Термоядерный синтез: как ученые пытаются приручить энергию Солнца

Стремление к получению чистой, устойчивой энергии никогда не было столь важным, и ядерный синтез обещает совершить революцию в том, как мы питаем наш мир.

Повторяя процесс, который питает Солнце, термоядерные электростанции могут обеспечить практически безграничную энергию без воздействия на окружающую среду ископаемого топлива.

В авангарде этой революционной технологии находятся стеллараторы — гениальные реакторы, рассчитанные на непрерывную работу. Однако для реализации их потенциала необходимо преодолеть значительные технические трудности.

Технологический институт Карлсруэ (KIT) в партнерстве с ведущими научными и промышленными экспертами решает эти проблемы.

В рамках амбициозного проекта SyrVBreTT KIT стремится разработать интегрированный топливный цикл, специально предназначенный для стеллараторов. Эта инновация может проложить путь к созданию практических термоядерных электростанций, приближая нас к революции в области чистой энергии.

Объяснение термоядерной энергии

Термоядерная энергия — это процесс объединения легких атомных ядер, таких как изотопы водорода, с образованием более тяжелого ядра, в результате которого выделяется огромное количество энергии.

В отличие от деления ядер, при котором расщепляются атомы и образуются радиоактивные отходы, термоядерный синтез производит минимальное количество отходов и представляет собой меньший риск катастрофического разрушения.

Топливо для термоядерного синтеза, в первую очередь изотопы водорода, такие как дейтерий и тритий, имеется в изобилии. Дейтерий можно добывать из морской воды, а тритий — из лития в специализированных реакторах.

При успешном внедрении термоядерные электростанции могут стать устойчивым и надежным источником энергии с незначительным углеродным следом.

Что такое стеллараторы

Стеллараторы — это передовой дизайн термоядерных реакторов. В отличие от своего аналога, токамака, в котором используется симметричная конструкция в форме пончика, стеллараторы используют закрученное магнитное поле для удержания плазмы — перегретого газа, в котором происходит термоядерный синтез.

Эта уникальная геометрия позволяет работать непрерывно, что делает стеллараторы более подходящими для будущего производства энергии.

Однако стеллараторы имеют свой собственный набор инженерных задач. Точное управление плазмой и разработка эффективных систем для поддержания непрерывной работы имеют решающее значение.

Разработка интегрированного топливного цикла, который управляет термоядерным топливом и побочными продуктами, является одним из наиболее актуальных препятствий.

Проект KIT по развитию технологии стеллараторов

KIT возглавляет усилия по преодолению этих технических препятствий. В сотрудничестве с промышленными и академическими партнерами KIT возглавляет проект SyrVBreTT (синергетический альянс по технологиям топливного цикла и трития). Эта инициатива направлена на разработку первого интегрированного топливного цикла, предназначенного для стеллараторов.

В термоядерных реакторах в качестве топлива используется смесь изотопов водорода — дейтерия и трития. Во время работы реактор преобразует эту смесь в гелий, выделяя при этом энергию.

Для поддержания стабильности и эффективности плазмы необходимо постоянно удалять излишки гелия и пополнять топливную смесь. Этот сложный процесс, известный как внутренний топливный цикл, является центральным в работе реактора.

Дополнительную сложность представляет потребность в тритии, который из-за его короткого периода полураспада приходится получать искусственно. Размножители внутри реактора генерируют тритий путем взаимодействия с литием, образуя внешний топливный цикл.

Проект SyrVBreTT направлен на разработку и интеграцию всех компонентов, необходимых для обоих циклов, включая насосы, накопители и системы впрыска топлива.

Испытания и проверка топливного цикла

Одним из наиболее новаторских аспектов работы KIT является создание испытательной установки для топливного цикла. Эта установка позволит исследователям оценить весь топливный цикл в реальных условиях.

Благодаря передовому моделированию и экспериментальным установкам команда убедится, что все компоненты работают слаженно.

Такой целостный подход — интеграция внутреннего и внешнего топливных циклов — представляет собой значительный шаг вперед в области термоядерных технологий.

Испытательная установка поможет преодолеть разрыв между экспериментальными установками и практическим применением, прокладывая путь к первому поколению действующих термоядерных электростанций.

Путь вперед для термоядерного синтеза

Хотя потенциал термоядерной энергии огромен, путь к ее коммерциализации остается сложным. Стеллараторы предлагают многообещающий путь благодаря возможности непрерывной работы, но их сложность требует инновационных решений.

Интегрированный топливный цикл, разрабатываемый в KIT, является одним из таких решений, устраняющих критические узкие места в технологии.

Поскольку страны стремятся достичь своих климатических целей и снизить зависимость от ископаемого топлива, инвестиции в исследования термоядерной энергии растут.

Стеллараторы и другие конструкции термоядерных реакторов могут изменить глобальный энергетический ландшафт, обеспечив чистое, устойчивое решение для обеспечения энергией будущего.

Ранее ученые сообщили о новом методе прогнозирования распределения флуктуаций в плазме.

14.01.2025


Подписаться в Telegram



Энергия

Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии

Швеция вновь обратила внимание на атомную...

Аммиак без жертв: как японские ученые упростили производство
Аммиак без жертв: как японские ученые упростили производство

Мир стремится к устойчивому развитию, и&n...

Новые технологии, новые партнеры: что задумали в ННГУ
Новые технологии, новые партнеры: что задумали в ННГУ

Нижегородский государственный университет имен...

От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир

Мир хранения энергии меняется благодаря кванто...

Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию
Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию

Превращение солнечной энергии в химическу...

Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров
Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров

Европейская комиссия дала зеленый свет огромно...

1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии
1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии

Стремление Китая использовать энергию звезд до...

Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму
Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму

Токамак SMART успешно произвел первую плазму, ...

В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%
В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%

Ученые Томского политехнического университета ...

Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии
Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии

Живая лаборатория по использованию тепла ...

JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей
JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей

Глобальная гонка за увеличение срока служ...

AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии
AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии

Батареи стали неотъемлемым компонентом совреме...

AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка
AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка

Перезаряжаемые литий-ионные батареи питают все...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Проблемы коммуникации науки и бизнеса обсудили на Международной конференции в Кузбассе
Пластиковые окна Veka Softline 82