Основатель Tokamak Energy Alan Sykes возле разреза ST-40 в масштабе 1 к 1.
Tokamak Energy (TE) основана в 2009 году (по соседству с крупнейшим в мире на сегодня токамаком JET), и с 2012 получило финансирование (на сегодня стартап собрал 35 миллионов долларов) на строительство серии токамаков, ведущих к энергетическому реактору. На фоне ИТЭР стоимостью 20+ миллиардов долларов, не ведущим к энергетическому реактору, смотрится странно? Давайте разбираться.
Основная проблема термоядерного синтеза заключается не в том, что бы получить термоядерную реакцию, а чтобы реактор, в котором мы ее проводим, был разумных размеров. Практически любая из концепция термоядерного синтеза работает, если увеличивать размеры реактора до километров, а мощность — до тераватт, но такие конструкции не применимы в реальной жизни. Суть работы плазмистов в поиске таких конфигураций и размеров термоядерной плазмы, при которых размер ее будет минимальный при разумном усложнении конструкции реактора (например, системами нагрева).
Видео от Tokamak Energy о «первой плазме» ST40. В кадре — вакуумная камера токамака, с системой обогрева для обжига, магнитная система отсуствует. Красивое зеленое свечение — тлеющий разряд для очистки стенок камеры, не имеющий прямого отношения к термоядерной плазме
Сферические токамаки как раз позволяют сделать шаг вниз в плане размера плазменного шнура при той же термоядерной мощности, формально удешевляет реактор. Теоретический базис этого понятен с 1986 года (когда вышла первая статья), и экспериментально подтвержден в 90х. Подробнее об этом я писал в посте про новый российский токамак, тоже сферический.
Сборка вакуумной камеры ST40. В ИТЭР так просто могла бы выглядеть, скажем, емкость для хранения технической воды, не более :).
Фактически, Tokamak Energy пытаются коммерциализировать эту находку плазмистов двадцатилетней давности. На пути к этом стоит множество инженерных сложностей, некоторые из которых выглядят непреодолимыми или во всяком случае — не преодолимыми за разумные деньги. Именно поэтому новости о продвижении TE вперед вызывают смешанные чувства, т.к. понятно, что все эти успехи в какой-то момент закончатся.
На данный момент в активе TE запуск очень маленького токамака (фактически, настольного) ST-25 и затем переделка его на высокотемпературные сверхпроводники, с достижением рекорда удержания плазмы в токамаке в течении 29 часов (правда, плазмы, очень низкой для термоядерных установок температуры и плотности). Следующий токамак, который запустили 28 апреля уже гораздо серьезнее. Серьезнее настолько, что заставляет поверить, что непреодолимые инженерные сложности преодолимы.
Конструкция токамака в будущем будет погружена в большой вакуумный сосуд для теплоизоляции — криостат. Внутри него находится медная магнитная система из тороидальных и полоидальных катушек, внутри которой вакуумная камера токамака. Важной технической особенностью являются merging-compression coils, решающие проблему недостаточного объема в центральной колонне для центрального соленоида.
Итак, ST40. Это чисто исследовательская машина, которая должна стать одним из промежуточных этапов на пути к энергетическому прототипу ST185 (который по плану будет построен в 2025, в чем есть очень серьезные сомнения, о которых в конце). Сферический токамак с радиусом плазменного шнура всего 40 см, вакуумной камерой размером 1,5х2,2 метра — крошка на фоне серьезных машин. После полной достройки он должен достигать параметров плазмы с Q=1...2 (и соответственно температуры в 10 кэВ, тоже рекордной для таких малых размеров), где Q — отношение термоядерной мощности к подогреву. Напомню, что на сегодня рекорд Q=1.2 для токамака JT-60U с объемом плазмы в десятки раз больше, а расположенный недалеко от ST40 JET, так же с объемом плазмы в 40 раз больше в свое время достиг только Q=0.7. Фактически, если расчетные параметры ST40 подтвердятся, то это будет невероятный прорыв для токамаков.
Моделирование нейтронного выхода ST40 для DT плазмы разными методами. Пересчет с параметров другого сферического токамака MAST дает около 3 мегаватт термоядерной мощности при 2 мегаваттах подогрева, т.е. Q~1,5, однако результат может быть и хуже.
Что именно отличает ST40 от предшественников? Это сферический токамак с достаточно сильным полем в 3 Тесла (надо заметить — рекордным среди сферических токамаков), максимально оптимизированный на получение высокого Q. Высокое поле тут достижение само по себе. Проблема сферических токамаков в том, что физика требует иметь центральную колонну как можно меньшего диаметра (что бы как можно сильнее приблизить форму плазмы к сфере), что означает минимальную площадь для внутренних дуг тороидальных катушек и центрального соленоида. Ток тороидальных катушек определяет силу поля, при том, что плотность тока не может быть выше определенных параметров, что для медной, что для сверхпроводящей системы. Центральный соленоид, в свою очередь, нужен для первичной накачки плазмы энергией, и его размер тоже довольно жестко ограничен снизу.
Медные проводники катушек тороидального поля и центральная колонна. 24 D-образных витка сгрупированные по 3 (нижнее фото слева) на первом этапе будут при запусках в течении 1...10 секунд проводить ток около 100 кА
Получается, что инженерные ограничения диктуют либо невысокое поле в сферическом токамаке… либо отказ от стандартного подхода к запуску. В ST40 используется новый метод стартового нагрева плазмы и формирования кольцевого тока — компрессия и пересоединение магнитных линий. Это явление ответственно за солнечные вспышки, и умеет очень неплохо греть плазму. Эффективность этого подхода не ясна, и это первая задача ST40 — научится запускать плазменный ток без использование центрального соленоида (небольшой ЦС в конструкции ST40 все равно остается для поддержания плоского профиля тока во время пуска, однако объем его примерно в 10 раз меньше, чем по классической схеме).
Магнитное пересоединение — это такое явление переконфигурации магнитного поля, когда две трубки поля с противоположной направленностью «закорачиваются» и исчезают выделяя энергию. На картинке это внешние трубки доменов «inflow», а энергия выделяется в направлениях вертикальных стрелок.
Вторым инженерным решением в попытке пробиться за ограничения, будет использование охлаждаемой до температуры жидкого азота медной системы. Это в 20-30 раз снижает сопротивление меди, и позволяет поднять плотность тока в десятки раз. Трюк, который позволит маленькому ST40 сравняться с большими дорогостоящими машинами по параметру Q и термоядерной мощности является довольно тупиковым — такое решение не позволяет перейти к токамаку, работающему больше 10 секунд. TE здесь надеются на высокотемпературную сверхпроводимость, однако требуемая инженерная плотность в центральной колонне тока (как минимум 100 ампер на квадратный миллиметр) довольно сложно достижима, с учетом объема, занимаемого электрической и температурной изоляцией, нейтронной защитой, структурной составляющей и т.п. Например, в тороидальных магнитах ИТЭР инженерная плотность тока — всего 11 А/мм^2. Это одно из сложнейших препятствий на пути сферических токамаков, и как его будет решать Tokamak Energy — неизвестно.
Кольцо для закрепления катушек компрессии-пересоединения внутри вакуумной камеры ST40. С одной проблемой из мира термоядерных магнитов — большими деформирующими пондемоторными силами инженеры Tokamak Energy уже столкнулись, но для энергопрототипа эти силы вырастут еще на порядок.
Как я уже говорил, этот проект вызывает смешанные чувства. Одно из них — безусловное удивление и даже восторг от параметров крошечной термоядерной установки, в теории затыкающей за пояс самые серьезные токамаки с государственным финансированием в сотни миллионов долларов. Второе чувство — разочарование от реальности.
В реальности «запуск» ST40 — это всего лишь набор вакуума и очистка внутренних поверхностей тлеющим разрядом в литиевой плазме (красивого зеленого цвета). Магнитная система до сих пор не собрана и не установлена на вакуумную камеру даже в простейшей конфигурации, хотя по планам годичной давности это должно было произойти на рубеже 16/17 года. До рекордов, затыкающих за пояс JET и JT-60U установка еще должна пройти несколько серьезных апгрейдов (установку криостата вокруг токамака, создание системы охлаждения магнитов жидким азотом, апгрейд системы питания магнитов на вдесятеро больший объем запасаемой энергии, установку инжекторов нейтрального луча и т.п.) — при таких темпах работы только эти задачи могут затянуться до 2025 года.
Хотя вакуумная камера ST40 — не такое уже и простое изделие, ее сложность гораздо меньше, чем всей установки, не говоря уже о последующих сверхпроводящих «ST*». Так что инженеры TE еще только в начале пути.
«Термоядерная мощность», про которую мы рассуждаем, говоря о Q, в случае ST40 тоже будет слегка виртуальной, пересчетной из нейтронного выхода DD плазмы (с которой в реальности будет работать ST40) на DT (впрочем этот пересчет из нейтронной мощности делается довольно однозначно). Связано это с тем, что работа с тритием означает совсем другой класс установки с многолетним получением лицензии на нее у атомного регулятора и скорее всего со строительством специального комплекса зданий. Возможно, TE уже ведут эту работу по получению в дальнейшем ядерных лицензий если не на эту, то на последующую машину, но пока это никак не афишируется, не видно в инженерных решениях и планах кампании. А именно ядерная составляющая токамаков является эдаким Эверестом, на который может забраться очень немного проектов — очень сложно, очень дорого и небезопасно. Ядерная составляющая в итоге определяет стоимость и инженерный облик энергоустановки, и «забывать» про нее — значит забыть про 50% трудоемкости и сложности.
Эти мысли плавно подводят нас к вопросу, на который у меня нет ответа — кто и зачем инвестирует сегодня деньги в термоядерные стартапы по всему миру? Последнее десятилетие виден явный бум таких проектов — Tokamak Energy, Tri Alpha Energy, General Fusion, Helion Energy и другие, при том, что рынок электроэнергетике в депрессии и строительство новых электростанций любого типа нерентабельно без субсидий, за исключением развивающихся стран. Если Tri Alpha развивает идею установки безнейтронного термояда, который, возможно, не потребует лицензирования, а General Fusion надеятся на то, что сработает идея «низкотехнологичного» термояда, то для более-менее традиционных схем сложно представить, как можно окупить такое — так же, как сложно представить себе окупаемость «ядерного реактора в каждый дом», несмотря на инженерную реализуемость подобной установки.
То ли инвесторы до сих пор находятся в парадигме 60-х...70-х, то ли надеются на новые рынки (например — замещения угольных электростанций в погоне за снижением выбросов СО2), то ли венчурная психология заставляет инвестировать в любые проекты для широких рынков (а рынок электроэнергетики все же один из самых больших). Однако факт остается фактом — в современном мире есть деньги, позволяющие проверять в железе многие «перпендикулярные» идеи, и возможно одна из них даст первую термоядерную энергию еще до выхода ИТЭР на полную мощность.
P.S. Использованы фотографии с инстаграмма Tokamak Energy, статья про инженерно-физический базис ST40 и по физической «философии» выбора размера токамака.
Комментарии (118)
tnenergy
30.04.2017 18:34По сути любой токамак можно сделать без срывов, только надо увеличить тороидальное поле или отношение поля к току. Вот только это ухудшает экономику токамака, поэтому ищут грань, где срывы будут достаточно редкими, а термоядерная мощность при этом еще не слишком мала. Т.е. это вопрос внутренней торговли, чего больше хочется, а не "зло, приходящее в полночь".
Есть еще всякие ELM неустойчивости, но корейцы и китайцы рапортуют, что с ними более-менее научились бороться без особого снижения градиента на пьедестале.
k155la3
30.04.2017 19:42+2Я так думаю, что многие термоядерные стартапы рассчитывают на прогресс в коммерческих ВТСП.
Просто торопятся решить физику и застолбить за собой полянку.
