Думаю, очень полезным будет сделать обзор стартапов работающих в области термоядерной энергии. Почему стартапов, а не университетских научных команд, скажем? Стартап — это форма организации проекта с четко поставленной практической целью, и такая форма позволяет максимально жестко и четко тестировать разнообразные идеи практикой. В то время, как задача науки в целом — это добыча знаний без какой-то особой сортировки на “полезные” и “бесполезные” (бесполезные когда-то знания о том, что ток в проводе вызывает появление магнитного поля определяют нашу жизнь сегодня).
Спасибо за помощь в создании статьи Андрею Гаврилову.
Я попробую не только перечислить стартапы, но и оценить их “продвинутость” на этой магистральной дороге — от идеи о работающих термоядерных электростанций, построенных на базе этой идеи. Кроме того, я дам краткую характеристику по отношению экспертного сообщества к той или иной концепции термоядерного реактора. Для того, чтобы оценивать технологическую зрелость, предлагаю ставить баллы от 1 до 7 в соответствии с такой табличкой
Ну давайте начнем с чего-то хорошо известного
1. Организация: ITER.
Технический уровень: 6.1.
Год старта проекта: 1992
Ключевые люди: Dr. Bernard Bigot, Dr. Robert Aymar, академик Евгений Велихов, Dr. Gunter Janeschitz, Dr. Osamu Motojima, Dr. Won Namkung.
> Сайт
Описание концепции: Классический токамак — тороидальная камера для магнитного удержания термоядерной плазмы. На этой концепции достигнуто максимальное Q (отношение мощности нагрева к термоядерной мощности), намного обгоняющее остальные идеи. ITER является наиболее продвинутым термоядерным реактором, позволяющим получать устойчивую горящую термоядерную плазму. Однако проект не является на самом деле стартапом, направленным на практическую пользу, что не позволяет его сравнивать с другими участниками этого списка.
Экспертная позиция: Токамаки показали себя как наиболее успешная идея термоядерного реактора, однако она имеет фундаментальные ограничения, практически не позволяющие работать с другой, кроме DT термоядерной реакцией, а также на сегодня видны большие инженерные сложности по созданию промышленных энергетических реакторов на базе этой концепции (плотность мощности на диверторе, срывы, устойчивость конструкции под нейтронным излучением и т.п.).
2. Организация: Tri Alpha Energy
Технический уровень: 4.0
Год старта проекта: 1998
Ключевые люди: Dr. Michl Binderbauer, Сергей Путвинский, Norman Rostoker.
> Сайт
Описание концепции: Beam driven FRC — удержание плазменного вихря, называемого FRC с помощью инжектируемых тангенциально пучков нейтралов. Пучки нейтралов также обеспечивают часть синтеза. Концепция отличается очень удачной физикой, что теоретически позволяет освоить не только DT и DD реакции, но и pB11. В свою очередь pB11 означает практически полное (по сравнению с DT) отсутствие радиоактивных отходов, широко распространенное дешевое топливо, инженерную простоту реактора. Еще одним плюсом является меньшая по сравнению с токамаками мощность, при которой “сходится” реактор. К минусом можно отнести гораздо меньшую изученность и возможные подводные камни. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Идея Нормана Ростокера из середины 90х была проверена командой TAE в 2000х и оказалась работающей. В частности, время удержание FRC было поднято с сотен микросекунд до десятков миллисекунд, нащупан скейлинг. В настоящее время TAE набрало ~500 млн инвестиций, обладает командой, включающей в себя многих “звезд” управляемого термоядерного синтеза.
Скейлинги TAE показывают очень серьезный прогресс и возможность достижения обозначенных целей.
3. Организация: Hellion Energy
Технический уровень: 2.5
Год старта проекта: 2005
Ключевые люди: Dr. John Slough, Chris Pihl, Dr. George Votroubek
> Cайт
Описание концепции: Идея опять Нормана Ростокера — два FRC вихря разгоняются магнитной системой, сталкиваются, переводя кинетическую энергию в нагрев, и сжимаются (другой) магнитной системой до термоядерных параметров. Импульсный реактор.
