Novy typ fuzneho reaktoru
Napísané: Po Okt 17, 2011 5:53 pm
Narazil som na jednu velmi zaujimavu informaciu o novom type fuzneho reaktora.
Ak ste fanusici sci-fi, mozno poznate koncept Bussardovho ramjetu (naporoveho hviezdoletu), ktory kedysi davno navrhol Robert Bussard, jadrovy fyzik s PhD z Princeton university, co je jedna z najkvalitnejsich univerzit - clovek, ktory patri medzi tych top 5% vedcov, ktori nielenze maju logicke myslenie a dokazu robit vyskum, ale narozdiel od tych 95% ostatnych fyzikov dokazu mat este aj intuiciu a dostatocne otvorenu a kreativnu mysel na vyrazne novatorske napady.
Ja som ho dlho poznal najma podla tohto jeho navrhu.
Az do vcera, ked som zistil, ze od roku 1994 pracoval pre US Navy na vyvoji noveho typu jadroveho reaktoru (presnejsie typu, ktory vychadza zo starsich idei, ale Bussard ich doviedol o krok dalej). Bol to maly team (v podstate len jedna mala firma vedena Bussardom) ktory podla Bussarda bol financovany tak zhruba na jednu desatinu toho co by potrebovali, a to znacne brzdilo ich progress. Navyse, kedze to bol vojensky vyskum, kontrakt mu viac nez desat poslednych rokov zakazoval publikovat vysledky vyskumu, takze nemohli spolupracovat ani s nikym mimo US. Az do roku 2005, ked kontrakt vyprsal. Kedze Bussard nedokazal s mini rozpoctom prekonat vsetky fyzikalne problemy noveho reaktoru, tak namornictvo prestalo projektu doverovat, kontrakt uz armada neobnovila a peniaze stopli. Paradoxne, posledny mesiac (presnejsie dokonca uz tesne po vyprsani kontraktu) robil este Bussard posledne experimenty s poslednym reaktorom, ktory vyrobili narychlo v nedostatku casu a penazi. Po niekolkych testoch mu reaktor vybuchol (nie jadrova explozia, len sa fyzicky rozpadol kvoli prisilnym magnetickym poliam).
Vyzeralo to teda na premarnene stvrtstorocie casu a usilia, a Bussard teda vsetko shutdownol a labak rozobral.
CO vsak ale nikto necakal (ani Bussard), bolo to, ze ked nasledujuce tyzdne zacal analyzovat vysledky z testov posledneho reaktoru, zistil, ze intenzita fuzie prekonala stotisickrat konkurencne pristupy a aj jeho predchadzajuce pokusy.
Len kratko na vysvetlenie - Bussardov reaktor vyuziva magneticke pole v tvare gule, ktore je vytvorene siestimi prstencami zlozenymi do tvaru kocky. Uprostred vznikne teda akasi magneticka pasca, do ktorej vystrelia obycajne elektrony. Tie sa tam skoncentruju v strede, a vytvoria virtualnu elektrodu. Potom do reaktora vystrelia atomove jadra ktore chcu fuzovat. Pozitivne nabite jadra sa nemozu dostat prec z reaktoru pretoze ich pritahuje zaporny elektricky naboj virtualnej elektrody - a teda osciluju okolo stredu reaktora az sa po istom pocte oscilacii zrazia a spoja. Bussard kvoli malemu rozpoctu pouzival deuterium, ale rovnako sa to da spravit aj pre jeho ciel - protony s borom 11. Pri fuzii boru 11 s protonom totiz vzniknu tri heliove jadra (proces je trochu zlozitejsi, ale tie tri jadra su vysledkom reakcie), velke mnozstvo energie (podobne ako pri fuzii deuteria/tricia) a ZIADNE neutrony. Uz asi tusite kam Bussard mieril - jeho fuzny reaktor by nemal produkovat VOBEC ziadnu radiaciu, ziadne neutrony, ktore aktivizuju teleso reaktoru, jednoducho uplne cista fuzia, narozdiel od tokamakov (typu ITER), kde aj ked je radiacia a radioaktivny odpad o mnoho radov menej nebezpecny nez u stiepnych reaktorov, stale sa nejaky vytvara.
Avsak cely cas projektu bola intenzita fuznej reakcie velmi nizka, a Bussard nevedel prist na spravnu pricinu. Az konecne jeho posledny prototyp (v poradi siesty) fungoval - problem totiz bol v tom, ze elektrony uvazene v strede sa stale niekam stracali, a Bussard konecne zistil kam (povrch magnetickeho pola mal velmi maly zlomok percenta miest, kde sa eletrony boli schopne dotknut stien reaktora - a tym padom sa stratili, a intenzita reakcie bola velmi nizka).