Когда высокопольные/высокоточные дешёвые ВТСП выйдут на рынок, термояд станет гораздо более интересным, потому что параметры всех установок на всех принципах можно будет поднять просто грубой силой — бОльшим полем.
Опять же, если посмотреть на вложения/количество работ в ФТТ в области солнца, видно некоторое разочарование последние пять лет, причём, прогрессирующее. Это может означать, что где-то глубоко люди, на самом деле принимающие крупные решения, уже давно считают солнце недостаточным и/или неперспективным. Волна ещё не дошла по поверхности (в смысле, не озвучивается/не пропагандируется в массовых СМИ), но решение уже принято — нужно что-то ещё.
Альтернатива (настоящая, глобальная) у солнца только одна — атом в каком-то из видов (деление или термояд).
Всё остальное — ветер, приливы — нишевые решения.
Поэтому возникают очень и очень дорогие термоядерные и ядерные стартапы.tnenergy
30.04.2017 20:29Не сказал бы, что ветер — нишевой, 2-3 тысячи эксаджоулей с него снимать можно (заставив, правда, всю землю и прибрежные районы ветряками).
Опять же, если посмотреть на вложения/количество работ в ФТТ в области солнца, видно некоторое разочарование
А они нужны, эти работы? Разве кремниевые поликристаллические панели не достигли экономической оптимальности? Дальнейшее снижение стоимости ватта панели уже мало влияет на CAPEX СЭС.
k155la3
30.04.2017 20:49+5Экономический потенциал ветра куда ниже технического. Та же фигня, что с СБ или даже нефтью: в теории-то проблем нет, а энергии дофига, а на практике она оказывается неприемлимо дорогой. Обслуживать ветряки на каком-нить арктическом шельфе не сильно проще, чем бурить там нефть. И тащить энергию оттуда не проще, чем энергию солнца из африканских пустынь.
Да.
Сейчас цена за ватт опустилась до уровня, когда стал критичен КПД — ну, отчуждаемая земля, кабели, конструкции, материалоёмкость, вот всё это добро.
Экономическая оптимальность — функция от технологий (которые нужно разрабатывать). В любой отдельный момент времени в производстве — экономически оптимальные СБ. Но 10-15 лет назад это не мешало (а наоборот, подстёгивало) огромные вложения в разработку даже сомнительных веток… а сейчас как-то вот оно стихает. Причём, даже на уровне университетов/лабораторий.
Знаете, какой первый признак хайпа или — наоборот — потери интереса? Количество плохих/бессмысленных статей и/или статей, которые к теме как десятая вода на киселе, но стараются каким-то боком к ней примазаться (ну, типа, во время бума изучения слонов очень даже легко встретить статьи со вступлением типа «Слон — животное с хоботом, похожим на червя. Кольчатые пупырчатые черви, обитающие в термофильных средах серных вулканов на большой глубине представляют в этой связи огромный интерес...»).
10 лет назад такого было много. Сейчас — мало или даже очень мало. Или даже совсем почти нет. Что прямо указывает на то, что бума нет, работы идёт фоново-планово (как вот изучают кольчатых червей), по инерции или даже напрямую промышленниками, уже ввязавшимися в этот бизнес. Даже перовскиты, на которые был дикий хайп несколько лет назад, сильно сдали именно как материал СБ, а ведь это — та область, где возможен именно прорыв, а затыки не носят фундаментального характера. Был бы интерес к СБ в целом, их бы копали и долбили бы так же, как долбят токамаки.
Но нет.aram_pakhchanian
01.05.2017 08:09+1Ну не надо забывать политическую составляющую. Лет 10 назад был актуален политический заказ на избавление энергетики от углеводородов в Европе и США. Сейчас этот заказ подостыл в связи с шельфовой нефтью и превращением США в одного из основных игроков на этом рынке, что также привело к снижению цен на традиционную энергию.
При этом, действительно, очевидно, что с нынешними источниками энергии человечество не прокормить. Солнца уже не хватает на выращивание всего, что потребляет человечество, то есть речь даже не столько об энергетике, но о энергии, потребляемой нами вообще, в том числе в виде пищи. Путь развития, который может потенциально снизить напряженность в мире и избежать большой и разрушительной войны за ресурсы – это очень дешевые источники энергии, благодаря которым можно отапливать и охлаждать все, что нужно, а также синтезировать еду.k155la3
01.05.2017 13:00Ну не надо забывать политическую составляющую. Лет 10 назад был актуален политический заказ на избавление энергетики от углеводородов в Европе и США. Сейчас этот заказ подостыл в связи с шельфовой нефтью и превращением США в одного из основных игроков на этом рынке, что также привело к снижению цен на традиционную энергию.
Как вариант.
Снижение интереса — это явное и необъяснимое только физикой СБ явление.
coturnix19
01.05.2017 10:43А это, 2-3 тысячи эксаджоулей — это за какой период? секунда, час, день, год? или имеются ввиду эксаватты? И еще, иногда оценщики ветровой энергии делают ошибку, полагая что скорость ветра (и климат) не будет зависеть от наличия ветряков что конечно-же не так — чем больше будет ветряков тем меньше будет скорость, и соответственно эффективность; в некоторых случаях (например, при оценки добычи энергии из струйных течений) ошибка может быть 1-2 порядка; превращение морей в сплошные ветрячные поля в перспективе опустит скорость ветра над заставленными морями до континентальных значений.
просто развлечения ради, произведем коленные расчетыНаиболее грубая в мире простая оценка эффективности земного климата в генерации энергии, если положить что земля — идеальная тепловая машина «сферичная и в вакууме», солнечная постоянная (после вычета альбедо) 1квтм-2, температура нагревателя (экватора) — 300К, холодильника (температура земли если смотреть из космоса) — 255К, дает примерно 20 петаватт. На деле правда машина не идеальная и климат генерирует порядка единиц процентов от теор. максимума — так что порядка сотен тераватт. Поделим еще на ~10..100 чтобы учесть неэффективность ветряков и невозможность тотального оветрячивания и получаем порядка 1-10 тераватт, или 1е12..1е13 джс-1. 2 тыс эксаджоулей это 2е21, или t=2e21/1e13/(86400*365)=~6, так что от 6 до 60 лет чтобы нагенерировать это самые эксаджоули. Та что думаю ваша оценка сильно завышена.tnenergy
01.05.2017 10:59+2За год. Оценка не моя, а целой толпы исследователей http://tnenergy.livejournal.com/36426.html. Видимо вы своих делениях кпд зашли слишком далеко.
coturnix19
01.05.2017 11:05Хм, может быть, лишний раз и поделил на 10 :) в любом случае, это оценка сильно идеализирована.
Mad__Max
07.05.2017 00:50Разочарование? Где?
Хайп и ПР действительно спадают. Так же как уровни субсидий/поддержки уже начинают снижаться. Вот только производственные мощности и объемы при этом продолжают расти, причем с ускорением.
А заниматься этим становится просто выгодно, без исскуственного форсирования. Солнечная энергетика из политического и ПР проекта превращается в просто еще один крупный бизнес.
Это может означать, что где-то глубоко люди, на самом деле принимающие крупные решения уже давно считают солнце недостаточным и/или неперспективным.
Это может означать и скорее всего означает, обратное — принимающие считают ее очень перспективной, настолько, что начали думать что «точка невозврата» уже пройдена. И дальше сектор пойдет развиваться самостоятельно, даже если не уделять ему особого внимания/поддержки, а они могут сосредоточиться на чем-то еще.k155la3
07.05.2017 01:10Хайп — в науке. Я не о производстве ведь. А хайп в науке не зависит (ну или очень мало зависит) от пиара в прессе, там больше упор на то, каково мнение внутри фондов, распределяющих гранты — от частных до правительственных. Где помимо чистых экспертов от науки, чья задача оценить насколько заявка по науке хороша, сидят ещё и люди, безусловно достаточно понимающие вопрос, но чья задача — реализовать волю тех, кто даёт деньги.
Часто (очень часто, почти всегда) это мнение с «общественным» совпадает, но иногда нет. И вот эти моменты как раз особенно интересны.
…
Очень сомнительно. Потому что нынешний уровень технологий СБ не позволяет сделать их рост коммерчески устойчивым (что хорошо демонстрирует новая ситуация с дешёвой нефтью).
Но в целом тут как бы спорить мне никак — откуда мне знать, что там у кого в голове?
Нам видно только то, что на поверхности. А на поверхности — немного странное. Ну, необычное, в любом случае.
Схожая ситуация была с водородом. В какой-то момент (где-то 2007-й) кто-то где-то глубоко решил — «Нет. Не пойдёт.»
И оно не пошло. Просто всё вдруг — буквально за пару лет — резко встало колом и осталась только фоновая активность и инерция. И островки жизни только вокруг реально интересных водородных вещей.Mad__Max
07.05.2017 02:00Я понял что в науке. Хайп в науке кончился вместе с щедрым потоком гос. бабла вливавшего в эту тему.
Теперь это серьезный бизнес, но бизнес не видит особого смысла на данном этапе вкладываться в фундаментальные разработки вместо государства. Уже ясно, что принципиальных прорывов там ждать не стоит. А вкладывать серьезные деньги чтобы скажем увеличить КПД панелей еще на 3% бизнес не будет — гораздо эффективнее вкладываться в расширение производства и «эффект масштаба» принесет через снижение удельных издержек намного больше, чем обновленная и немножко более эффективная технология.
А раз кончились деньги (для науки, вместо которой они потекли в производство) — кончился и хайп.k155la3
07.05.2017 02:15А давайте, я сделаю проверяемое предсказание?
Что экспонента роста солнечной мощности с этого момента начнёт быстро переставать быть экспонентой, а производные быстро потянутся вниз, куда-нибудь под нуль и ниже?
И когда это случится, это невозможно будет оправдать «насыщением рынка», потому что солнечной энергии, если смотреть по выработке в системах, а не по установленной мощности в конкретном пятачке — с гулькин член в неэрегированном состоянии.
1.4% в Штатах. 0.6% в Китае. Не помню, сколько, но единицы процентов по Европе. И это — даже по электричеству, а не от всех первичных ресурсов (энергоёмкая химия, транспорт, тепло в сумме — на десятичный порядок больше генерации ЭЭ). Если солнце — перспективно и окупаемо (по-Вашему), то впереди рост в сотни-тысячи раз, ведь да?
…
Реальной, самостоятельной энерготехнологией и бизнесом стал ветер.
А СБ так и не перешагнули (именно из-за науки!) черту, когда они могли бы стать массовым решением и опорой энергосистемы. Именно сейчас и именно солнцу нужны большие вложения именно в науку, и да, там есть, где «прорываться» — ну, те же перовскиты или там QD: рубеж низкотемпературной фабрикации, без вакуума, наукой так и не взят, нет пока такой технологии, доступной хотя б на пробных линиях.
А ведь это-то как раз бы меняло бы всё в смысле цены (и косвенно, КПД, ибо за меньшую цену — более сложные структуры). Но нет. Отбой.
Вам не кажется это странным? ОК.
Мне кажется.
Давайте посмотрим, как сбывается мой прогноз.Mad__Max
07.05.2017 23:47+1А давайте. Смотреть правда очень долго придется, положил сообщение в избранное. Потом через несколько лет можно будет поднять.
Да, ветер пока что это более серьезный и развитый бизнес. Но это только сейчас, а все очень быстро меняется и вы похоже не замечаете/не осознаете насколько быстро. Если еще меньше 10 лет назад ветер превосходил солнце по установленной мощности и генерации в десятки раз, а СЭ была больше игрушкой/экспериментом, то сейчас преимущество в пользу ветра «всего» примерно в 1.5 раза по установленной мощности(около 500 ГВт против ~330 ГВт) и порядка 2х раз по среднегодовой выработке. Уже ясно, что в течении ближайших максимум 10 лет уже солнце станет ведущим источником среди ВИЭ, а ветер будет занимать лишь почетное 2е место, да и то только при условии если успеет обойти ГЭС за этот срок (иначе — 3е вместо текущего 2го).
