От 50 години учените се опитват да овладеят ядрения синтез | webcafe.bg
Webcafe

Един ден ще имаме Слънце на земята

Webcafe.bg, по arstechnica.com 17.02.2014, 08:46 (обновена 19.02.2014, 13:12)
ядрен синтез

Ядреният синтез е процесът, на който е базирано функционирането на Слънцето и милиони други звезди във вселената

Учените в САЩ преодоляха основна бариера пред създаването на реактори за ядрен синтез. В резултат от експерименти, публикувани в сп. Nature, учените са показали, че може да се получи повече енергия от горивото, употребено за експеримента.

Използването на синтез като източник на енергия обаче засега остава далеч в бъдещето - въпреки че последните достижения са важна стъпка към тази цел

Ядреният синтез е процесът, на който е базирано функционирането на Слънцето и милиони други звезди във вселената. Ако човечеството го овладее, той би осигурил неограничен източник на чиста енергия, тъй като изходните суровини се намират в изобилие, а производството на енергия не създава въглеродни емисии.

По време на процеса на синтез, по-малки атоми се съединяват в по-големи, отделяйки огромни количества енергия. За да постигнат това на Земята, учените се налага да създават условия, подобни на тези в центъра на Слънцето - тоест да предизвикват много високо налягане и температура.

Има два начина да се постигне това - при единия се използват лазери, като той се нарича синтез с инерционно удържане (ICF), докато за другия са необходими свръхмощни магнити - и той съответно е наречен синтез с магнитно удържане (MCF).

Омар Хърикейн и колегите му от лабораторията "Лорънс Ливърмор" са избрали за експеримента си ICF, използвайки 192 високоенергийни лазери от Националния комплекс за лазерни термоядрени реакции (National Ignition Facility) в САЩ, проектиран специално за изследвания на ядрения синтез.

Типичната реакция на синтез изисква дълга подготовка

Самата реакция на синтез приключва за миг (за 150 пикосекунди, ако бъдем точни, което е по-малко от една милионна частица от секундата). В този момент в центъра на реакцията налягането е 150 милиарда пъти по-високо от атмосферното налягане. Плътността и температурата на получената плазма е почти три пъти по-голяма от тази в центъра на слънцето.

Критичният момент в реакцията, който е бил повод за сериозни опасения за екипа учени, е формата на горивната капсула. Капсулата се прави от полимери и е с диаметър около 2 mm (приблизително колкото главичката на топлийка). Отвътре е покрита с деутерий и тритий - водородни изотопи, замразени, за да се намират в твърдо агрегатно състояние.

Въпросната капсула се поставя в златен цилиндър, където се задействат 192 лазера, предизвикващи реакцията на синтез. Златният контейнер изпуска рентгенови лъчи, нагряващи сърцевината и предизвикващи незабавна имплозия. Според съавтора на изследването Деби Калахан, "при задействането на лазерите капсулата се свива 35 пъти."

"Това е все едно да свиете баскетболна топка до размерите на грахово зърно"

Проблемите били преодолени при последните експерименти през септември, когато Хърикейн е успял за първи път да получи повече енергия от реакцията на синтез, отколкото гориво е било вложено в нея.

По негови думи обаче той още не е достигнал поставената цел - "възпламеняване", където синтезът да генерира толкова енергия, колкото подават лазерите; едва на този етап би било възможно да бъде създадена електроцентрала, базирана на тази технология.

В плазмената физика енергията, получена от реакцията на синтез, се увеличава експоненциално в зависимост от приложеното върху системата налягане. Според Хърикейн, вероятно ще е достатъчно просто да бъде удвоено налягането, за да се постигне възпламеняване.

Учените се опитват да овладеят ядрения синтез от повече от 50 години - с не особено голям успех. Въпреки че американският Национален комплекс за лазерни термоядрени реакции, струващ $3.5 млрд., е създаден за секретни правителствени изследвания, поне половината от времето на работа на лазерите в него е посветено на опити за постигане на синтез.

