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
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
December 18, 2022
Forwarded from Энергетические стратегии (Natalia GRIB)
#термояд #Ю.Корея #Австралия
Энергопереход произойдет, на мой взгляд, там и тогда, где и когда будет запущен термоядерный реактор - как электростанция серийной сборки.
Напомню, что к концу прошлого года Великобритании, Китай и Япония уже отчитались о новых результатах на пути к достижению вышеуказанной цели. Главное достижение заключалось в превышении производства электроэнергии над ее затратами на термоядерную реакцию в Японии в ноябре 2023 г.
https://t.iss.one/energystrategyNataliaGrib/5167
И вот очередной прорыв. Южнокорейский институт термоядерной энергетики (KFE) сообщил о достижении нового рекорда по времени удержания плазмы с температурой 100 млн °C в течение 48 секунд. То есть, корейские ученые управляли процессом производства энергии в условиях плазмы на протяжении почти минуты.
К декабрю 2023 года корейский реактор подвергся частичной модернизации, что позволило поднять планку его возможностей. Первые три месяца его работы в новой конфигурации позволили превзойти предыдущий рекорд удержания плазмы с температурой 100 млн °C и приблизиться к новому целевому показателю.
В ходе предыдущей серии экспериментов термоядерный реактор KSTAR смог удерживать ионную плазму с температурой 100 млн °C в течение 30 секунд. А сейчас
В звёздах термоядерную реакцию синтеза в основном запускает не температура, а высочайшая гравитация (и квантовая неопределённость). На Земле невозможно создать подобного гравитационного сжатия в реакторах, поэтому приходится компенсировать эту нехватку запредельными температурами.
Важно подчеркнуть, что корейцы практически всегда говорят о нагреве ионной плазмы — о нагреве атомов водорода или его изотопов, тогда как китайские учёные сообщают о достижении рекордного времени удержания обычно электронной плазмы, которая в рабочей зоне может быть в два раза горячее ионной.
https://t.iss.one/energystrategyNataliaGrib/5169
Для термоядерной реакции ключевым является нагрев атомов, а не электронов. Поэтому «корейские 100 млн» — это правильные 100 млн, которые, в итоге, определят работоспособность будущих коммерческих реакторов.
Российские ученые тоже не стоят в стороне от данной цели. Они также учатся управлять плазмой.
https://t.iss.one/daytec/111039
Даже Германия неожиданно осознала и решила выделить финансирование на разработку термоядерной технологии - уже после закрытия старых АЭС использованием традиционных технологий.
https://t.iss.one/energystrategyNataliaGrib/5477
Энергопереход произойдет, на мой взгляд, там и тогда, где и когда будет запущен термоядерный реактор - как электростанция серийной сборки.
Напомню, что к концу прошлого года Великобритании, Китай и Япония уже отчитались о новых результатах на пути к достижению вышеуказанной цели. Главное достижение заключалось в превышении производства электроэнергии над ее затратами на термоядерную реакцию в Японии в ноябре 2023 г.
https://t.iss.one/energystrategyNataliaGrib/5167
И вот очередной прорыв. Южнокорейский институт термоядерной энергетики (KFE) сообщил о достижении нового рекорда по времени удержания плазмы с температурой 100 млн °C в течение 48 секунд. То есть, корейские ученые управляли процессом производства энергии в условиях плазмы на протяжении почти минуты.
К декабрю 2023 года корейский реактор подвергся частичной модернизации, что позволило поднять планку его возможностей. Первые три месяца его работы в новой конфигурации позволили превзойти предыдущий рекорд удержания плазмы с температурой 100 млн °C и приблизиться к новому целевому показателю.
В ходе предыдущей серии экспериментов термоядерный реактор KSTAR смог удерживать ионную плазму с температурой 100 млн °C в течение 30 секунд. А сейчас
В звёздах термоядерную реакцию синтеза в основном запускает не температура, а высочайшая гравитация (и квантовая неопределённость). На Земле невозможно создать подобного гравитационного сжатия в реакторах, поэтому приходится компенсировать эту нехватку запредельными температурами.
Важно подчеркнуть, что корейцы практически всегда говорят о нагреве ионной плазмы — о нагреве атомов водорода или его изотопов, тогда как китайские учёные сообщают о достижении рекордного времени удержания обычно электронной плазмы, которая в рабочей зоне может быть в два раза горячее ионной.
https://t.iss.one/energystrategyNataliaGrib/5169
Для термоядерной реакции ключевым является нагрев атомов, а не электронов. Поэтому «корейские 100 млн» — это правильные 100 млн, которые, в итоге, определят работоспособность будущих коммерческих реакторов.
Российские ученые тоже не стоят в стороне от данной цели. Они также учатся управлять плазмой.
https://t.iss.one/daytec/111039
Даже Германия неожиданно осознала и решила выделить финансирование на разработку термоядерной технологии - уже после закрытия старых АЭС использованием традиционных технологий.
https://t.iss.one/energystrategyNataliaGrib/5477
Telegram
Энергетические стратегии
#термояд #Япония #Россия #США #Китай #Франция #Великобритания #Южная Корея
Часть 1.