Если солнце — перспективно и окупаемо (по-Вашему), то впереди рост в сотни-тысячи раз, ведь да?
Да, перспективно и уже в принципе окупаемо во многих местах (имеется ввиду если совсем без субсидий/льгот — тогда нужен хороший климат, с умеренными субсидиями или при дальнейшем снижении цен за счет эффекта масштаба — окупаемо и в умеренно плохом климате).
И впереди действительно огромный рост, правда не в сотни и тысячи раз, а в десятки раз в обозримой перспективе (ближайшие десятилетия) может быть в сотни раз в дальней перспективе, если слишком далеко в будущее (за пределы текущего века) не заглядывать. Дальше расти не даст как раз насыщение рынка и масштабные проблемы с сетями и дисбалансами в энергетике из-за слишком большой доли солнечной энергии. Т.е. уже не из-за производства, а из-за доставки/распределения произведенного и недостатка спроса у конечных потребителей.
В 1000 раз вообще в принципе некуда расти — просто нет потребности на такую кучу энергии. Такой рост возможен только в сверхдальней перспективе (от 100 лет и дальше) и только в случае многократного увеличения общего мирового потребления энергии (быстрый рост экономики, быстрый рост населения и уровня жизни/потребления, новые энергоемкие отрасли).
1.4% в Штатах. 0.6% в Китае. Не помню, сколько, но единицы процентов по Европе. И это — даже по электричеству, а не от всех первичных ресурсов (энергоёмкая химия, транспорт, тепло в сумме — на десятичный порядок больше генерации ЭЭ). Если солнце — перспективно и окупаемо (по-Вашему), то впереди рост в сотни-тысячи раз, ведь да?
В Китае уже не 0.6%. Всего год прошел и 0.6% скачком превратились в больше чем 1% (примерно 1.1% — 66 млрд. кВт*ч за 2016й год), а мощности удвоились всего за год. China's solar power capacity more than doubles in 2016
В текущем году Китай минимум до 1.5% по выработке вырастет — это точно ясно исходя из мощностей СЭС уже установленных в конце прошлого и начале этого года. По факту там прямо сейчас минимум 1.5% вместо 0.6%, просто нужно дождаться пока это отразится в официальной статистике (где-то в начале 2018 года, когда итоги работы за текущий 2017 будут опубликованы).
Про первичную энергию — это просто неправда. Доля первичной энергии идущей на выработку электричества уже к половине приближается, по крайней мере в развитых странах (которые и потребляют пока основной объем энергии). Вот срез еще 6 летней давности(на примере США), а с тех пор доля/роль электроэнергии еще подросла:
Так что все перечисленное (не базирующиеся на электричестве транспорт, отопление, энергоемкая химия, металлургия и т.д.) требует «всего» примерно в 1.5 раза больше первичной энергии по сравнению с электроэнергетикой, а не на порядок больше.
На данный момент средняя(у лидеров 5-8%) доля солнца в мировой выработке ЭЭ уже где-то до 2% дошла. Если увеличить выработку СЭС еще в 100 раз от текущих уровней, то она превысит и всю текущую мировую электроэнергетику вместе взятую и весь ее прогнозный рост на ближайшие 10-20 лет и будет составлять порядка половины от всей первичной энергии цивилизации.
Т.е. даже 100 кратный рост это уже нереально много — полностью всю электроэнергетику на одно только солнце как единственный источник перевести невозможно. Поэтому потолок на ближайшие десятилетия — рост мощностей и выработки в несколько десятков раз. А возможность дальнейшего роста под вопросом, и ответ на него уже не от возможностей генерации зависеть будет.Mad__Max
07.05.2017 23:56P.S.
Забыл дописать — именно поэтому хайп из технологий собственно СБ (генерации) постепенно перетекает в сети, электрификацию потребителей и аккумуляцию (смарт-грид, электромобили, стационарные химические аккумуляторы, другие нетрадиционные накопители). Уже там будет решаться до каких пределов солнечный сектор сможет вырасти в будущем, а не в генерации.tnenergy
08.05.2017 13:08+2Еще важный фактор, на мой взгляд, что дальнейшее снижение стоимости СБ мало влияет на общую стоимость СЭС — при нынешней цене в 30-40 центов за ватт стоимость земли, строительства, оборудования, кредита уже в целом больше, чем стоимость панелей.
Тут, наверное, помогла бы разработка СБ с той же стоимостью, но с КПД раза в два больше, чем сейчас у кремния — это позволило бы сократить площадь под СЭС, но видимо этого ученые даже не обещают.
В остальном, все эти перовскиты на LCOE солнечной энергии почти не повлияют, даже если модули на них будут в итоге стоить не 30 центов а 10 за ватт. Отсюда и нежелание вваливать в R&D.
Mad__Max
08.05.2017 22:24+1Ну да, собственно про это выше упоминали, что рост КПД конечно хорошо бы помог, именно за счет сокращения практически всех других расходов помимо СБ, которые уже сейчас первую роль начинают играть. Но сильного его роста уже похоже ждать не стоит.
Сокращение же себестоимости изготовления в случае разработки новых технологий производства повлияет не сильно. Тем более из этих 30-40 центов оптовой цены на готовые панели уже больше половины не на сами элементы приходится, а на вещи которые усовершенствованию особо не поддаются — силовой каркас, закаленное стекло для защиты от погодных факторов, сборка, тестирование, транспортировка. Эту часть не технологии двигают, а в основном «эффект масштаба» и чисто производственные оптимизации.
На сами солнечные элементы уже меньше 20 центов за Вт приходится. Так что если даже удешевить их производство сразу в 3 раза, то порядка 100$/кВт CAPEX выиграть можно или на уровне 10%. В LCOE и еще заметно меньше 10% выигрыша получится.
Сэкономить 10% CAPEX конечно тоже неплохо, но уже ничего существенно изменить в отрасли не может.
А если кто и будет в это вкладываться, то уже не правительства и энергетические компании, а возможно сами производители СБ, когда их конкуренция постепенно прижимать начнет — с их-то точки зрения и 5-10 центов на Вт выиграть очень существенно на их бизнес влияет. И эти 5-10 центов для них могут означать грань между прибыльной компанией и банкротством/поглощением конкурентами.
Но пока общий объем рынка растет хорошими темпами, этим тоже заниматься не с руки.
k155la3
09.05.2017 20:05Условные «перовскиты» (на самом деле тут принципиален не материал, а технология производства) дают:
а) повышение КПД за счёт дешёвых многослойных структур (проводники тоже можно наносить золь-гелем или амальгамированием) — откуда снижение и цены, и площади со всеми вытекающими (например, поднятие КПД с 16% (однопереходная CdTe) до 32 (не самая оптимальная двухпереходная СБ) снизила бы площадь и материалоёмкость вдвое;
б) качественное падение материалоёмкости. Если не надо использовать толстые минеральные стёкла как подложку и основу, то общая масса (материалоёмкость ватта, цена строительства) резко, в разы падают даже в пересчёте на квадрат, не говоря уж про ватты;
в) качественное изменение в возможностях СБ. Раскатывать гибкие плёнки по крышам рулонами, лепить их на крыши авто и на стены домов — это не то же самое, чем городить стальные удерживающие конструкции и пытаться вписать жёсткий прямоугольник в аэродинамику транспортного средства.
Резервы по стоимости тут не в три раза, а в десятки раз по совокупности.
И не надо думать, что люди этого не понимают — на излёте хайпа чуть ли не каждый второй грант или работа упирали на возможности работать с низкотемпературными процессами и подложками.
____
Удешевление даёт (давало бы) качественный переход: если энергия или генерация достаточно дёшева, куда проще мириться с её потерями или недозагрузкой мощностей.
Например, сейчас невозможно предложить вариант с тепловым аккумулятором и паровым преобразованием энергии СБ: это безумие. Энергия СБ слишком дорога, чтобы запасать её с 30-50% КПД. Если энергия СБ дешевле в 20 раз, то проблема аккумуляции просто исчезает — греем килотонну промышленного углерода индукцией до расплава избытками ЭЭ, в час пик вытаскиваем эту энергию при помощи прекрасно отлаженного и освоенного оборудования паровой ТЭС. Вплоть до апгрейда/перепрофилирования существующих станций.
И/или мы могли бы за счёт этой дешёвой энергии держать в резерве до 100% тепловой мощности, и всё равно оставаться в прекрасном плюсе по деньгам: если половина OPEX тепловой генерации — топливо (для угля), то скинув стоимость энергии СБ до 1/3 от угольной, мы можем перестать топить и платить кочегарам просто за то, что они есть — такие красивые и чумазые.
Беда лишь в том, что мы этого не можем: энергия СЭС слишком дорога.tnenergy
09.05.2017 21:26+1Резервы по стоимости тут не в три раза, а в десятки раз по совокупности. И не надо думать, что люди этого не понимают — на излёте хайпа чуть ли не каждый второй грант или работа упирали на возможности работать с низкотемпературными процессами и подложками.
Т.е. вы хотите сказать, что производители СБ отказываются от удешевления "в десятки раз" и продолжают выпускать на десятки миллиардов долларов каждый год дорогой кремний? Они все разом сошли с ума?
Если энергия СБ дешевле в 20 раз
Каким образом энергия СБ может быть в 20 раз дешевле, чем сейчас (скажем, 2 бакса за МВт*ч)? Для этого должна быть бесплатной земля (что возможно очень мало где), структурные элементы, строительство, сетевое хозяйство, сами СБ — да почти все, кроме, скажем, инверторов. А все остальное — бесплатно. Тогда будет в 20 раз дешевле.
k155la3
09.05.2017 23:00Я хочу сказать то, что сказал.
А именно: массированное заваливание деньгами работ в ФТТ, связанных с солнцем, прекратилось задолго до ситуации «копать больше нечего, перспективные идеи исчерпаны» или до ситуации «хотеть больше нечего, любые улучшения принципиальных перемен уже не принесут».
Сошли с ума или нет — не знаю. Я просто констатировал факт: прошлый бесконечный вал денег в области иссяк.
…
Именно в 20 раз? «20» тут — чисто от балды, как пример того, что стоимость всё решает.
Но потенциал для удешевления здесь вполне серьёзный.
Представим себе некую «идеально-достижимую» дешёвую СБ (5$/m2, 1.2 цента за ватт), которая депонируется на тонкий пластик и имеет КПД 40%.
Для домашней микроСЭС установка (работа по установке и дополнительные конструкции) на крыши становятся почти бесплатными (менее 10 центов за кВт), площадь — бесплатна, охрана — бесплатна, подключение — бесплатно, из всех платных радостей — инверторы по доллару за ватт.
Но при такой цене УМ СБ может быть (и должна быть) больше УМ инверторов — чтобы снизить неравномерность выработки. Поскольку ограничитель у нас инвертор — максимизируем именно его КИУМ, с соответствующим падением цены на каждый отданных кВт*ч. Лишки энергии гоним помимо инвертора на шунт в полезное тепло.
На сетевой СЭС что имеем?
Земля изначально вдвое дешевле, конструкции в 2-5 раз легче и дешевле (или отсутствуют: стелим прямо на землю, меньший КИУМ самих СБ не волнует), установка дешевле (грубо — пропорционально материалоёмкости), кабельная система — дешевле более чем в 2 раза (потому что приемлимы более высокие потери), инверторов меньше, они крупнее и дешевле на ватт.
И та же история с инверторами, что и в частном хозяйстве: максимизация отдачи на ватт повышает их КИУМ, а излишнюю энергию — сразу гоним в высокопотенциальное тепло и используем его ночью для выработки ЭЭ.
k155la3
09.05.2017 20:36Сети и промаккумуляторы — универсальны для любого безуглеродного будущего. Что атом, что ветер, что приливы, что термояд… что ни назовите — всё это источники, требующие балансирования нагрузок, мощных и умных сетей и т.д.