Ked teda Bussard zistil, ze jeho reaktor s deuteriom konecne po viac nez desatroci funguje a neakceptovatelne straty elektronov zmizli, samozrejme prve co urobil reportoval to americkemu namornictvu so ziadostou o dalsie financovanie. US Navy to odmietlo.
Sklamany Bussard sa po niekolkych mesiacoch neuspesneho argumentovania teda rozhodol ist inou cestou - na odbornej konferencii v roku 2006 oficialne odprezentoval svoj vyskum, bez konkretnych technickych detailov, zato vsak s otvorenou ponukou reaktoru Cinanom, Rusom, Indom alebo Venezuele.
A zrazu - US Navy mu prislubilo dalsie financie. Bussard bohuzial za kratko zomrel (na rakovinu bielych krviniek, mal uz 78 rokov), ale jeho vyskum ide dalej - US Navy poskytlo jeho firme niekolko dalsich milionov dolarov na dalsi vyskum. Vyrobili novy reaktor, ktory potvrdil prekvapujuci zaver svojho predchodcu, a teraz (rok 2011) uz maju vyrobeny dalsi - a posledny - testovaci reaktor, ktory podla najnovsich publikovanych info dava velmi dobre vysledky. Testy by mali byt dokoncene v decembri 2012, a potom - ak budu dalsie financie - sa moze podla Bussardovej firmy zacat stavat prvy full scale reaktor na produkciu energie, konkretne 100 MW za 250 milionov dolarov.
Priznam sa, ten princip je korektny, ale kedze Bussardova firma nemoze publikovat detaily, nikde som sa nedozvedel, ako chcu z energie vzniknutej fuziou priamo produkovat energiu. Ale vyzera byt velmi pravdepodobne, ze to naozaj nebude technicky problem, pretoze:
- Bussard bol seriozny a kvalitny fyzik, nie sarlatan ani naivny snilek, a on sam potvrdil, ze fyzikalne problemy boli siestou verziou reaktoru vyriesene a dalsi proces je uz priamociary a bez potreby dalsich objavov ci vyriesenia zapeklitych technologickych puzzle.
- je to prave Tokamak, ktory ma velky problem s tym, ako extrahovat energiu z reakcie, pretoze pri fuzii v tokamaku vznikaju neutrony, ktore odnasaju vacsinu enegie - lenze neutrony sa nedaju dobre ovladat, pretoze maju nulovy el. naboj. V Bussardovom reaktore vznikaju tri jadra helia, ktore odnasaju vacsinu energie - a jadro helia sa ovlada velmi lahko.
Cely reaktor by teda mal oproti standardnemu fuznemu tokamaku typu ITER niekolko vyraznych vyhod:
- bude ovela jednoduchsi, mensi a lacnejsi (kvoli tomu, ze je maly, ho US Navy zacalo fnacovat, pretoze len maly reaktor sa im zmesti na lietadlovu lod ci kriznik)
- nepotrebuje rozsiahly dlhotrvajuci vyskum trvajuci dekady a vyzadujuci miliardy dolarov, skonstruovanie full scale reaktoru by malo trvat styri roky a potrebovat "len" 250 milionov USD
- neprodukuje ziaden radioaktivny odpad ani neaktivuje radiaciu v materialy reaktoru
- palivo (bor a protony, cize vodik) je rovnako bezne ako palivo pre ITER (vlastne este beznejsie, kedze ITER potrebuje tricium, aj ked to si dokaze sam vyrobit).
Takze som velmi zvedavy, ako to dopadne, mali by sme sa to dozvediet uz v najblizsich rokoch.
Niektori fyzici maju vyhrady voci bor-protonovej fuzii (tvrdia, ze tzv. brzdne ziarenie sposobene zachytenim elektronov okolo atomovych jadier, pohlti viac anergie ako sa fuziou vyprodukuje), ale priznam sa nevyzeraju prilis presvedcivo, rozhodne Bussardove vypocty vyzeraju na prvy pohlad realistickejsie - ale toto je rozhodne pricipialna vec, a ja uz viem co si budem vo volnom case po veceroch najblizsie obdobie zaujimaveho studovat.
Navyse, ak by sa aj ukazalo, ze Bussard a mnoho dalsich fyzikov zdielajucich jeho nazor sa v proton-borovej fuzii mylil, stale jeho reaktor je vybornou alternativou k tokamakom typu ITER, kedze problem stability plazmy, ktoru ITER este stale nevyriesil, Bussardov reaktor nema.
Takze velmi zaujimavy objav, s velmi zaujimavy moznymi dosledkami, a rozhodne stoji za to to vyskusat, pretoze to je asi najsolidnejsia alternativa pre riadenu fuziu (snad este popri Wendelstein 7). Uz aj Iranci zacali vyskum v tejto oblasti, takze uvidime ako to dopadne...