Экспертная позиция: Считается, энергетический реактор на этой концепции построить весьма сложно как с точки зрения физики, так и с точки зрения инженерии. Однако основатели Hellion Energy полны оптимизма, и в последнее время перешли от проработок элементов плазменной машины к созданию реактора, который должен проверить масштабируемость идеи. Одна из темных лошадок рынка. Юмористическая оценка сложностей этой концепции от автора другой концепции в данном списке.
4. Организация: General Fusion
Технический уровень: 2.1
Год старта проекта: 2002
Ключевые люди: Dr. Michel Laberge, Michael Delage
> Сайт
Описание концепции: Идея, в чем-то схожая с предыдущей — адиабатическое сжатие двух столкнувшихся FRC. Однако здесь сжимающей средой выступает гигантская капля жидкого металла, в которой паровыми молотами(!) возбуждается сходящаяся сферическая волна. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Данная концепция имеет длинную историю развития технологии “имплозии металлическими лейнерами замагниченных плазменных мишеней”, и ноги у нее растут из проекта LINUS 1972 года. Идея неплохая на бумаге, но мало исследованная экспериментально. Это видно и по General Fusion — стартап уже ~10 лет очень неплохо финансируется (собрал больше 130 млн долларов), и должен был по планам достичь технического уровня ~3 еще 4 года назад. Однако практически каждый элемент машины вызывает затруднения и цепочку НИОКР, проблемы множатся, а будущее становится более туманным. В настоящее время достижение технического уровня 3 планируется в 2021 году.
5. Организация: Compact Fusion Reactor (Lockheed Martin)
Технический уровень: 2.1
Год старта проекта: 2010
Ключевые люди: Dr. Tom McGuire, Mr. Charles Chase
> Сайт
Описание концепции: Открытая ловушка с внутриплазменными диполями. Позволяет, как и все открытые ловушки достичь высокой доли использования давления магнитного поля (в отличии от токамаков), а значит доступны реакции DD, DHe3.
Экспертная позиция: На самом деле, этот тип магнитных ловушек концептуально уходит еще в 60е годы, и плотно исследовался теоретически и экспериментально. Но похоже, команда CFR истории не знает, поэтому набивает многие шишки самостоятельно. Интересно, что изначальные планы создать реактор “который помещается в грузовик” уже отброшены, и размеры минимального реактора подросли до 7х22 метра. Если дальше экстраполировать опыт работы с этой концепцией на команду CFR, то скоро они должны узнать, что размещать сверхпроводящие катушки прямо внутри идущей термоядерной реакции мягко говоря “не инженерно” и из лаборатории этой концепции скорее всего не удасться выбраться и в этот раз.
6. Организация: Tokamak Energy
Технический уровень: 3.2
Год старта проекта: 2009
Ключевые люди: Jonathan Carling, David Kingham, Michael Graznevitch
> Сайт
Описание концепции: Сферический токамак — геометрический “округленный” обычный токамак, физика в котором благоприятствует более простому получению термоядерной реакции. Является довольно хорошо разработанной концепцией — в мире работает 22 исследовательских сферических токамака, на крупнейшем из которых получены условия Q~0.1 (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Сферический токамак обещает зажигание при более простых условиях и меньшем размере, и на первый взгляд из него гораздо проще и дешевле сделать промышленный реактор. Однако сжатая геометрия означает инженерный кошмар и более напряженные условия работы конструкции, в частности в центральной колонне, что может означать простой и быстрый прогресс до технического уровня 5 и полный тупик далее.
7. Организация: Applied Fusion Systems
Технический уровень: 2.2
Год старта проекта: 2015
Ключевые люди: Richard Dinan, Dr. James Lambert
> Сайт
Описание концепции: Тоже сферический токамак.
Экспертная позиция: Недавно появившийся стартап с неясными перспективами и пока не показавший никакого железа. Один из создателей — ТВ-звезда.