Зулфикар Наджмудин, плазмен физик в Imperial College, коментира: "Тези резултати са огромна стъпка напред за науката - и облекчение за учените в центъра, които се надяваха да постигнат нещо подобно още преди няколко години."

Все пак засега и двете технологии за синтез разходват твърде много енергия, за да са търговски приложими и стабилни


Доколкото технологията с лазерно удържане показва положителни резултати, логично е да се запитаме как стоят нещата със синтеза с магнитно удържане? Според Стивън Коули, директор на Центъра за термоядрена енергия "Кълам", не съществува прецизен начин за сравняване на двете технологии.

Но дори и да се правеше сравнение, магнитната технология има по-голяма преднина, заради експеримент през 1997 в най-големия европейски експериментален термоядрен реактор Joint European Torus, при който са получени 16 мегавата енергия от вложени 24MW гориво.

Въпросът е, че настоящата генерирана енергия от екипа на Хърикейн, макар да е повече от водородното гориво, все пак е поне 100 пъти по-малко от общата енергия в системата, повечето от която постъпва под формата на лазери. Тоест още сме доста далеч от икономически изгодна и стабилна система за термоядрен синтез - но поне сме доста по-близо до така необходимото за нея възпламеняване.

Oще: атоми  гориво  енергия  звезди  изследване  лазери  учени  ядрен синтез 


Още от Общество

Webcafe.bg предупреждава, че администраторите на сайта трият коментари, които съдържат нецензурни думи, обиди по расов, етнически, религиозен, полов или сексуален признак, както и коментарите, които са на латиница.

Регистриран на: 25.01.2012, 15:57

18 Диян Янков | 12.04.201400:26

Смее се Смее се Смее се

забавна статия ..

всеки който знае как се измерва енергийна ефективност ..
като прочете статията и се чуди къде е грешката и защо не разбира какво са искали да кажат хорицата ..
сякаш е много сложна работата ..
а нещата принципно са доста прости ..

елементарно !

всяко гориво , което отделя енергия при процеса горене .. има различна калоричност ..
от която се определя енергийната ефективност на горивото .. най общо казано ..
няма да коментирам какво точно се има предвид , че ще стане дълго ..
но най общо .. при изгарянето примерно на 1 литър бензин се отделя 1 мдж ..
за дизела при един литър 1,5 ..
за керосина 2 и т.н. само примерни цифри са това ..

няма как да се получи по голяма енергия от максимума .
това образно е енергийната ефективност без никакви загуби ..
чистото горене при идеални условия в идеална среда ..

в статията не вярвам да казват , че от 1 литър бензин ще изкарат вместо 1 мдж 2 мдж .
просто защото това няма как да стане .. същото трябва да е и със синтеза и ядрените горива ..

и те си имат енергийна ефективност ..
примерно 1 грам торий отделя енергия която е еквивалент на около 20 000 килограма бензин ..
но няма как да отдели еквивалент на 40 000 килограма..

общо взето статията е някаква глупост .. в която аз не виждам смисъл ..
единствено смисъл би имала ако са успели да предизвикат тоя синтез ..
като са "похарчили" по малко енергия за възбуждане на процеса от колкото са произвели .. и за поддържането на този процес няма някакви други загуби ..


аз го разбирам като .. измислихме машина, която произвежда много енергия , но за да я произведем тая енергия харчим още повече .. що за глупост е това ?
ако искат да кажат, че самото възбуждане на процеса иска много енергия , която в момента на стартиране на процеса не се възвръща или произвежда , но на по късен етап , когато може да се поддържа процеса на горене .. може да се възстанови и в същото време поддържането на същия процес иска по малко енергия от колкото машината произвежда .. това е друго .

но аз не ги разбрах така нещата ..
   

оценка

+0 -1

Регистриран на: 05.06.2011, 01:24

17 Mladen Marinov | 08.04.201412:49

Правилно - не е cold fusion a e fission.
Има огромна и принципна разлика.
Fusion - делене.
Fission - синтез.
   