Ну и ещё менее имеют отношения к солнцу прочие батарейки: бум мобильных пользовательских устройств (в том числе очень мощных — вспомните электродрели), рост экотребований в городах, уход от нефти — всё это упирается в батарейки.
Увеличение финансов в этих сферах никак не объясняет падения интереса к улучшению солнечной генерации.
k155la3
09.05.2017 19:441. Про первичную энергию — это правда. Ибо т.н. «развитые страны» в целом импортируют огромное количество энергии в ином виде — алюминий, сталь, аммиак, пластики, цемент, транспортные услуги (которые формально не входят в импорт первичного топлива) и т, д.
Вполне очевидно, что для настоящего решения проблемы требуется именно глобальный рост доли солнца (а не те особо выбранные удобные пятачки, которые Вы почему-то называете «страны-лидеры»)
То есть: если мы хотим значимую долю солнца, мы должны нарастить выработку минимум во многие сотни раз. То есть: экспонента должна продолжать свой победный ход ещё лет 10-20 минимум.
2. По ветру. Ветер имеет принципиальную особенность — точно так же, как и гидроэнергия, его экономический энергопотенциал ограничен и привязан к определённым точкам. Нет смысла ставить сетевой ветряк в Подмосковье: там просто и тупо нет ветра. Ветер есть в устье Лены, но там нет и в ближайшее время не будет потребителей. Германия уже утыкана ветряками, и одно дело — ставить ветряки на вспаханных холмах ближе к Балтике, и другое — в лесистых низинах.
Рост доли солнца в сравнении с ветром связан в первую очередь с тем, что солнце универсально, его можно ставить, где угодно, в количествах превышающих потребности. Это не потому, что ветер чем-то плох — в принципе-то он гораздо лучше и дешевле солнца. Это потому, что солнце дорогое.
Поэтому давайте смотреть на рост.
Падение до нуля и ниже третьей производной в течении пяти лет железобетонно подтвердит мою точку зрения.
Падение до нуля второй производной — это сигнал. Ну а падение роста (в смысле, новых инсталляций) — это прямой отказ от развития индустрии (потому что, выходит, выгоднее остановить и выбросить недоиспользованые мощности по выпуску СБ, чем продолжать окучивать неограниченный, в теории, при низкой цене СБ, рынок бестопливной энергетики).
egigd
08.05.2017 08:41Когда высокопольные/высокоточные дешёвые ВТСП выйдут на рынок
Они уже несколько лет как есть на рынке.
В жидком гелии ВТСП-ленты второго поколения обеспечивают 1000 А/мм^2 при внешнем поле в несколько тесла и более 300 А/мм^2 при поле в несколько десятков тесла.
Цена на уровне $100 за метр отнюдь не велика на фоне цен на токамаки (за половину цены ITER можно 100 000 км ленты купить). Причём цена эта определяется необходимостью окупить расходы на проведённые исследования, реальная себестоимость ленты в десятки раз меньше.
Но, увы и ах, далеко не все проблемы токамаков можно решить новыми сверхпроводниками…tnenergy
08.05.2017 10:24+1за половину цены ITER можно 100 000 км ленты купить
Классно, только сверхпроводник для ИТЭР обошелся в полтора миллиарда долларов, а не в половину цены проекта. Впрочем ВТСП, видимо, столько же и стоил бы.
egigd
08.05.2017 18:54Так я сказал, что за эти деньги можно купить 100 000 км, т.е. заведомо гораздо больше, чем нужно.
tnenergy
08.05.2017 19:20+1Что бы знать, сколько там надо, сначала надо сделать кабель на 60-70 кА из ВТСП для поля в 13-14 Т. Но в целом, если считать оптимистично, то наверное 10-20 тысяч км хватит.
egigd
08.05.2017 19:42+1Я бы сказал, что тут нельзя говорить про «сначала надо».
Мировое производство ВТСП-лент второго поколения на данный момент от силы 200-300 км в год.
Даже для токамака размерами с JET всему миру пришлось бы пару-тройку лет ленты делать (это при том, что самый крупный их производитель делает ленты, непригодные для работы в больших полях), что выглядит немного нереалистично.
Тут нужна одновременность: проект термоядерной установки на ВТСП разрабатывают одновременно с ВТСП кабелем под неё, а параллельно строятся масштабные заводы по производству этих кабелей.
Увы, мои оптимистичные оценки говорят, что на подобное потребуется более $1 000 000 000 инвестиций. Скорее раза в три-четыре более… Да, на выходе мы получим установку не хуже ITER и при этом в разы дешевле, а также сверхдешёвые ВТСП кабеля для всего человечества, но кто даст столько денег?..tnenergy
08.05.2017 19:52+1Тут нужна одновременность: проект термоядерной установки на ВТСП разрабатывают одновременно с ВТСП кабелем под неё,
Совершенно не очевидно. Почему-то KIT, PSI, CERN создают свои образцы кабелей без "ВТСП-ИТЭР". Собственно, это не так и дорого, миллиона евро хватить, что бы спроектировать и испытать такой кабель.
Да, на выходе мы получим установку не хуже ITER и при этом в разы дешевле
Или не получим. Проблемы равномерности характеристик длинных лент ВТСП еще не решены, как и деградация свойств при магнитном циклировании.
В любом случае ВТСП является меньшей проблемой, чем получение денег термоядерными проектами в целом. Если не считать Tri Alpha и General Fusion (которым пока ВТСП без надобности) ни один термоядрный проект за последние 15 лет не получил больше 100 млн долларов, включая дорогие апгрейды сферических токамаков (W-7X получил финансирование как раз 15 лет назад).
Так что если хотите роста производства ВТСП, то я бы не раскидывался на вашем месте фразами типа "первая стенка выдержит сутки".
egigd
08.05.2017 20:09Собственно, это не так и дорого, миллиона евро хватить, что бы спроектировать и испытать такой кабель.
Пяток метров такого кабеля сделать не проблема. Гипотетически даже увлечённый энтузиаст может такое сделать (купив стандартную ленту на 500 А в азоте без внешнего поля и правильно её собрав в кабель).
Только когда мы попробуем превратить пять метров в пять тысяч километров, очень может быть, выяснится, что конструкцию нужно в корне менять.
Проблемы равномерности характеристик длинных лент ВТСП еще не решены
Неравномерность, если не брать просто брак, составляет ±20%. Так что просто закладываться на -20%.
как и деградация свойств при магнитном циклировании
Не далее как в этот четверг задал вопрос директору «СуперОкс» на счёт подобной деградации. Ни они сами, ни CERN и прочие, кто у них ленты закупал и тестировал, никогда не наблюдали никакого подобного эффекта.
Так что если хотите роста производства ВТСП, то я бы не раскидывался на вашем месте фразами типа «первая стенка выдержит сутки».
Я не роста производства ВТСП хочу, а обеспечения человечества неограниченным количеством экологически чистой энергии.
Замалчивая проблему первой стенки эту задачу явно не выполнить…tnenergy
08.05.2017 20:40Только когда мы попробуем превратить пять метров в пять тысяч километров, очень может быть, выяснится, что конструкцию нужно в корне менять.
Наверное, что бы этого не было, конструктировать кабель должны профессионалы, а не энтузиаст.
Так что просто закладываться на -20%.
Ну да, конструкция сверхпроводящего магнита вещь ненапряженная — можно скинуть 20% плотности тока забесплатно.
Ни они сами, ни CERN и прочие, кто у них ленты закупал и тестировал, никогда не наблюдали никакого подобного эффекта.
Рад за них. Но почему-то проектировщики термоядерных установок мне говорят на словах обратное.
Кстати, уточните у директора SuperOx, почему за 10 лет существования 2G ВТСП не создано ни одного крупного магнита на высокое поле из него? Крупного — это с bore >1 метр. Даже более мелкие почему-то исключительно вставками.
И еще уточните, зачем в магниты из ВТСП вставляют нагреватели, и как это влияет на Je...
Я не роста производства ВТСП хочу, а обеспечения человечества неограниченным количеством экологически чистой энергии.
Странные у вас желания какие-то...
Замалчивая проблему первой стенки эту задачу явно не выполнить…
Ну, совершенно очевидно, что вы мало знаете про проблемы первой стенки, они есть, но в основном потому что хочется выжать из размеров токамака как можно больше. И уж точно проблемы первой стенки не являются определяющими (в отличии от дивертора и бланкета).
egigd
08.05.2017 21:25+1Рад за них. Но почему-то проектировщики термоядерных установок мне говорят на словах обратное.
Проектировщики термоядерных установок плохо знакомы с ВТСП.
Я вот с кафедры физики плазмы НИЯУ МИФИ, созданной когда-то специально под решение проблем термоядерного синтеза.
«СуперОкс» давно работали с МИФИ.
Но при этом у меня на кафедре про существование второго поколения ВТСП-лент узнали только от меня. А я о них узнал когда в поисках, где купить сверхпроводник для «гроба Магомета» для статьи в «Популярную механику», случайно наткнулся на производство ВТСП в 30 минутах ходьбы от дома… А если бы я не подрабатывал в «Популярной механике», так до сих пор одна из ведущих организаций термоядерного направления не знала бы о такой технологии в принципе.
Люди, которые уже по 30 лет работают над термоядерной программой, круглыми глазами смотрели на ленточку у меня в руках, когда я им рассказывал её характеристики.
Кто в курсе существования ВТСП второго поколения, зачастую знакомы с характеристиками самых первых таких лент, и совершенно не отслеживают, что в этом направлении за 10 лет изменилось.
Кстати, уточните у директора SuperOx, почему за 10 лет существования 2G ВТСП не создано ни одного крупного магнита на высокое поле из него? Крупного — это с bore >1 метр. Даже более мелкие почему-то исключительно вставками.
Ну давайте посчитаем…
«Высокое поле» — это, будем считать, 5 Тл, например.
Диаметр — 1 м.
Нам нужно 4 МА*витков.
При 4,2 К 12-мм лента лента в таком поле безопасно пропустит где-то 700 А. Так что примерно 5700 витков. Или 18 км ленты. Замечу, я тут считал толщину ленты и криостата нулевыми. В реальности это не так, так что магнит с внутренним диаметром в 1 м потребует больше, чем 18 км ленты. Скорее где-то 25 км.
Это что-то порядка годового объёма производства ленты в «СуперОкс». Перегруженного заказами производства… Так что на данный момент купить 25 км ленты ну не то, чтобы невозможно, но как минимум очень непростая задача и заказ придётся ждать несколько лет.
При этом работать всё равно на жидком гелии…
Так смысл делать из ВТСП всю обмотку, когда можно внешние слои, работающие в условиях относительно малого магнитного поля, сделать из ниобия, чьё производство налажено в огромных масштабах, и только наиболее нагруженную центральную часть сделать из редкого ВТСП-материала?..
Ну, совершенно очевидно, что вы мало знаете про проблемы первой стенки, они есть, но в основном потому что хочется выжать из размеров токамака как можно больше. И уж точно проблемы первой стенки не являются определяющими (в отличии от дивертора и бланкета).
Или вы не в курсе, насколько эта проблема велика…
Если в случае дивертора есть хотя бы надежда на литиевые КПС, то в случае первой стенки и надеяться-то не на что.
И «хочется выжать» вы так говорите, как будто у нас всюду работают ТЯЭС, а мы думаем, как бы из той же электростанции больше мощности выжать… Да, делаем плазму 10^13 с температурой 1 кэВ — и стенка сколько хочешь простоит. Только на кой чёрт такая плазма нужна?.. Нужна плазма, в которой будет зажигание DT топлива.tnenergy
08.05.2017 22:33+1Проектировщики термоядерных установок плохо знакомы с ВТСП.
Ясно, понятно. Производители ВТСП в свою очередь вряд ли знают тонкости конструирования мощных магнитов. Все, тупик.
Кто в курсе существования ВТСП второго поколения, зачастую знакомы с характеристиками самых первых таких лент, и совершенно не отслеживают, что в этом направлении за 10 лет изменилось.