8. Организация: EMCC
Технический уровень: 2.1
Год старта проекта: 1987
Ключевые люди: Dr. Jaeyoung Park, Dr. Paul Sieck, Dr. Robert W. Bussard
> Сайт
Описание концепции: Электростатитческое удержание типа Polywell — в центре камеры создается и удерживается магнитным полем облако электронов, к которому притягиваются ионы дейтерия, разгоняются и сталкиваются друг с другом с термоядерной реакцией. Идейно это фузор с виртуальным катодом.
Экспертная позиция: Существуют сильнейшие сомнения, что подобная конструкция работоспособна в смысле положительного энерговыхода, однако она привлекательна среди любителей простотой реализации, и “улучшайзинг” поливелов похож обычно на метод научного тыка. Фирма EMCC много десятилетий сосала деньги из американского ВМФ на подобную деятельность, показав нулевой прогресс.
9. Организация: Convergent Scientific Inc
Технический уровень: 1.5
Год старта проекта: 1987
Ключевые люди: Mr. Devlin Baker, Dr. Joel Rogers, Dr. Matt Moynihan
> Cайт
Описание концепции: Тоже polywell, как и предыдущий стартап.
Экспертная позиция: На данный момент эта фирма, похоже умерла, хотя официально об этом не заявлено.
10. Организация: Fusion One
Технический уровень: 1.5
Год старта проекта: 2015
Ключевые люди: Mr. Randal Volberg, Dr. Scott Cornish
> Сайт
Описание концепции: Тоже polywell, как и предыдущий стартап.
Экспертная позиция: Стартап с максимально сомнительными перспективами — как по выбранной концепции, так и по компетенциям основателей. Зато есть картинки “гигаваттный polywell размером 5.5х5.5х5.5 метра” (т.е. плотность снимаемой термоядерной энергии предлагается 16,1 МВт/м^2 — в несколько раз круче ИТЭР).
11. Организация: Lawrenceville Plasma Physics Fusion
Технический уровень: 2.8
Год старта проекта: 1998
Ключевые люди: Eric Lerner, Dr. Syed Hassan, Dr. Robert Terry
> Сайт
Описание концепции: Плазменный фокус — одна из первых идей термоядерного реактора. В торцевом коаксиальном электрическом разряде неустойчивости вызывают сильно сжатие плазменного шнура, приводящее к достижению термоядерных условий.
Экспертная позиция: Плазменный фокус давно используется как технология получения термоядерных нейтронов, в т.ч. подобные устройства используются в качестве импульсных источников нейтронов в ядерных бомбах. Технический уровень “плазменного фокуса”, достигнутый в военных научных центрах США и России неизмеримо выше, чем показывает LPPX. В частности, полный ток военных установок на порядок выше. Отсюда можно сделать вывод, что никаких перспектив по созданию термоядерного реактора у стартапа нет, иначе бы этот подход был бы использован специалистами по УТС на госзарплате.
12. Организация: First Light Fusion
Технический уровень: 1.1
Год старта проекта: 2015
Ключевые люди: Paul Hoolligan.
> Сайт
Описание концепции: Коллапс сферической мишени с термоядерным топливом проходящей скоростной ударной волной в жидкости.
Экспертная позиция: На данный момент это практически ничем не подтвержденная голая концепция, тем не менее получившая какие-то деньги на экспериментальную проверку.
На этом классические стартапы, развивающие свои идеи на деньги частных инвесторов и гранты заканчиваются, но есть еще несколько проектов, которые в любом момент могут стать стартапом, и стоит о них упомянуть:
Проект: CT Fusion (Dynomak)
Технический уровень: 2.0
Ключевые люди: Dr. Tom Jarboe, Dr. Aaron Hossack, Mr. Derek Sutherland
> Сайт
Описание концепции: Магнитная ловушка, где плазма удерживает себя сложно закрученным вмороженным магнитным полем. По мнению создателей эту концепцию можно довести до термоядерных параметров. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Университетский проект, который пытался стать токамаком, и рисовал быстрый прогресс до электростанции. Преимуществом концепции является отсутсвие большой и тяжелой магнитной системы, минусом, по видимому, неясные перспективы масштабирования.