Ak by niekoho zaujimali podrobnejsie info, ako vzdy tu mame wikipediu
http://en.wikipedia.org/wiki/Polywell
Ak ste fanusici sci-fi, mozno poznate koncept Bussardovho ramjetu (naporoveho hviezdoletu), ktory kedysi davno navrhol Robert Bussard, jadrovy fyzik s PhD z Princeton university, co je jedna z najkvalitnejsich univerzit - clovek, ktory patri medzi tych top 5% vedcov, ktori nielenze maju logicke myslenie a dokazu robit vyskum, ale narozdiel od tych 95% ostatnych fyzikov dokazu mat este aj intuiciu a dostatocne otvorenu a kreativnu mysel na vyrazne novatorske napady.
Ja som ho dlho poznal najma podla tohto jeho navrhu.
Az do vcera, ked som zistil, ze od roku 1994 pracoval pre US Navy na vyvoji noveho typu jadroveho reaktoru (presnejsie typu, ktory vychadza zo starsich idei, ale Bussard ich doviedol o krok dalej). Bol to maly team (v podstate len jedna mala firma vedena Bussardom) ktory podla Bussarda bol financovany tak zhruba na jednu desatinu toho co by potrebovali, a to znacne brzdilo ich progress. Navyse, kedze to bol vojensky vyskum, kontrakt mu viac nez desat poslednych rokov zakazoval publikovat vysledky vyskumu, takze nemohli spolupracovat ani s nikym mimo US. Az do roku 2005, ked kontrakt vyprsal. Kedze Bussard nedokazal s mini rozpoctom prekonat vsetky fyzikalne problemy noveho reaktoru, tak namornictvo prestalo projektu doverovat, kontrakt uz armada neobnovila a peniaze stopli. Paradoxne, posledny mesiac (presnejsie dokonca uz tesne po vyprsani kontraktu) robil este Bussard posledne experimenty s poslednym reaktorom, ktory vyrobili narychlo v nedostatku casu a penazi. Po niekolkych testoch mu reaktor vybuchol (nie jadrova explozia, len sa fyzicky rozpadol kvoli prisilnym magnetickym poliam).
Vyzeralo to teda na premarnene stvrtstorocie casu a usilia, a Bussard teda vsetko shutdownol a labak rozobral.
CO vsak ale nikto necakal (ani Bussard), bolo to, ze ked nasledujuce tyzdne zacal analyzovat vysledky z testov posledneho reaktoru, zistil, ze intenzita fuzie prekonala stotisickrat konkurencne pristupy a aj jeho predchadzajuce pokusy.
Len kratko na vysvetlenie - Bussardov reaktor vyuziva magneticke pole v tvare gule, ktore je vytvorene siestimi prstencami zlozenymi do tvaru kocky. Uprostred vznikne teda akasi magneticka pasca, do ktorej vystrelia obycajne elektrony. Tie sa tam skoncentruju v strede, a vytvoria virtualnu elektrodu. Potom do reaktora vystrelia atomove jadra ktore chcu fuzovat. Pozitivne nabite jadra sa nemozu dostat prec z reaktoru pretoze ich pritahuje zaporny elektricky naboj virtualnej elektrody - a teda osciluju okolo stredu reaktora az sa po istom pocte oscilacii zrazia a spoja. Bussard kvoli malemu rozpoctu pouzival deuterium, ale rovnako sa to da spravit aj pre jeho ciel - protony s borom 11. Pri fuzii boru 11 s protonom totiz vzniknu tri heliove jadra (proces je trochu zlozitejsi, ale tie tri jadra su vysledkom reakcie), velke mnozstvo energie (podobne ako pri fuzii deuteria/tricia) a ZIADNE neutrony. Uz asi tusite kam Bussard mieril - jeho fuzny reaktor by nemal produkovat VOBEC ziadnu radiaciu, ziadne neutrony, ktore aktivizuju teleso reaktoru, jednoducho uplne cista fuzia, narozdiel od tokamakov (typu ITER), kde aj ked je radiacia a radioaktivny odpad o mnoho radov menej nebezpecny nez u stiepnych reaktorov, stale sa nejaky vytvara.
Avsak cely cas projektu bola intenzita fuznej reakcie velmi nizka, a Bussard nevedel prist na spravnu pricinu. Az konecne jeho posledny prototyp (v poradi siesty) fungoval - problem totiz bol v tom, ze elektrony uvazene v strede sa stale niekam stracali, a Bussard konecne zistil kam (povrch magnetickeho pola mal velmi maly zlomok percenta miest, kde sa eletrony boli schopne dotknut stien reaktora - a tym padom sa stratili, a intenzita reakcie bola velmi nizka).
Ked teda Bussard zistil, ze jeho reaktor s deuteriom konecne po viac nez desatroci funguje a neakceptovatelne straty elektronov zmizli, samozrejme prve co urobil reportoval to americkemu namornictvu so ziadostou o dalsie financovanie. US Navy to odmietlo.