В мире семь международных команд в пяти странах работают над технологией управления термоядерным синтезом с целью производства электроэнергии и, может быть, тепла.
Все…
Часть 1.
В мире семь международных команд в пяти странах работают над технологией управления термоядерным синтезом с целью производства электроэнергии и, может быть, тепла.
Все…
March 31, 2024
Forwarded from Энергетические стратегии (Natalia GRIB)
#термояд #мир #Россия
«Власти развитых стран вновь обратили внимание на термоядерные технологии, необходимые для создания практически безграничного зеленого источника электроэнергии. За прошлый год объем вложений только в частную термоядерную индустрию вырос на $1,4 млрд, до $6,21 млрд»,- обращает внимание на стратегически важную тему Коммерчвнтъ.
В Fusion Industry Association (FIA) считают, что в отрасли термоядерных разработок происходит «технологический взрыв». Количество термоядерных стартапов за год выросло на треть, до 43 штук, более половины расположены в США, говорится в отчете FIA. Объем вложений в частную термоядерную индустрию за 2023 год увеличился на $1,4 млрд, до $6,21 млрд. Среди инвесторов — Eni, Chevron, Equinor и Mitsubishi, Билл Гейтс, Джефф Безос и Джон Доер. Инвестиции в стартапы со стороны государств удвоились до $271 млн.
Сейчас в 26 странах, по данным МАГАТЭ, существуют 99 работающих термоядерных экспериментальных установок, большая часть из которых в Японии, США, России и Китае. Наиболее известные и успешные действующие аппараты — KSTAR в Южной Корее, EAST в Китае, JT-60U в Японии. Строятся 13 установок, еще 33 — планируются. Большинство термоядерных аппаратов принадлежит государствам. Но в мире работает 9 частных установок, еще 4 — строятся, а 14 — на стадии планирования.
В России затраты на прототип первого опытно-промышленного термоядерного реактора оцениваются в более 130 млрд руб.
Самые громкие и яркие научные термоядерные открытия в России происходили во времена Советского Союза. После развала СССР отрасль переживала трудные времена, поскольку остановилось финансирование исследований.
По данным МАГАТЭ, сейчас в РФ работают шесть токамаков. Установки расположены в Курчатовском институте, в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований, санкт-петербургском Физико-техническом институте имени Иоффе, Санкт-Петербургском госуниверситете. Еще три экспериментальные магнитные ловушки находятся в Институте ядерной физики имени Будкера СО РАН.
https://www.kommersant.ru/doc/6715603
«Власти развитых стран вновь обратили внимание на термоядерные технологии, необходимые для создания практически безграничного зеленого источника электроэнергии. За прошлый год объем вложений только в частную термоядерную индустрию вырос на $1,4 млрд, до $6,21 млрд»,- обращает внимание на стратегически важную тему Коммерчвнтъ.
В Fusion Industry Association (FIA) считают, что в отрасли термоядерных разработок происходит «технологический взрыв». Количество термоядерных стартапов за год выросло на треть, до 43 штук, более половины расположены в США, говорится в отчете FIA. Объем вложений в частную термоядерную индустрию за 2023 год увеличился на $1,4 млрд, до $6,21 млрд. Среди инвесторов — Eni, Chevron, Equinor и Mitsubishi, Билл Гейтс, Джефф Безос и Джон Доер. Инвестиции в стартапы со стороны государств удвоились до $271 млн.
Сейчас в 26 странах, по данным МАГАТЭ, существуют 99 работающих термоядерных экспериментальных установок, большая часть из которых в Японии, США, России и Китае. Наиболее известные и успешные действующие аппараты — KSTAR в Южной Корее, EAST в Китае, JT-60U в Японии. Строятся 13 установок, еще 33 — планируются. Большинство термоядерных аппаратов принадлежит государствам. Но в мире работает 9 частных установок, еще 4 — строятся, а 14 — на стадии планирования.
В России затраты на прототип первого опытно-промышленного термоядерного реактора оцениваются в более 130 млрд руб.
Самые громкие и яркие научные термоядерные открытия в России происходили во времена Советского Союза. После развала СССР отрасль переживала трудные времена, поскольку остановилось финансирование исследований.
По данным МАГАТЭ, сейчас в РФ работают шесть токамаков. Установки расположены в Курчатовском институте, в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований, санкт-петербургском Физико-техническом институте имени Иоффе, Санкт-Петербургском госуниверситете. Еще три экспериментальные магнитные ловушки находятся в Институте ядерной физики имени Будкера СО РАН.
https://www.kommersant.ru/doc/6715603
Коммерсантъ
Под искусственным солнцем
Почему растут вложения в термоядерную энергетику
May 25, 2024