оценка

+0 -1

Регистриран на: 30.01.2011, 15:21

16 qhasper | 18.02.201420:42

Говедо, cold fusion не е доказано възможен процес. В статията не става дума за cold fusion. Ако ти харесват конспирациите тва е отделен въпрос.
   

оценка

+0 -0

Регистриран на: 14.09.2012, 17:17

15 Xaoc | 18.02.201417:23

Зулфикар Наджмудин Смее се Смее се Смее се
   

оценка

+0 -0

Регистриран на: 12.11.2011, 13:00

14 Govedo13 | 18.02.201409:05

Откриват топлата вода отново.
Това го има от 1989 работещо но нали не е изгодно.
Fleischmann–Pons са го открили и са ги съсипали за което. Много щастлив
   

оценка

+0 -0

Регистриран на: 29.12.2012, 10:07

13 Борката | 18.02.201408:00

Различни,различни,колко да са различни? Смее се Аз работата все си я представям ,като разлика в енергийните потенциали(нива) на системата при константна сила ,действаща на системата.
Та за това ти казвам,че дали ще е разликата на две енергии или работа е се тая.
Много щастлив
   

оценка

+0 -0

Регистриран на: 29.12.2012, 10:07

12 Борката | 18.02.201407:48

или ...да получат повече енергия от вложената в горивната камера...,което е и цялата битка... Чуди се
   

оценка

+0 -0

Регистриран на: 30.01.2011, 15:21

11 qhasper | 18.02.201407:37

С малката разлика, че въртящ момент и работа/енергия са абсолютно различни неща. Като стойности са идентични, но само защото радианът е безразмерна величина.

А сега отворих оригиналната статия. Очаквах объркването да е само заради превода, но и в оригинала правят грешки. Преводът само ги задълбочава. И там излиза, че ватът е мярка за енергия, а в загавието в линка има зелени крокодили с неустановена дължина Смее се

Обаче...

"In results published in Nature, scientists have shown that they can now produce more energy than put into igniting fuel, at least on an experimental scale."

не значи

"В резултат от експерименти, публикувани в сп. Nature, учените са показали, че може да се получи повече енергия от горивото, употребено за експеримента."



"В резултати, публикувани в сп. Nature, учените са показали, че вече могат да получат повече енергия от тази нужна за запалване на горивото, поне в експерименталните рамки."

Силно подкрепям превода по смисъл, а не дума по дума задължително, но цялата идея на превода е да не се променя значението...

http://arstechnica.com/science/2014/02/giant-leap-for-nuclear-fusion-as-scientists-get-more-energy-out-than-fuel-put-in/
   

оценка

+1 -0

Регистриран на: 29.12.2012, 10:07

10 Борката | 18.02.201407:16

Е то дали ще го наречеш енергия или работа ,се тая. Много щастлив
   

оценка

+0 -0

Регистриран на: 30.01.2011, 15:21

9 qhasper | 18.02.201406:57

Аз първосигнално си помислих, че говориш за въртящ момент, а въртящият момент трябва да се умножи по радиани, за да стигнеш до енергия.

Демек, тия нютонметри не са като ония нютонметри. Смее се
   

оценка

+0 -0

Webcafe търси асистент-реклама

Wecafe

Екипът на WEBCAFE.bg се разширява.

Търсим асистент-реклама. Задълженията включват грижа за успешното протичане и отчитане на кампаниите, комуникация по текущите проекти с рекламни агенции и рекламодатели.

Ако имате интерес към позицията, изпратете CV на мейл: dani@webcafe.bg

Стани автор

Моливче
Изпрати текст

Изпращайте материали по темите, които ви вълнуват. Ако ни харесат, ще ги публикуваме след редакция в рубриката "Стани автор". Не публикуваме текстове, съдържащи обидни или нецензурни твърдения, квалификации, расистки определения или заплахи.