Проект:Hyper-V + The PLX
Технический уровень: 2.0
Ключевые люди: Dr. Scott Hsu, Dr. Doug Witherspoon,
> Сайт
Описание концепции: Еще один вариант сжатия замагниченной мишени лейнером, в данном случае плазменным из тяжелых благородных газов. В чем-то схож с General Fusion. Сферическая плазменная DT мишень должна сжиматься прилетающими со всех направлений плазменными пучками, которые генерируются плазменными пушками.
Экспертная позиция: Умеренно интересная концепция, которая уже примерно 10 лет находит деньги на эксперименты в ядерных лабораториях США. Из всех импульсных концепций имеет преимущество полностью газовой мишени и драйверов, что позволяет не заботится изготовления новой мишени и уборки обломков старой 10 раз в секунду. С другой стороны с точки зрения параметров сжатия данный эксперимент уже 5-7 лет не показывает особого прогресса, зато показывает прогресс по усложнению планируемого реактора — дорожка, которая чаще всего ведет на кладбище термоядерных концепций.
Проект: MIT ARC
Технический уровень: 2.5
Ключевые люди: B.N.Sorbom, J.Ball, T.R.Palmer, F.J.Mangiarotti
> Сайт
Описание концепции: Еще один вариант токамака: с сильным полем. Увеличив магнитное поле в 2 раза (что инженерно очень сложно) можно получить прирост мощности в том же объеме плазмы в 16 раз. Концептуально здесь обостряются проблемы с первой стенкой и дивертором, однако выигрыш заметен на глаз. К сожалению, в мире работало мало токамаков с сильным полем, и это направление еще требует своих промежуточных установок. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: ARC от плазменной лаборатории известного университета MIT представляет собой сплав ярких идей — высокопольный токамак с разборными высокотемпературными сверхпроводящими магнитами, жидкосолевым бланкетом, сокращением систем поддержания тока и т.п. К сожалению, все это великолепие позволяет нарисовать очень классную машину, легко кладующую ИТЭР на лопатки, но в реальности может потребовать десятилетий НИОКР и нахождения проблем, которые заведут токамаки с сильным полем в тупик ровно так же, как и традиционные. Так, например, не так давно было обнаружено, что проводящая жидкость, которую качают поперек сильного магнитного поля может образовывать обратные прокачке течения — такие находки заставляют полностью пересматривать идею создания простых жидкосолевых бланкетов.
Проект: NumerEx
Технический уровень: 1.5
Ключевые люди: Dr. Scott Hsu, Dr. Doug Witherspoon
> Сайт
Описание концепции: Еще один представитель концепций с сжатием замагниченной плазмы, фактически реанимация идеи LINUS 1972 года. В быстро вращающейся полости цилиндрической формы налит жидкий металл (расплавленный NaK или Li), который раскидан центробежной силой по стенкам и есть пустой канал в центре. В канал инжектируется замагниченная плазменная мишень, а с помощью газовых поршней, металл вытесняется ближе к центру, схлопывая канал и сжимая плазменную мишень.
Экспертная позиция: Концепция LINUS и ее развитие в NumerEx с точки зрения физики довольно неплохи. Однако, даже базовые экспериментальные установки требуют сложной инженерии — рекордных сразу по нескольким параметрам газовых клапанов, больших вращающихся машин, интеграции всего этого с высоким вакуумом и деликатными плазменными инжекторами. Путь к проверке концепции на скейлинг будет не дешевым и не быстрым. С этой точки зрения, творческое переосмысление и инженерная оптимизация, проведенная General Fusion выглядит весьма правильной работой, которую очень сложно переплюнуть.
Проект: ГДМЛ
Технический уровень: 3.5
Ключевые люди: А.А. Иванов, П.А. Багрянский, А.Д. Беклемишев
> Сайт
Описание концепции: Открытые ловушки представляют собой простейший вариант магнитного удержания термоядерной плазмы — реакторы постоянного действия. За свою длинную историю они имели несколько взлетов и падений, и достижение новосибирской команды из ИЯФ внушают оптимизм по поводу возможного внезапного выхода ОЛ в фавориты. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Проект ГДМЛ сочетает в себе как уже проверенные экспериментально, так и пока остающиеся теоретическими идеи, которые вместе оценочно позволяют собрать один из самых лучших (с точки зрения экономики и доступных термоядерных реакций) реакторов среди всех возможных. В настоящий момент упор ИЯФ — на проверке дополнительных идей, которые, в случае реализации, позволяют сделать минимальный ГДМЛ-реактор размерами около 30х3 метров. Удивляет пока только то, что в мире нет ни одного стартапа, который заявил бы в качестве концепции открытую ловушку, видимо по той причине, что повторить опыт и экспериментальную базу ИЯФ слишком дорого для стартапа.