Вас послушать, непонятно, зачем вообще существует производство ВТСП, если основные потребители не в курсе про него.
«Высокое поле» — это, будем считать, 5 Тл, например.
Нет, это 12Т и выше. 5Т никто в своем уме не будет делать из ВТСП, гораздо дешевле сделать из NbTi.
Это что-то порядка годового объёма производства ленты в «СуперОкс».
Только кроме SuperOx есть Сумимото и AMSC. Панцырный мне в прошлом году рассказывал, что эти компании расширяют производство ВТСП 2G с 5000 км до 30000. В любом случае, не понятно, что мешает "загруженному заказами СуперОксу" расширятся.
Или вы не в курсе, насколько эта проблема велика… Если в случае дивертора есть хотя бы надежда на литиевые КПС, то в случае первой стенки и надеяться-то не на что.
Ну давайте посмотрим, насколько велика. Расскажите мне, что же ведет к деградации ПС и какие характерные нагрузки в МВт/м^2 от этих составляющих не дают сделать нормальный токамак?
Да, делаем плазму 10^13 с температурой 1 кэВ — и стенка сколько хочешь простоит. Только на кой чёрт такая плазма нужна?
Стоп-стоп-стоп. В каком месте у вас 1 кЭв? H-mode, пьедестал, внутренние транспортные барьеры, магнитный конфаймент в конце концов — вы как-то про них забываете, по-моему.
egigd
09.05.2017 01:55Производители ВТСП в свою очередь вряд ли знают тонкости конструирования мощных магнитов. Все, тупик.
Не тупик, а необходимость совместной работы.
О чём я с самого начала и писал: «нужна одновременность: проект термоядерной установки на ВТСП разрабатывают одновременно с ВТСП кабелем под неё».
Но вы почему-то решили со мной поспорить по этому поводу…
Вас послушать, непонятно, зачем вообще существует производство ВТСП, если основные потребители не в курсе про него.
Вообще-то термоядерные программы не то, что не основной потребитель, а вообще никакой не потребитель ВТСП. Сами в курсе, что ни одного токамака на ВТСП просто не существует.
Нет, это 12Т и выше. 5Т никто в своем уме не будет делать из ВТСП, гораздо дешевле сделать из NbTi.
Сами посчитайте, сколько ленты уйдёт на 12 Тл в чистом ВТСП магните, а потом — в гибридном. Убедитесь, что гибридный радикально дешевле.
Только кроме SuperOx есть Сумимото и AMSC. Панцырный мне в прошлом году рассказывал, что эти компании расширяют производство ВТСП 2G с 5000 км до 30000.
Мне попадались в интернете только фразы про «сотни тысяч метров в год». Возможно, что они были ошибочны и/или устарели (кстати, лишнее подтверждение того, что кто занимается термоядерными вопросами о ВТСП плохо осведомлены, а ведь я у себя на кафедре типа главный «специалист» по этому вопросу, если что касается их, идут ко мне).
В любом случае ленты AMSC плохо работают в больших магнитных полях (очень может быть, что ваши данные по деградации как раз при их тестировании получены), а от того не подходят для токамаков.
В любом случае, не понятно, что мешает «загруженному заказами СуперОксу» расширятся.
Они это и делают сейчас непрерывно. Каждый год в полтора-два раза повышают производство.
Расскажите мне, что же ведет к деградации ПС и какие характерные нагрузки в МВт/м^2 от этих составляющих не дают сделать нормальный токамак?
Вы понимаете, что ваше «расскажите мне» — это примерно 10-20% публикаций всей моей кафедры за последние 10-20 лет?..
И проблема очень далеко не только в деградации. Например, напыление плёнок на стенку — это процесс прямо противоположный деградации. Но ведущий к накоплению в стенке трития с безумной скоростью, а значит очень быстрому закрытию токамака из-за превышения допустимых норм безопасности.tnenergy
09.05.2017 11:22Сами посчитайте, сколько ленты уйдёт на 12 Тл
Идея о том, что такие магниты не делают, потому что ленты нет, а ленту не выпускают в достаточном количестве, потому что спроса нет — явная чушь. Магниты не делают из-за свойств ВТСП, которые, впрочем, прогрессируют.
лишнее подтверждение того, что кто занимается термоядерными вопросами о ВТСП плохо осведомлены
Панцырный — это директор "Русского сверхпроводника"
Вы понимаете, что ваше «расскажите мне» — это примерно 10-20% публикаций всей моей кафедры за последние 10-20 лет?..
Я пока понимаю, что вы не в состоянии сказать, что за великая проблема с первой стенкой токамаков, отделываясь общими словами и отмазками "тут все очень сложно". Нет, не сложно, вся проблематика известна, она сводится к трем тематикам, которые хорошо количественно критеаризованы — т.е. известно какая нагрузка в МВт/м^2 будет проблемой, а какая нет.
Первой стенкой и дивертором занимается много исследователей, и класс проблем совершенно разный — по дивертору нужно принципиально новое решение, а первая стенка на 2 МВт/м^2 у нас есть, вопросы там чисто производственные.
voyager-1
30.04.2017 22:21+1Эти мысли плавно подводят нас к вопросу, на который у меня нет ответа — кто и зачем инвестирует сегодня деньги в термоядерные стартапы по всему миру?
Даже если учитывать, что энергетика сейчас почти не растёт — у нас остаётся доля в 40% потребления угля, от которого большинство развитых стран собирается отказаться к 2030 году. Его надо чем-то заменять, и исключительно возобновляемые источники тут не помогут — они выдают энергию не «по требованию», а когда дует ветер или светит Солнце. И способов аккумулировать такие объёмы электроэнергии за вменяемые средства — вроде как ещё не придумали.
Можно попытаться создать инфраструктуру построенную на аккумуляторах электрокаров — благо предложения в ЕС об отказе от бензиновых авто к тому же 2030-му году — уже есть. Но такая система для того, чтобы эффективно работать — потребует кучу информации: начиная от прогноза погоды на недели вперёд (планирование производства энергии), данные о численности и местоположении электрокаров (планирование аккумуляции), и даже статистические данные о поездках авто (планирование расходования) — мы же не хотим оставить водителя с разряженным аккумулятором утром, перед поездкой куда-нибудь за город?
Я почему-то не уверен, что такая распределённая система, в масштабах даже только одной Германии — окажется в разработке проще и дешевле, чем термоядерный реактор. И других кандидатов, чтобы смягчить пики потребления и производства электроэнергии — не наблюдается: от угля собираются отказаться полностью, и если Германия действительно собирается сократить выбросы CO2 на 95% — то от части нефти и газа придётся отказаться тоже. А так как отказ от ядерной энергетики они планировали ещё раньше (что по моему личному мнению — очень зря) — то вариантов у них просто физически не остаётся.tnenergy
01.05.2017 01:01+3Я почему-то не уверен, что такая распределённая система, в масштабах даже только одной Германии — окажется в разработке проще и дешевле, чем термоядерный реактор. И других кандидатов, чтобы смягчить пики потребления и производства электроэнергии — не наблюдается: от угля собираются отказаться полностью, и если Германия действительно собирается сократить выбросы CO2 на 95% — то от части нефти и газа придётся отказаться тоже. А так как отказ от ядерной энергетики они планировали ещё раньше (что по моему личному мнению — очень зря) — то вариантов у них просто физически не остаётся.
Вот Германия — как раз идеальный вариант, посмотреть. Кстати, удивлен таргетом "сокращение СО2 на 95%" — вроде -20% от уровня 1990 к 2020 было (который Германия успешно провалит) и -50% к 2050. Ну да бог с ним.
Конкретно токамак от Tokamak Energy ориентируется на реакцию D+T->n + He4 которая дает весьма большой объем активированного материала реактора, в том числе его годовое поступление (пускай даже с высвечиванием до безопасных уровней за 100-200 лет) и обращение с тритием в чудовищных (в кюри) объемах. Я что-то не уверен, что в реальности зеленые воспримут это как зеленую энергетику, а не проклятый atomkraft, который у них nen, danke.
Тут бы помог анейтронный термояд, по которому у нас есть две опции-калеки — DHe3, для которого негде взять гелий и pB11, который очень сложно превращается в промышленный источник энергии — на грани физической возможности, даже не инженерной. Т.е. до него далеко.
Вот я и не понимаю. Китай/Индия и замена угля на английский термояд выглядит более реальным рынком
k155la3
01.05.2017 02:04Вы совершаете ошибку, полагая статистически значимое демократическое большинство хорошо информированным во всех областях, рациональным и логичным в своих суждениях.
Зелёные в своих широких массах НИЧЕГО не знают про нейтронные потоки, активацию, тритий и т.д. И вообще ничего не знают про термояд, кроме того, что это когда-то в будущем и вообще круто.
Тут тоже нужны (или наоборот — не нужны, как посмотреть) популяризаторы, своего рода антимиссионеры, которые будут долго и тщательно вырабатывать у широкой публики рефлексы типа «плутоний! фу-фу-фу!».
А их пока нет. И не факт что появятся. Может быть так, что желающих хорошо утопить термояд просто не появится, тем более, что на каждый аргумент против термояда есть свой контра, а объективно даже тритиевый термояд безопаснее реактора деления.
Да и атомщики ошибки начала атомной эры хорошо выучили, и про «слово — не воробей» хорошо запомнили.
Если у термояда не будет серьёзных заинтересованных противников, он будет в массовом сознании отделён от «атома» (см. дикий пиар стелларатора из «антиатомной» Германии) и останется зелёным и пушистым.
Если будут противники, то все эти мелкие технические подробности — лишь способы аргументации, а не причина.tnenergy
01.05.2017 10:25+3А их пока нет. И не факт что появятся.
Если не появятся — то это будет очень большим везением. Почему-то по всем другим темам появились, и даже с избытком, а-ля противники ГМО.
(см. дикий пиар стелларатора из «антиатомной» Германии)
На научной стезе даже атомные реакторы (исследовательские) чувствуют себя не плохо. Ну а что будет с промышленным термоядом — посмотрим. Пока парламент EU, где много зеленых, пока поддерживает термояд.
k155la3
01.05.2017 13:09+2Это вопрос не везения, а наличия заинтересованных групп в про или контра.
Скажем, с ГМО есть мощные коммерческие структуры, которые против, — очень крупные сельхозпроизводители и их инвесторы, не обладающие собственными линиями конкурентных культур.
Если нельзя конкурировать рыночно — нужно придумать нерыночный способ.
Ну а после того, как нарратив придуман, он начинает обрастать «попутчиками» — скажем, торговля «органической», уж никак не ГМО едой — сам по себе уже огромный бизнес, чьё существование во многом зависит от пропаганды вредности ГМО (в том числе ГМО).
В случае с термоядом расклады ещё не известны.
Да, на стадии науки легко поддерживать что угодно — это беспроигрышное «за всё хорошее против всего плохого», тут Вы правы.
mphys
01.05.2017 11:40Зелёные в своих широких массах НИЧЕГО не знают про нейтронные потоки
Нет никаких «широких масс» зеленых. Кокнретные люди, которые будут вставлять палки в колеса отлично разбираются в нейтронной физике, и в активации, и особенно в выводе из эксплуатации. Уж точно получше чем вы.k155la3
01.05.2017 13:19+2Конечно, есть. Абстрактный учёный (или учОный — тут как повезёт) предупреждающий об опасности ХХХ — никто и ничто. «Идея становится силой, когда она овладевает массами»(с), в современной политической системе эту идею сначала нужно внушить толпе, затем кто-то должен увидеть в этом политический ресурс и начать использовать.
Вот на этапе начального продвижения какой-то фобии в толпу нужны или серьёзные ресурсы (медийные, финансовые) или энтузиасты с безумной пробивной силой (ну, это тот редкий случай, когда зелёные протестуют против какой-то совсем уж немеренной гадости, и за ними — правда).
