семь команд пообещали представить в 2025 году свои наработки и даже первые пилотные проекты. И чем ближе дед-лайн, тем регулярнее появляются новости - по существу или хотя бы по форме. Перед инвесторами надо отчитываться.

Итак, самый широко известный проект - крупнейшая международная научная термоядерная лаборатория (Европа, США, Россия, Китай, Казахстан, Корея, Япония) – ITER, продолжает исследовательские работы на территории Франции даже в текущей политической ситуации, позволяя накопить значительный массив теоретических и опытных знаний о способах создания термоядерного энергетического реактора (ТЭР), возможностях и рисках, тупиковых ветвей развития.

Интерес к теме привел к появлению целого ряда национальных термоядерных проектов за последние десять лет. К-DEMO в Корее, European DEMO в континентальной Европе, CFETR в Китае, SST-2 в Индии, STEP в Великобритании, свои намерения в этой области несколько недель назад заявили и США (FPP).
Россия также участвует в термоядерной гонке (ТСП в Тринити, ТИН в Курчатовском институте).

Для успешной экономики и нового технологического уклада энергетики в 40-50 годах XXI века сейчас необходимо внимание государства к проектированию и запуску термоядерных проектов, а также формирование условий для частных инвестиций в проекты. Сегодня тот переломный момент, когда не имеет значения, верите вы в успех термоядерного реактора или нет. Успешным будет тот проект, в который сегодня вкладывают больший интеллектуальный и финансовый ресурс.

В США, к примеру, в этом году заявили, что почти получили энергоэффективную термоядерную реакцию. И готовы запустить первую термоядерную электростанцию на бывшей базе Армии США близ Массачусетса.

И тут же США поспешили заключить соглашение о стратегическом сотрудничестве и обмене опытом с Великобританией с учетом создания устойчивой цепи поставок материалов, используемых в термоядерных реакторах.

В ноябре Япония заявила о запуске крупнейшего термоядерного реактора и получении первой плазмы на установки JT-60SA, которая создавалась для помощи в отработке термоядерных технологий международному проекту ITER. Высота рабочей камеры JT-60SA всего вполовину меньше высоты камеры реактора ITER, что делает эксперименты на японском реакторе достаточно ценными для приближения успеха международного проекта.

Термоядерный реактор JT-60SA был заново построен на месте старого реактора JT-60. Он стал больше, а магниты были заменены на сверхпроводящие. Это позволит ему удерживать плазму в самом большом на сегодня в мире объёме рабочей зоны в 135 м3. В реакторе ITER, отметим, объём рабочей камеры составит 840 м3.

Обслуживающие реактор JT-60SA специалисты пока не сообщили о параметрах полученной в реакторе плазмы. В идеальном случае её температура (очевидно, речь об электронной плазме) должна дойти до 200 млн °C. В таком случае для запуска термоядерной реакции температура ионной плазмы должна достичь 100 млн °C. В таком состоянии реактор JT-60SA должен будет поддерживать работу в течение 100 секунд.

Получение первой плазмы на реакторе JT-60SA как на уменьшенной копии реактора ITER свидетельствует о правильном выборе конструкции и стратегии международного проекта. Реактор JT-60SA уже помог специалистам ITER, хотя далось это немалой кровью.

В 2021 году во время пробного запуска JT-60SA в катушке одного из сверхпроводящих магнитов возникло короткое замыкание, что почти на три года отсрочило начало работы установки. Длительный и дорогой ремонт JT-60SA заставил инженеров ITER с повышенным вниманием отнестись к магнитам своего реактора помимо решения текущих проблем.
Forwarded from Энергетические стратегии (Natalia GRIB)
#термояд #Германия

Германия выделит более 1 млрд евро на создание электростанции на основе ядерного синтеза к 2040 году. Будет это промышленная электростанция или демонстрационный блок - не сообщается. Видимо, как пойдет…

Федеральный министр исследований Германии Беттина Штарк-Ватцингер объявила о новой программе финансирования исследований в области термоядерного синтеза, цель которой - проложить путь к строительству первой термоядерной электростанции в Германии к 2040 году. Программа получила название Fusion 2040 
Министерство образования и научных исследований (BMBF) уже давно поддерживает термоядерные исследования, проводимые в Институте физики плазмы имени Макса Планка (IPP) в Гархинге и Грайфсвальде, в Технологическом институте Карлсруэ (KIT) и в Исследовательском центре Юлиха (FZJ).
Как говорится в заявлении министра,  "целью финансирования проектов является развитие технологий, компонентов и материалов, необходимых для термоядерной электростанции на первом этапе к началу 2030-х годов. На втором этапе основное внимание будет уделено их интеграции в конструкцию электростанции". Подчеркивается, что программа финансирования открыта для различных имеющихся направлений осуществления термоядерного синтеза – как технологии магнитного удержания (используемой, например, в токамаках, таких как сооружаемый сейчас международный термоядерный реактор ИТЭР), так и лазерного термоядерного синтеза.
В целях ускорения реализации программы планируется использование государственно-частного партнерства. Проекты по конкретным отдельным частям программы будут выполняться совместно исследовательскими институтами, университетами и промышленностью. По словам представителей министерства, это позволит использовать новые результаты исследований на ранних стадиях и передавать полученные позитивные результаты для дальнейшего использования в промышленности.
Ранее, в сентябре 2023 года, Штарк-Ватцингера объявил, что Германия значительно увеличит финансирование исследований в области термоядерного синтеза, выделив дополнительно 370 миллионов евро в течение следующих пяти лет. В общей сложности министерство намерено выделить для термоядерных и смежных с ними исследований более 1 миллиарда евро до 2028 года.
Планы Германии о создании термоядерной энергетики выглядят особенно символично на фоне произошедшего в Германии сворачивания "традиционной" атомной энергетики. Напомним, в 2011 году, после аварии в Фукусиме, в Германии был принят закон о постепенном закрытии всех АЭС. Три последних находившихся в эксплуатации блока германских АЭС были остановлены в апреле 2023 года прошлого года.
Источник:
Атомная энергия 2.0