Проект: MagLIF
Технический уровень: 3.1
Ключевые люди: A.B. Sefkow, S.A. Slutz, J.M Koning
> Ссылка на обзор
Описание концепции: Еще один представитель систем со сжатием замагниченных плазменных мишеней. Небольшая цилиндрическая мишень с DT газом нагревается и ионизируется через торец импульсом мощного лазера. В ионизированной плазме внешней катушкой наводится сильное затравочное поле (~10T), после чего через мишень пропускается продольный ток в 25 мегаампер. Магнитное поле тока сжимает мишень по радиусу примерно в 100 раз, заодно разогревая топливо до термоядерных параметров, после чего происходит зажигание. (более подробное описание на русском).
Экспертная позиция: MagLIF — одна из самых красивых термоядерных концепций, появившиеся за последние 10 лет (корни ее, впрочем, тянуться еще к 1982 г.), и продемонстрировавшая в 2014 году очень хорошие экспериментальные результаты (полного согласия с теорией помешало добиться неучтенное «вбивание» внутрь плазмы окна для пропускания лазерного излучения). Видимо, физически эта концепция может добраться до высокого энерговыхода — если создать установку, обеспечивающую импульсный ток в 70 мегаампер, то энерговыход будет в 1000 раз выше энергозатрат.
Впрочем, как и у любых импульсных систем у этой есть две важные сложности, препятствующие реализации электростанций на базе концепта. Это необходимость собирать сложные высокотехнологичные мишени примерно раз в секунду, и вводить их в рабочую камеру, а так же сама рабочая камера, в которой будет взрываться где-то одна тонна тротилового эквивалента каждую секунду. По этим причинам мы врядли когда-нибудь увидим электростанцию с импульсным термоядерным реактором, однако физика тут интересная…
Проект: Wendelstein-7X
Технический уровень: 4.1
Ключевые люди: Dr. Thomas Klinger, Dr. C Nuhrenberg, R. C. Wolf, J. Kisslinger
> Ссылка на обзор
Описание концепции: Стеллараторы — одна из первых концепций замкнутых магнитных ловушек, ровесники и конкуренты токамаков. В токамаках для удержания плазмы на кольцевой орбите используется хитрое сочетание внешних и внутренних индуцированных магнитных полей, которое порождает определенный класс неустойчивостей. Кроме того изначально токамаки — импульсные машины, хотя в последствии в них научились поддерживать ток плазмы неограниченное время. В попытке избавится от этих проблем придуманы стеллараторы — торообразные ловушки с хитрозагрученным магнитным полем.
Экспертная позиция: Стеллараторы были одним из концептов, в которые очень активно вкладывали деньги в 1960х годах (наряду с открытыми ловушками). Однако, подробное изучение физики стеллараторов привело к выводу, что они не годятся для удержания высокотемпературной плазмы. Кроме того, изготовление чудовищно сложных магнитов оказалось технологическим безумием даже для термоядерной науки. Однако, после заката концепции последовала лебединая песня в виде проекта Wendelstein 7-X. Расчет оптимального магнитного поля и синтез магнитов с помощью компьютера в 80х позволило снять вышеописанные проблемы. Однако за это время токамаки ушли далеко вперед и решили основную часть проблем, которые заставляли заниматься стеллараторной альтернативой. Стеллараторы же оказываются слишком сложными и нетехнологичными, что бы претендовать на место в термоядерной электростанции. Таким образом W-7X является потрясающим сверхвысокотехнологичным надгробием одной из концепций термоядерных реакторов.