Лучше чем я в этом разбираются те, кто непосредственно этим занимаются.
Люди не склонны обгаживать дело, которому посвятили жизнь, хотя бы уж просто потому, что если человек считает дело плохим, он им для начала просто не будет заниматься.
Критиков атома, грамотных в атомных технологиях, — ноль целых и ноль десятых от процента.
GalVorbak
01.05.2017 09:23Про большое количество и нейтронов от D-T реакции же есть интересное штука, что как раз таки идея в том, чтобы в материал бланкета добавить нужное количество лития, тогда нейтроны будут тратиться на генерацию трития, так что и активации не будет, и великих тысяч на покупку трития не придется тратить. В идеале — практически полностью перекрыть свои потребности. На ITER несколько секций из бериллия под это дело заменят на литиевые.
tnenergy
01.05.2017 10:13+3Кроме лития и бериллия, в бланкете, очевидно, будет конструктивная составляющая, которая и будет деградировать. Например в ИТЭР к плазме обращена стенка 5 мм бериллия, который припаян на медное основание (для охлаждения) — так вот от нейтронного потока больше всего будет страдать как раз припой и медное основание, а так же стальная конструкция, которое все это держит (весьма массивная, что бы противостоять электромеханическим усилиям) — здесь подробнее http://tnenergy.livejournal.com/18457.html
GalVorbak
01.05.2017 11:46А налепить лития побольше, чтобы поглотить, скажем, 99% нейтронов, дороговато получится? Тогда и нагрузка на конструктивные элементы упадет, и трития будет практически столько-же генерироваться, сколько было затрачено.
Ну то есть понятно, что быстрые нейтроны захватываются литием хуже тепловых, но интересны количественные характеристики.
andrey_gavrilov
01.05.2017 11:52вы сейчас вот так, с кондачка, возьмете, и решите проблему, которую до вас не решили инженеры, делающие штуки типа ITER. Не удивительно ли?
Вот это и удивляет.
Первую стенку из лития не сделать. Речь же как раз о первой стенке, литий — за ней.GalVorbak
01.05.2017 18:39Для начала, вы не можете наверняка знать, что я далек по специализации от тех инженеров, что делают штуки типа ITER, поэтому неприятно, что вы сразу так язвите. Я задаю вопрос из интереса, а не пытаясь уличить их в неграмотности.
Я не знаю точной конструкции панелей бланкета, однако вроде как пишется, что именно передняя стенка делается из бериллия, и как опция — литий для генерации трития. Вот и интересует вопрос о том, насколько это решаемый вопрос, и даже собеседник вроде как должен быть в курсе, так что есть надежда удовлетворить любопытство.andrey_gavrilov
01.05.2017 19:32+1«Для начала, вы не можете наверняка знать, что я далек по специализации от тех инженеров»,
— для начала, научитесь адекватно мыслить (а далее — пожалуйста, говорить! Глаза вытекают от подобной безграмотности, право слово!). То, что я сказал, не базируется на том, что я, якобы знаю (или не знаю) о вашей специализации.
Еще раз, схема действий у вас именно такая, как я описал в комментарии выше. И вас это не смущает, более того, — вы еще и оправдываться пытаетесь! Рукалицо.
Пример этих оправданий:
«Я не знаю точной конструкции панелей бланкета,»
— Меж тем, достаточно для понимания было сказано _вам_ как раз в комментарии, на который вы эти «советы космических масштабов и космической же глупости» отписали, а именно, в комментарии:
https://geektimes.ru/post/288738/?reply_to=10039380#comment_10038716
Давайте я его поцитирую, для особо ленивых:
«Кроме лития и бериллия, в бланкете, очевидно, будет конструктивная составляющая, которая и будет деградировать. Например в ИТЭР к плазме обращена стенка 5 мм бериллия, который припаян на медное основание (для охлаждения) — так вот от нейтронного потока больше всего будет страдать как раз припой и медное основание, а так же стальная конструкция, которое все это держит (весьма массивная, что бы противостоять электромеханическим усилиям) — здесь подробнее http://tnenergy.livejournal.com/18457.html»
Я вам адекватный ответ (коль до вас предыдущий не дошел) даю — «первую стенку из лития не сделать», вы мне в ответ — свои оправдашки, и детские обидки. «Детский сад» level.
В общем, не пишите мне такого больше, не расстраивайте меня.
P.S. а точка роста для вас — в зачеркнутом в предыдущем моем комментарии находится. Вот когда у вас рефлексия в такие моменты включаться начнет, знайте — вы выросли.GalVorbak
02.05.2017 21:13Вы меня простите, но я не имею отношения к тому, кто вас обидел в интернете и не считаю вашу реакцию на комментарий НЕ вам адекватной.
Я не давал совета а задавал вопрос. Задавал не вам, задавал из интереса. А вы сразу помоями поливать и комментаторов обличать. Завязывайте.
Касательно вашего ответа, я его не воспринимаю, так как в нем кроме язвы ничего не дали, а мне интересны хоть какие-то подробности, ну и ниже подметили о вариантах передних стенок из жидкого лития. И выпад про "для чего нужен литий в бланкет" не считаю уместным. Я уже рассказал в каком ключе я задавал вопрос (генерация трития), иные вопросы вторично.andrey_gavrilov
03.05.2017 03:35Q.E.D. — детская, эгоцентрическая реакция (вкупе с эгоцентрическими же фантазиями о другом), отсутствие рефлексии; и ноль работы по содержанию. Повзрослейте уже. А до тех пор — не пишите мне.
GalVorbak
03.05.2017 07:46Классика: игра в шахматы с голубем.
Весь ваш констурктив потонул в том, что вы подаете себя как самовлюбленный слепой кретин, считающий себя умнее других, хотя на деле вы в лучшем случае овладели парой статей на жж по теме.
Вы неправильно поняли первоначальную постановку вопроса, вбили её в голову и теперь гнете свою линию в этом ключе. В моём изначальном вопросе нет ничего некорректного, и уж тем более настолько некорректного, чтобы люди вроде вас агрились. Я могу долго и муторно объяснять, почему такая постановка вопроса имеет место быть, но какой смысл, если всё сводится к "ололо школота школота аллалалалалаллалалалла не слышу не слышу ололололо"? Вы сами на себя со стороны смотрели?
Всего доброго.
tnenergy
01.05.2017 11:53+2А налепить лития побольше, чтобы поглотить, скажем, 99% нейтронов, дороговато получится?
Ну а как вы это себе конструктивно представляете? Во-первых литий надо охлаждать, т.к. ~90% термоядерной мощности реактора будет именно в литии (86% энергии ТЯ реакции уносят нейтроны + реакция с Li6 экзотермическая), отводить гелий и тритий. Значит есть конструкционные материалы, которые и будут активироваться. Не говоря уже о примесях в литии — в ядерных реакторах, например, аргон из воздуха, растворенного в воде(! представьте его содержание) является одним из мощных поставщиков активированного материала.
Причем радиальная толщина ограничена габаритами (и стоимостью) тороидальных магнитов, т.е. здесь инженеры зажаты сразу среди нескольких ограничений (не допускать перегрева, обеспечить отведение газа, выдерживать электромеханические нагрузки, уложить все это в метр толщины).
GalVorbak
01.05.2017 18:49Поленился искать сразу, а сейчас загуглил, что литий действительно сильно хуже бериллия отводит тепло, при том что плавится гораздо раньше. Видимо, в этом основная проблема полностью облепить всё литием (Наверняка планируемые 240 градусов для бланкета это из расчета бериллия, и литий сразу расплавится).
Ну о радиальной толщине речи не шло, это мысленное "а что бы было если?" а не вопрос к конструкторам "вы чего глупые такие? сделали бы так и жили бы прекрасно!". Тем более учитывая, что катушки уже делаются, да и дивертор спроектирован под конкретные параметры, говорить о переделках на скорую руку не приходится.andrey_gavrilov
01.05.2017 19:34еще бы вы не забывали, зачем литий в бланкете, так и вообще замечательно было бы.
lexxair
02.05.2017 13:57+2есть проекты жидколитиевой стенки. но там свои проблемы.
max_bma
06.05.2017 12:43Жидкий литий как теплоноситель. Только не 240С Для парогенератора нужно 600 С.
lexxair
09.05.2017 14:34Почему как теплоноситель? Как материал для лимитера, к примеру
например
Frankenstine
10.05.2017 13:55Скажите пожалуйста, что такое лимитер, для чего предназначен? Меня озадачило углубление лимитера непосредственно в плазму, ведь это должно приводить к сильнейшему охлаждению плазмы и загрязнению…
tnenergy
10.05.2017 15:02+1Лимитер — это устройство, которое "обрезает" (лимитирует) контур тока в плазме, на давая ей взаимодействовать с первой стенкой. Делается из материалов с малым Z — графит, бериллий.
andrey_gavrilov
01.05.2017 11:27«который очень сложно превращается в промышленный источник энергии — на грани физической возможности, даже не инженерной».
— превращается — то (в промышленный источник энергии), возможно, легко, достичь пока непросто.
Вовсе не факт, что извороты с физической составляющей потребуют сверхсложных / трудноподъемных инженерных решений.
«Т.е. до него далеко».
— Тем не менее, планы Tri Alpha Energy на этот счет известны.tnenergy
01.05.2017 11:32+2возможно, легко, достичь пока непросто.
Достижение Q>7 на pB11 пока все еще представляется цирковым трюком. Если получится, то всеобщее восхищение гарантированно.
andrey_gavrilov
01.05.2017 11:37можно и так сказать (хотя я бы как-то иначе сформулировал). А с выводом — согласен, — Если получится, то всеобщее восхищение гарантированно.
Как и, скорей всего, закрытие токамачной темы.
Mad__Max
07.05.2017 01:18+1Вот Германия — как раз идеальный вариант, посмотреть. Кстати, удивлен таргетом «сокращение СО2 на 95%» — вроде -20% от уровня 1990 к 2020 было (который Германия успешно провалит) и -50% к 2050. Ну да бог с ним.
Как можно провалить достижение цели, которая уже по факту достигнута?
Германия выбросы 1990 год = 1020 млн. т, выбросы 2015 год = 778 млн. т
К 2020 старый план (уже замененный новыми более жесткими обязательствами) будет с хорошим запасом перевыполнен.
А от минус 80% до минус 95% выбросов к 2050г это общие цели на уровне ЕС, принятые еще 2 года назад. А не конкретно отдельно у Германии.tnenergy
08.05.2017 10:34+1Да, я перепутал: К 2020 году Германия имеет цель по сокращению в -40% в 2020 от уровня 1990 и -55% в 2030.
-95% к 2050 это, на мой взгляд, мало реальная цифра…
Mad__Max
08.05.2017 22:47Ну это программа максимум. Программа минимум -80% к 2050г.
95% да, выглядят крайне малореально. Но на то это и желаемый идеал/ультимативная цель, а не рабочая. Рабочая — минимум на 80% относительно 1990г сократить.
Подведет скорее всего транспорт, по другим направлениям они в графики и плановые показатели пока вполне вписываются. А вот с сокращением выбросов со стороны транспорта у немцев совсем не клеится, если и завалят в итоге планы, то из-за транспорта.
egigd
08.05.2017 08:44тритием в чудовищных (в кюри) объемах
Если бы в кюри…
Для запуска ITER нужно несколько мегакюри трития!tnenergy
08.05.2017 09:59Для запуска ИТЕР в нем будет 70 мегакюри. "В Кюри" означает, что чудовищна цифра кюри,
цифра мегакюри не так чудовищна.egigd
08.05.2017 18:56На сколько я помню, максимально возможная загрузка трития во всех системах ITER вместе — это 3 кг. А 3 кг — это меньше 30 МКи. Откуда взялись 70?