Sklamany Bussard sa po niekolkych mesiacoch neuspesneho argumentovania teda rozhodol ist inou cestou - na odbornej konferencii v roku 2006 oficialne odprezentoval svoj vyskum, bez konkretnych technickych detailov, zato vsak s otvorenou ponukou reaktoru Cinanom, Rusom, Indom alebo Venezuele.
A zrazu - US Navy mu prislubilo dalsie financie. Bussard bohuzial za kratko zomrel (na rakovinu bielych krviniek, mal uz 78 rokov), ale jeho vyskum ide dalej - US Navy poskytlo jeho firme niekolko dalsich milionov dolarov na dalsi vyskum. Vyrobili novy reaktor, ktory potvrdil prekvapujuci zaver svojho predchodcu, a teraz (rok 2011) uz maju vyrobeny dalsi - a posledny - testovaci reaktor, ktory podla najnovsich publikovanych info dava velmi dobre vysledky. Testy by mali byt dokoncene v decembri 2012, a potom - ak budu dalsie financie - sa moze podla Bussardovej firmy zacat stavat prvy full scale reaktor na produkciu energie, konkretne 100 MW za 250 milionov dolarov.
Priznam sa, ten princip je korektny, ale kedze Bussardova firma nemoze publikovat detaily, nikde som sa nedozvedel, ako chcu z energie vzniknutej fuziou priamo produkovat energiu. Ale vyzera byt velmi pravdepodobne, ze to naozaj nebude technicky problem, pretoze:
- Bussard bol seriozny a kvalitny fyzik, nie sarlatan ani naivny snilek, a on sam potvrdil, ze fyzikalne problemy boli siestou verziou reaktoru vyriesene a dalsi proces je uz priamociary a bez potreby dalsich objavov ci vyriesenia zapeklitych technologickych puzzle.
- je to prave Tokamak, ktory ma velky problem s tym, ako extrahovat energiu z reakcie, pretoze pri fuzii v tokamaku vznikaju neutrony, ktore odnasaju vacsinu enegie - lenze neutrony sa nedaju dobre ovladat, pretoze maju nulovy el. naboj. V Bussardovom reaktore vznikaju tri jadra helia, ktore odnasaju vacsinu energie - a jadro helia sa ovlada velmi lahko.
Cely reaktor by teda mal oproti standardnemu fuznemu tokamaku typu ITER niekolko vyraznych vyhod:
- bude ovela jednoduchsi, mensi a lacnejsi (kvoli tomu, ze je maly, ho US Navy zacalo fnacovat, pretoze len maly reaktor sa im zmesti na lietadlovu lod ci kriznik)
- nepotrebuje rozsiahly dlhotrvajuci vyskum trvajuci dekady a vyzadujuci miliardy dolarov, skonstruovanie full scale reaktoru by malo trvat styri roky a potrebovat "len" 250 milionov USD
- neprodukuje ziaden radioaktivny odpad ani neaktivuje radiaciu v materialy reaktoru
- palivo (bor a protony, cize vodik) je rovnako bezne ako palivo pre ITER (vlastne este beznejsie, kedze ITER potrebuje tricium, aj ked to si dokaze sam vyrobit).
Takze som velmi zvedavy, ako to dopadne, mali by sme sa to dozvediet uz v najblizsich rokoch.
Niektori fyzici maju vyhrady voci bor-protonovej fuzii (tvrdia, ze tzv. brzdne ziarenie sposobene zachytenim elektronov okolo atomovych jadier, pohlti viac anergie ako sa fuziou vyprodukuje), ale priznam sa nevyzeraju prilis presvedcivo, rozhodne Bussardove vypocty vyzeraju na prvy pohlad realistickejsie - ale toto je rozhodne pricipialna vec, a ja uz viem co si budem vo volnom case po veceroch najblizsie obdobie zaujimaveho studovat.
Navyse, ak by sa aj ukazalo, ze Bussard a mnoho dalsich fyzikov zdielajucich jeho nazor sa v proton-borovej fuzii mylil, stale jeho reaktor je vybornou alternativou k tokamakom typu ITER, kedze problem stability plazmy, ktoru ITER este stale nevyriesil, Bussardov reaktor nema.
Takze velmi zaujimavy objav, s velmi zaujimavy moznymi dosledkami, a rozhodne stoji za to to vyskusat, pretoze to je asi najsolidnejsia alternativa pre riadenu fuziu (snad este popri Wendelstein 7). Uz aj Iranci zacali vyskum v tejto oblasti, takze uvidime ako to dopadne...
Ak by niekoho zaujimali podrobnejsie info, ako vzdy tu mame wikipediu
http://en.wikipedia.org/wiki/Polywell