В заключение хочется отметить, что все эти стартапы находятся в США, Канаде и Великобритании. Хотя наиболее благоприятный рынок для развития термоядерных электростанций — наверное Китай, ЮВА, и континентальная Европа (замена угольных ТЭС). Можно сделать вывод, что для инвесторов из других стран это направление пока кажется слишком рискованным и “длинным”. И делая такой вывод можно пойти дальше — как только мы увидим первые тайваньские, южнокорейские, японские и китайские стартапы на околотермоядерную тематику, то можно с большой уверенностью говорить, что время термоядерной энергетики пришло.
Спасибо за помощь в создании статьи Андрею Гаврилову.
Я попробую не только перечислить стартапы, но и оценить их “продвинутость” на этой магистральной дороге — от идеи о работающих термоядерных электростанций, построенных на базе этой идеи. Кроме того, я дам краткую характеристику по отношению экспертного сообщества к той или иной концепции термоядерного реактора. Для того, чтобы оценивать технологическую зрелость, предлагаю ставить баллы от 1 до 7 в соответствии с такой табличкой
Ну давайте начнем с чего-то хорошо известного
1. Организация: ITER.
Технический уровень: 6.1.
Год старта проекта: 1992
Ключевые люди: Dr. Bernard Bigot, Dr. Robert Aymar, академик Евгений Велихов, Dr. Gunter Janeschitz, Dr. Osamu Motojima, Dr. Won Namkung.
> Сайт
Описание концепции: Классический токамак — тороидальная камера для магнитного удержания термоядерной плазмы. На этой концепции достигнуто максимальное Q (отношение мощности нагрева к термоядерной мощности), намного обгоняющее остальные идеи. ITER является наиболее продвинутым термоядерным реактором, позволяющим получать устойчивую горящую термоядерную плазму. Однако проект не является на самом деле стартапом, направленным на практическую пользу, что не позволяет его сравнивать с другими участниками этого списка.
Экспертная позиция: Токамаки показали себя как наиболее успешная идея термоядерного реактора, однако она имеет фундаментальные ограничения, практически не позволяющие работать с другой, кроме DT термоядерной реакцией, а также на сегодня видны большие инженерные сложности по созданию промышленных энергетических реакторов на базе этой концепции (плотность мощности на диверторе, срывы, устойчивость конструкции под нейтронным излучением и т.п.).
2. Организация: Tri Alpha Energy
Технический уровень: 4.0
Год старта проекта: 1998
Ключевые люди: Dr. Michl Binderbauer, Сергей Путвинский, Norman Rostoker.
> Сайт
Описание концепции: Beam driven FRC — удержание плазменного вихря, называемого FRC с помощью инжектируемых тангенциально пучков нейтралов. Пучки нейтралов также обеспечивают часть синтеза. Концепция отличается очень удачной физикой, что теоретически позволяет освоить не только DT и DD реакции, но и pB11. В свою очередь pB11 означает практически полное (по сравнению с DT) отсутствие радиоактивных отходов, широко распространенное дешевое топливо, инженерную простоту реактора. Еще одним плюсом является меньшая по сравнению с токамаками мощность, при которой “сходится” реактор. К минусом можно отнести гораздо меньшую изученность и возможные подводные камни. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Идея Нормана Ростокера из середины 90х была проверена командой TAE в 2000х и оказалась работающей. В частности, время удержание FRC было поднято с сотен микросекунд до десятков миллисекунд, нащупан скейлинг. В настоящее время TAE набрало ~500 млн инвестиций, обладает командой, включающей в себя многих “звезд” управляемого термоядерного синтеза.
Скейлинги TAE показывают очень серьезный прогресс и возможность достижения обозначенных целей.
3. Организация: Hellion Energy
Технический уровень: 2.5
Год старта проекта: 2005
Ключевые люди: Dr. John Slough, Chris Pihl, Dr. George Votroubek
> Cайт
Описание концепции: Идея опять Нормана Ростокера — два FRC вихря разгоняются магнитной системой, сталкиваются, переводя кинетическую энергию в нагрев, и сжимаются (другой) магнитной системой до термоядерных параметров. Импульсный реактор.