SL_RU
30.04.2017 23:20+5Почему по этому токамаку есть красивые фоточки, описание, видюшки и тд. А по российскому — 2мпиксельные фоты и скучные таблицы? От кого скрывают, почему не популяризуют это всё?
tnenergy
01.05.2017 00:07Видимо у руководства Курчатовского института нет идей, зачем тратится на популяризацию.
dead_undead
01.05.2017 01:12+4В нашей науке вообще мало популяризации, и мало кто, особенно из старших сотрудников, считает это нужным и достойным себя делом. А это абсолютно необходимо, для поднятия престижа профессии и интереса общества к тому что происходит в науке. Умение или хотя бы попытки доходчиво объяснить человеку с улицы чем ты занимаешься — навык полезный, и помогает кстати самому лучше разобраться в вопросе. Приятно видеть проекты типа Science Slam, им бы более широкое распространение.
tnenergy
01.05.2017 01:25+3Я-то как раз популяризатор, мне наверное не надо объяснять что это хорошо (хотя вот конретно Science Slam мне кажется доведением идеи популяризации до абсурда — многие выступающие в попытке объяснить за 10 минут выхолащивают текст до полностью бессмысленных аналогий и метафор, не дающих понять, чем же они занимаются).
Но какие агрументы могут быть не к старшим научным сотрудникам, а конкретно к руководителям научных организаций? Те, кто считают важным популяризовывать (например Новосибирский ИЯФ и вообще весь кластер Академгородка, или МФТИ) — хотя бы пресс-релизы пишут, работают с прессой, какие-то фотографии дают. А те, кто не считает это важным — там хоть кол чеши, зачем им "популярность профессии" — у них другие заботы, госфинансирование выбивать, например…
dead_undead
01.05.2017 01:35+2Да я не вам, это скорее дополнение к вашему высказыванию.
Формат Science Slam наверное скорее с надеждой на то, что кто нибудь впечатлится и погуглит/почитает поподробнее.
Еще мне нравится идея межфакультетских курсов в МГУ, о том что студент вообще должен иметь знания за пределами своей области и зоны комфорта, я вот сейчас с удовольствием смотрю их курс про нейромедиаторы. Это тоже хорошая задачка для преподавателя — прочитать такой курс разношерстной аудитории — от химиков и физиков до каких нибудь экономистов. Но это уже к образованию.andrey_gavrilov
01.05.2017 11:44+2[offtop]
в 90-е в Универе собралась группка ребят — аспирантов, и [молодых, в основном] преподавателей с разных факультетов, которые, кроме прочих занятий этой группы (а там много чего было), читали друг другу лекции о чем-нибудь из своей области. Еще раз — разнородной группе специалистов. (Типа лекции о связи пространства Минковского и ОТО в том числе и биологам с филологами.
Называли это занятие «мои университеты».
Очень похоже на описанное вами в последнем абзаце.
[/offtop]
saege5b
01.05.2017 12:38Неделю-две назад подслушал разговор двух предподавателей из энергоунивера (вроде), они друг другу плакались что добиться конференции между студентами одной специальности из разных вузов в разных городах- большие проблемы, из разряда сказок.
Один предподаватель хвастался что удалось договориться сводить студентов куда-то, посмотреть на установки коготорые они учаться проектировать.dead_undead
01.05.2017 12:40ну в МГУ эти курсы обязательны для третьекурсников и магистрантов первого года, кажется. Но тема по выбору. Для остальных посещение по желанию.
lexxair
02.05.2017 14:04на выставке ВакумтехЭкспо видел модельку и плакат Т15, жаль не догадался сфотографировать
tnenergy
02.05.2017 14:55Надо же. Хотел я сходить на вакумтех, но не пошел. А на чьем стенде?
JohnSmith001
01.05.2017 00:41-3Первые 1000 донатеров получат 1 дм3 горячей плазмы! Спешите, пока не остыла!
Zmiy666
01.05.2017 00:46А в чем принципиальная проблема построить установку в 1 км, если она будет работать нормально? Вроде как технических сложностей нет. Это ж офигительный источник дармовой энергии — страна, первым его собравшая, вполне может нагибать весь остальной мир. Если весь вопрос упирается в деньги… то реактор себя окупит достаточно быстро… не верю, что в США или России не найдется достаточно ресурсов и инженеров для такого проект,. не говоря уже про китай.
tnenergy
01.05.2017 00:52+6А в чем принципиальная проблема построить установку в 1 км
Принципиальные проблемы буквально во всем — конструкция, не деформирующаяся под действием гравитации (представьте себе цилиндр диаметром 50 метров и длиной километр под вакуумом), вакуумная плотность такого объема, магниты такого размера, электрооборудование на порядок-два бОльшее по мощности, чем существующее, да что не возьми — все уникально и сложно, если вообще возможно.
то реактор себя окупит достаточно быстро
Вот совершенно не очевидно. Почему-то никто не бросается добывать уголь десятками миллиардов тонн, с идеей "это в 10 раз больше рынка, но обязательно окупится". Почему с электроэнергией вам нравится идея вырабатывать в 10 раз больше потребностей?
Это ж офигительный источник дармовой энергии
С чего бы она была дармовая?
pronvit
01.05.2017 04:46-1> представьте себе
БАК, не?ptica_filin
01.05.2017 09:57+2не
Вряд ли мужик на велике стометрового роста, так что диаметр трубы БАК явно не 50 метров.
Заголовок спойлера
tnenergy
01.05.2017 10:02+4Хороший пример. Мысленно увеличте размер криостата БАК с 1,2 метра до 50 и попытайтесь это построить.
ClearAirTurbulence
01.05.2017 10:04«Не», не БАК. Гораздо сложнее БАКа. Почитайте, если еще не читали, про ИТЕР. Большой реактор будет не проще того, что уже давно строится.
k155la3
01.05.2017 18:38+1Это, кстати, замечательный, мегаманьячный проект — линейный реактор длиной в 100… 200 км, нет, в 1000 км! :)
Пусть даже и метр-другой в диаметре по плазме.
При такой длине в инженерно доступной открытой ловушке замечательно горит дейтерий и даже гелий-3.
Концевыми потерями можно почти что пренебречь, и весь ресурс магнитной системы пустить исключительно на удержание, забив на пробки, забив на плещущуюся плазму и всякие неустойчивости, с этим связанные. И достраивать его по мере роста потребностей присобачиванием новых и новых секций. Ессно, нужно предусмотреть дублирующие секции для переключения и обслуживания без отключения всей системы.
Такой распределённый реактор в значительной степени решает проблемы сетей и энергораспределения, его плазма и магнитная система могут работать энергоаккумулятором, а сам он — энергопроводом огромной мощности. Если сливать термоядерную плазму в МГД, то можно получить чудовищные пиковые мощности в небольших расмеров, а плазмы в сотнях км реактора — очень много.
По-моему, это маньячнее, чем БАК.
И привлекательнее для техносексуалов.andrey_gavrilov
01.05.2017 19:39«Это, кстати, замечательный, мегаманьячный проект — линейный реактор длиной в 100… 200 км, нет, в 1000 км! :)»
— ага. В самый раз для Плоской Земли. В противном случае придется либо говорить о дугообразном реакторе (со всеми прилагающимися неустойчивостями), либо о прорыве в горнопроходческом деле, вкупе с материаловедением (под укрепление стенок тоннелей).k155la3
01.05.2017 20:14Радиус кривизны земной поверхности — >6000км, даже для тысячекилометрового реактора хорда в 1/6 радиуса имеет пренебрежимо малую кривизну. Ну и с учётом, что отношение радиуса кривизны к диаметру порядка миллиона, о таких мелочах вообще можно забыть.
andrey_gavrilov
01.05.2017 20:22Неубедительно, от слова «совсем».
Но забыть и правда можно, тут вы правы, вы это показали еще комментом выше того, на который я сейчас отвечаю, да.k155la3
01.05.2017 20:24Хм. Это не убедительно или неубедительно. Это просто цифры: радиус земли и отношение его к длине реактора и диаметру. Они такие, какие есть, если они не убеждают, можно только пожать плечами.
andrey_gavrilov
01.05.2017 20:26-3ваши «соломенные чучела» несколько утомляют.
Впрочем, может, я вас переоцениваю, и вы реальнов нее едите«так видите».
andrey_gavrilov
01.05.2017 19:43-1такой тип реакторов, кстати, известен как «пролетотрон».
Пролетотрон Морозова-Поста, либо пролетотрон Морозова (Пост, вроде, после отказался от претензий на авторство идеи).
tnenergy
01.05.2017 21:46+2Это, кстати, замечательный, мегаманьячный проект — линейный реактор длиной в 100… 200 км, нет, в 1000 км! :)
Да, на всем протяжении самолетоустойчивый, выдерживающий сейсмику и имеющий физзащиту от всяких террористов. Представляю, как вы его будете в атомнадзорах на правила ядерной безопасности обосновывать.
k155la3
01.05.2017 21:56+3Справедливости ради, гелиевый и даже дейтериевый реактор — совсем не реактор деления по требованиям самолётоустойчивости и ущербу в случае запроектной аварии.
Одно из критических преимуществ дейтериевого реактора — даже при бОльшем потоке нейтронов на мегаватт, чем у трития — отсутствие необходимости в высокоактивном бланкете.
Нейтроны можно собирать обычной водой (с наработкой вполне стабильных кислородов и дейтерия), равновесная активность тогда определяется почти только активностью материала первой стенки.
Который тоже под нашим контролем, и при желании может быть выбран малоактивируемым, твёрдым при н.у., жаростойким, плохо окисляющимся, не образующим растворимых солей и т.п., и т.д.
Сечения реакций подсказывают, что равновесные количества трития в дейтериевой плазме будут опять же очень малы.
Дейтериевый термояд, несмотря на все сложности с нейтронами, — довольно приятная и чистая штука.tnenergy
01.05.2017 22:03+2Справедливости ради, гелиевый и даже дейтериевый реактор — совсем не реактор деления по требованиям самолётоустойчивости и ущербу в случае запроектной аварии.
Это вы не знаете, т.к. атомнадзор еще свои требования не сформулировал. Но лично я зуб даю, что там будет достаточное количество трития и активированных материалов, что бы необходимо было возводить барьеры нераспространения, которые надо защищать от повреждений.
В конце концов DD — это почти такой же флюкс нейтронов (на треть меньше), только спектр мягче.
Который тоже под нашим контролем, и при желании может быть выбран малоактивируемым, твёрдым при н.у., жаростойким, плохо окисляющимся, не образующим растворимых солей и т.п., и т.д.
Жалко, что конструкторы БР и DEMO немножко не в курсе, вы бы их просветили о наличии такого чудесного материала...
k155la3
01.05.2017 22:18+1Я не знаю, что думает атомнадзор, но я знаю, что равновесной накопленной активности в д+д реакторе гораздо меньше.
Почему «меньше»? Больше. В пересчёте на мегаватт дейтерий даёт больше нейтронов (видно уже по тому, что энергия нейтронов в 8 раз меньше, а безнейтронных веток — лишь половина).
…
Почему же не в курсе-то?! Кандитаты на первую стенку общеизвестны. Графит, карбид кремния, цирконий и стали для несущих конструкций далее.
Но БР, ДЕМО — они вообще из другой оперы. Вода всё меняет. Лёгкий водород, с его исключительными способностями и замедлять, и безопасно поглощать нейтроны, решает разом массу проблем по стойкости материалов и их активации.
Проблема только в первой стенке. Только там проблемы безбланкетного д+д схожи с проблемами конструкторов БР и/или ИТЭР.
k155la3
01.05.2017 02:11Как обычно — цена вопроса: сети, потребление, резервирование.
В общем-то, те же проблемы, что мешают понастроить кучу солнечных электростанций с миллиардом аккумуляторов ну или там тысячу атомных реакторов на Новой Земле, далеко от людей…
Кстати, термоядерная энергия на инженерно-прорабатываемых установках сейчас считается весьма дорогой. Работа над физикой идёт в том числе для того, чтобы упростить инженерию и сделать будущую электростанцию экономически приемлимой.andrey_gavrilov
01.05.2017 11:33+1Европейские оценки нулевых, для евроэнергетки о 5 (10?) пятигигаваттных D-T ITER-way токамаков — $60 за МВт ч, ЕМНИП. Может, память, меня подводит — Валентин поправит. Это не подходит под определение «весьма дорогой», от слова «вообще».