Экспертная позиция: Считается, энергетический реактор на этой концепции построить весьма сложно как с точки зрения физики, так и с точки зрения инженерии. Однако основатели Hellion Energy полны оптимизма, и в последнее время перешли от проработок элементов плазменной машины к созданию реактора, который должен проверить масштабируемость идеи. Одна из темных лошадок рынка. Юмористическая оценка сложностей этой концепции от автора другой концепции в данном списке.
4. Организация: General Fusion
Технический уровень: 2.1
Год старта проекта: 2002
Ключевые люди: Dr. Michel Laberge, Michael Delage
> Сайт
Описание концепции: Идея, в чем-то схожая с предыдущей — адиабатическое сжатие двух столкнувшихся FRC. Однако здесь сжимающей средой выступает гигантская капля жидкого металла, в которой паровыми молотами(!) возбуждается сходящаяся сферическая волна. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Данная концепция имеет длинную историю развития технологии “имплозии металлическими лейнерами замагниченных плазменных мишеней”, и ноги у нее растут из проекта LINUS 1972 года. Идея неплохая на бумаге, но мало исследованная экспериментально. Это видно и по General Fusion — стартап уже ~10 лет очень неплохо финансируется (собрал больше 130 млн долларов), и должен был по планам достичь технического уровня ~3 еще 4 года назад. Однако практически каждый элемент машины вызывает затруднения и цепочку НИОКР, проблемы множатся, а будущее становится более туманным. В настоящее время достижение технического уровня 3 планируется в 2021 году.
5. Организация: Compact Fusion Reactor (Lockheed Martin)
Технический уровень: 2.1
Год старта проекта: 2010
Ключевые люди: Dr. Tom McGuire, Mr. Charles Chase
> Сайт
Описание концепции: Открытая ловушка с внутриплазменными диполями. Позволяет, как и все открытые ловушки достичь высокой доли использования давления магнитного поля (в отличии от токамаков), а значит доступны реакции DD, DHe3.
Экспертная позиция: На самом деле, этот тип магнитных ловушек концептуально уходит еще в 60е годы, и плотно исследовался теоретически и экспериментально. Но похоже, команда CFR истории не знает, поэтому набивает многие шишки самостоятельно. Интересно, что изначальные планы создать реактор “который помещается в грузовик” уже отброшены, и размеры минимального реактора подросли до 7х22 метра. Если дальше экстраполировать опыт работы с этой концепцией на команду CFR, то скоро они должны узнать, что размещать сверхпроводящие катушки прямо внутри идущей термоядерной реакции мягко говоря “не инженерно” и из лаборатории этой концепции скорее всего не удасться выбраться и в этот раз.
6. Организация: Tokamak Energy
Технический уровень: 3.2
Год старта проекта: 2009
Ключевые люди: Jonathan Carling, David Kingham, Michael Graznevitch
> Сайт
Описание концепции: Сферический токамак — геометрический “округленный” обычный токамак, физика в котором благоприятствует более простому получению термоядерной реакции. Является довольно хорошо разработанной концепцией — в мире работает 22 исследовательских сферических токамака, на крупнейшем из которых получены условия Q~0.1 (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Сферический токамак обещает зажигание при более простых условиях и меньшем размере, и на первый взгляд из него гораздо проще и дешевле сделать промышленный реактор. Однако сжатая геометрия означает инженерный кошмар и более напряженные условия работы конструкции, в частности в центральной колонне, что может означать простой и быстрый прогресс до технического уровня 5 и полный тупик далее.
7. Организация: Applied Fusion Systems
Технический уровень: 2.2
Год старта проекта: 2015
Ключевые люди: Richard Dinan, Dr. James Lambert
> Сайт
Описание концепции: Тоже сферический токамак.
Экспертная позиция: Недавно появившийся стартап с неясными перспективами и пока не показавший никакого железа. Один из создателей — ТВ-звезда.