Другое дело,
1) возможно, это оптимизм,
2) вряд ли токамакам что-то светит, на фоне успехов открытых ловушек (Tri Alpha Energy, ИЯФ им. Будкера).k155la3
01.05.2017 13:33Как-то гипероптимистично. Я видел 200-210$/МВт*ч для наследника ДЕМО.
В любом случае, нет хоть сколько-нибудь обоснованных оценок ТЯ-энергии как «очень дешёвой». Все согласны, что «очень дешёвой» она не будет.
Фиг знает. Если такой мелкий шарик реально имеет Q~2, то фраза «успехи открытых ловушек» на этом фоне выглядит издевательством.
Пока слишком много во всём этом неопределённости.
Может быть, именно этим обусловлен интерес к термояду — «тут водятся драконы»(с), плавать и ловить рыбу в таких мутных водах интереснее, чем идти по более предсказуемым кривым «инвестиции-отдача».andrey_gavrilov
01.05.2017 13:38вы видели одно, я видел другое (и слышал неоднократно).
«В любом случае, нет хоть сколько-нибудь обоснованных оценок ТЯ-энергии как «очень дешёвой». Все согласны, что «очень дешёвой» она не будет».
— и в этом месте тоже. Если энергетика на D-T ITER-way токамаках о 5 ГВт — $60 за МВт ч, то ОЛ на бор-протоне, очевидно, радикально более дешевую энергию способны давать.
Последний ваш абзац даже комментировать не хочется, столь уж откровенно недостойно он написан.k155la3
01.05.2017 13:46Совершенно не очевидно. На доинженерном этапе стоимость энергии совершенно не предсказуема.
Конечно, есть сильные доводы за это. Но в любой момент могут возникнуть очень сильные причины против.
Посмотрите, например, на историю топливных элементов — она вся изобилует резкими поворотами, соотвественно, прогнозы-экстраполяции (часто строящиеся по касательным к текущему тренду) замечательно вихляют от «сверхдёшево» до «дико дорого» и обратно.andrey_gavrilov
01.05.2017 14:03есть известное когнитивное искажение, свойственное мифологическому мышлению. А заодно — и обывательским рассуждениям об областях неизвестного (для них) — тех самых, в которых «водятся драконы» (т.е. области, живущие как раз по законам мифологического мышления). Эта ошибка — рассуждение о вещах, лежащих неизвестном, как о равновероятных. Там же и другое когнитивное искажение (более общее, вообще-то) — проблемы в оценивании степеней, градаций (приводящих к «все или ничего»).
Во-первых, область неизвестного не так велика, как вы ее представляете. Есть вещи, про которые уже сейчас можно сказать — «нам известно, что» (и многие из этих «нам известно, что» прямо относятся к цене вопроса).
Вероятности game changer'ов в остальных местах — тоже оцениваемы, а не «может равновероятно всякое случится».
И шансы на «будут дико дороги» вовсе не такие, какими вы их представить пытаетесь. (Куда больше беспокойств вызывает «не вылезет ли что-то, способное помешать достичь синтеза с Q=7 в реакторе на бор-протоне»).k155la3
01.05.2017 14:12А как я её себе представляю? :)
Область неизвестного велика и останется велика, пока нет хотя бы надёжных скейлингов. Кажется, вот как раз термояд-то уж — точно может служить примером, когда из раза в раз ошибались именно оптимисты, а пессимисты — оказывались неправы потому, что были недостаточно пессимистичны. Трудности возникали в ассортименте и самых неожиданных местах.
Да, конечно, впрямую это экстраполировать на будущее — не очень умно. Но как тогда назвать ожидания того, что вот прям сейчас внезапно именно на открытых ловушках и рВ нам вдруг начнёт резко фартить? :)
Вы решили проиллюстрировать когнитивное искажение помянутое Вами выше? :)
На самом деле вылезающие в технике проблемы крайне редко бывают абсолютным запретом. Но зато история техники полна всяческими «да, сделать можно, но...»
И да, термояд опять же тому великолепный пример.andrey_gavrilov
01.05.2017 14:19«А как я её себе представляю? :)»
— понятия не имею. Может, так же, как представляете ее здесь (о чем я и писал), а может, совершенно иначе, более адекватно, а написанное вами здесь — циничная манипуляция, мне это не интересно.
Как и неинтересно далее с вами общаться в таком вот духе, намек на это могли бы увидеть еще в сообщении, где я прямо указал на недостойность (==неадекватность) части вашего текста.
Нет, вы продолжаете, и продолжаете этот балаган. При том сейчас в духе того, что гуглится как «математические законы женской логики», конкретно «повторение высказывания увеличивает его истинность».
Нет, не увеличивает.
Я все сказал. Не пишите мне больше в этой ветке, будьте так любезны.
alexoron
01.05.2017 11:59+1кто и зачем инвестирует сегодня деньги в термоядерные стартапы по всему миру?
Запасы угля, газа, нефти в недрах безграничные да?
К тому же выбросы СО2 перевалили критический уровень и ледники на полюсах начали таять.
Можно еще найти с дюжину доводов, хотя первых двух вменяемому человеку достаточно.tnenergy
01.05.2017 12:00+1Это все глубокая теория. В реальности мы видим развернутую промышленность ВИЭ и депрессивные цены на рынке э/э.
alexoron
01.05.2017 12:59-2Запасы углеводородов для вас теория.
Было бы так, ОАЭ до сих пор качали бы нефть и не развивали у себя туризм.
А, я понял — «Они же тупые!» (задорнов)tnenergy
01.05.2017 13:14+1Запасы углеводородов для вас теория.
Теоретическим для меня является построение, что в термоядерные стартапы инвестируют "ведь углеводороды закончатся, а энергию где-то надо получать".
В реальности:
- Мы не знаем, когда углеводороды закончатся. По прогнозам 40 летней давности они уже закончились, а в реальности их запасы только выросли за этот период
- Кроме токамаков есть массы конкурентов — ВИЭ, традиционный атом, ЗЯТЦ, причем они все уже имеют промышленность, которая позволяет тиражировать генерацию, а термояд нет, т.е. он проигрывает своим конкурентам
- На рынке электроэнергетики крайне тяжело осуществлять замену генерации, т.к. CAPEXы нового строительства не отбиваются. Для того, что бы начать строить ТЯЭС сначала придется выбить госсубсидии на это.
alexoron
01.05.2017 15:01-1То что сегодня выглядит бредовой идеей, завтра может стать полезным.
Странную бочку с винтами вверху Леонардо Да Винчи сейчас благодаря Сикорскому мы знаем как вертолет.
Более того, вертолет сделали еще быстрее.
Shortki
03.05.2017 06:05+1кто и зачем инвестирует сегодня деньги в термоядерные стартапы по всему миру?
Игроки ставящие на горизонт 10-15 лет, расчет во многом не на сам проект и готовый реактор, а на набор патентов обычно сопровождающий такие работы. Даже при отсутствии реального результата можно получить патентный пакет который окупит затраты, а если повезёт можно вытащить джек-пот — патент задействованный в будущей коммерческой установке, текущие затраты блекнут перед объёмом возможных отчислений. Это не гонка кто первый добежит, а соревнование кто застолбит более прибыльный участок.
egigd
08.05.2017 08:27Основная проблема термоядерного синтеза заключается не в том, что бы получить термоядерную реакцию, а чтобы реактор, в котором мы ее проводим, был разумных размеров.
Вообще-то на данный момент основная проблема заключается в первой стенке…
Даже километровая установка на тераватт мощности не проработает и недели если быть оптимистом, а пессимистичный прогноз говорит, что и сутки не выдержит.
С таким ресурсом обо всём остальном можно уже и не говорить.
TE здесь надеются на высокотемпературную сверхпроводимость, однако требуемая инженерная плотность в центральной колонне тока (как минимум 100 ампер на квадратный миллиметр) довольно сложно достижима, с учетом объема, занимаемого электрической и температурной изоляцией, нейтронной защитой, структурной составляющей и т.п.
При температуре жидкого гелия современные массовые ВТСП-ленты второго поколения обеспечивают 1000 А/мм^2 при внешнем поле в несколько тесла и более 300 А/мм^2 при поле в несколько десятков тесла.
Проблема в другом: центральная колона сферического токамака в принципе не способна вместить в себя надёжную защиту от 14 МэВ нейтронов. Она слишком тонкая, нейтроны её всю насквозь проходят.
А ВТСП-ленты крайне чувствительны к изменениям своей кристаллической структуры. По сути вся лента должна быть почти идеальным монокристаллом. А при тех нейтронных нагрузках, что будут прямо в центре термоядерного реактора, такая структура будет сохраняться явно очень недолго.tnenergy
08.05.2017 10:51Вообще-то на данный момент основная проблема заключается в первой стенке…
Вообще-то можно назвать заметно более проблемные места, дивертор, например.
а пессимистичный прогноз говорит, что и сутки не выдержит.
Совершенно не очевидно, откуда это взято. Если диаметр ИТЭР увеличить так, что бы радиус плазмы был 600 метров, то площадь первой стенки будет в 10000 раз больше. При тераваттной мощности, плотность мощности на стенку составит всего 100 кВт/м^2. В других конфигурациях будет напряженнее, но все равно далеко до сложных величин (5-10 МВт/м^2 в зависимости от того, какой срок службы мы хотим).
Она слишком тонкая, нейтроны её всю насквозь проходят.
В проекте FNSF-ST центральная колонна 1,5 м из них 60 см нейтронной защиты в обе стороны. Ничего не проходит, с карбидом обогащенного бора, например.
egigd
08.05.2017 19:11+1Вообще-то можно назвать заметно более проблемные места, дивертор, например.
Соглашусь, неправильно сформулировал. Надо: «в элементах конструкции, непосредственно взаимодействующих с плазмой».
Впрочем, литиевые КПС обещают решить проблему именно дивертора. А вот всю первую стенку из них сделать, похоже, нельзя, уж слишком сильно плазма будет загрязнятся литием.
Совершенно не очевидно, откуда это взято. Если диаметр ИТЭР увеличить так, что бы радиус плазмы был 600 метров, то площадь первой стенки будет в 10000 раз больше. При тераваттной мощности, плотность мощности на стенку составит всего 100 кВт/м^2
Кхм… Многокилометровые проекты — это линейные. Труба диаметром в десяток метров и длиной десяток километров. Сделать токамак типа ITERа с большим радиусом 600 м можно разве что в космосе, и то вся планета на него будет лет сто работать.
А вот построить трубу 10x10000 м — это вполне реалистичный проект. Но при полной мощности в тераватт (примерно столько и должно получиться при таких размерах, если там 10^14 концентрация и 10 кэВ температура) на каждый метр длины такой трубы будет приходится по 100 МВт мощности, а на каждый квадратный метр стенки — по 3 МВт.
В проекте FNSF-ST центральная колонна 1,5 м из них 60 см нейтронной защиты в обе стороны. Ничего не проходит, с карбидом обогащенного бора, например.
Суть сферических токамаков в том, чтобы получить аспектное отношение 1,2-1,3. Ну ладно, 1,5 тоже можно ещё сферическим назвать с некоторой натяжкой. Но тут у нас уже 1,7… Какой же это тогда сферический токамак?..
GalVorbak
Немного не в курсе, а насколько концепция сферических токамаков
в вакуумевыгоднее обычных по количеству срывов, нелинейностей и ограничений?Просто если даже ITER, который вроде немного близок к сферическим (ну если судить по его D-образным обмоткам), будет страдать от этого, и ставка делается на большую площадь рассеивания тепла, то какие козыри у TE?