8. Организация: EMCC
Технический уровень: 2.1
Год старта проекта: 1987
Ключевые люди: Dr. Jaeyoung Park, Dr. Paul Sieck, Dr. Robert W. Bussard
> Сайт
Описание концепции: Электростатитческое удержание типа Polywell — в центре камеры создается и удерживается магнитным полем облако электронов, к которому притягиваются ионы дейтерия, разгоняются и сталкиваются друг с другом с термоядерной реакцией. Идейно это фузор с виртуальным катодом.
Экспертная позиция: Существуют сильнейшие сомнения, что подобная конструкция работоспособна в смысле положительного энерговыхода, однако она привлекательна среди любителей простотой реализации, и “улучшайзинг” поливелов похож обычно на метод научного тыка. Фирма EMCC много десятилетий сосала деньги из американского ВМФ на подобную деятельность, показав нулевой прогресс.
9. Организация: Convergent Scientific Inc
Технический уровень: 1.5
Год старта проекта: 1987
Ключевые люди: Mr. Devlin Baker, Dr. Joel Rogers, Dr. Matt Moynihan
> Cайт
Описание концепции: Тоже polywell, как и предыдущий стартап.
Экспертная позиция: На данный момент эта фирма, похоже умерла, хотя официально об этом не заявлено.
10. Организация: Fusion One
Технический уровень: 1.5
Год старта проекта: 2015
Ключевые люди: Mr. Randal Volberg, Dr. Scott Cornish
> Сайт
Описание концепции: Тоже polywell, как и предыдущий стартап.
Экспертная позиция: Стартап с максимально сомнительными перспективами — как по выбранной концепции, так и по компетенциям основателей. Зато есть картинки “гигаваттный polywell размером 5.5х5.5х5.5 метра” (т.е. плотность снимаемой термоядерной энергии предлагается 16,1 МВт/м^2 — в несколько раз круче ИТЭР).
11. Организация: Lawrenceville Plasma Physics Fusion
Технический уровень: 2.8
Год старта проекта: 1998
Ключевые люди: Eric Lerner, Dr. Syed Hassan, Dr. Robert Terry
> Сайт
Описание концепции: Плазменный фокус — одна из первых идей термоядерного реактора. В торцевом коаксиальном электрическом разряде неустойчивости вызывают сильно сжатие плазменного шнура, приводящее к достижению термоядерных условий.
Экспертная позиция: Плазменный фокус давно используется как технология получения термоядерных нейтронов, в т.ч. подобные устройства используются в качестве импульсных источников нейтронов в ядерных бомбах. Технический уровень “плазменного фокуса”, достигнутый в военных научных центрах США и России неизмеримо выше, чем показывает LPPX. В частности, полный ток военных установок на порядок выше. Отсюда можно сделать вывод, что никаких перспектив по созданию термоядерного реактора у стартапа нет, иначе бы этот подход был бы использован специалистами по УТС на госзарплате.
12. Организация: First Light Fusion
Технический уровень: 1.1
Год старта проекта: 2015
Ключевые люди: Paul Hoolligan.
> Сайт
Описание концепции: Коллапс сферической мишени с термоядерным топливом проходящей скоростной ударной волной в жидкости.
Экспертная позиция: На данный момент это практически ничем не подтвержденная голая концепция, тем не менее получившая какие-то деньги на экспериментальную проверку.
На этом классические стартапы, развивающие свои идеи на деньги частных инвесторов и гранты заканчиваются, но есть еще несколько проектов, которые в любом момент могут стать стартапом, и стоит о них упомянуть:
Проект: CT Fusion (Dynomak)
Технический уровень: 2.0
Ключевые люди: Dr. Tom Jarboe, Dr. Aaron Hossack, Mr. Derek Sutherland
> Сайт
Описание концепции: Магнитная ловушка, где плазма удерживает себя сложно закрученным вмороженным магнитным полем. По мнению создателей эту концепцию можно довести до термоядерных параметров. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Университетский проект, который пытался стать токамаком, и рисовал быстрый прогресс до электростанции. Преимуществом концепции является отсутсвие большой и тяжелой магнитной системы, минусом, по видимому, неясные перспективы масштабирования.
Проект:Hyper-V + The PLX
Технический уровень: 2.0
Ключевые люди: Dr. Scott Hsu, Dr. Doug Witherspoon,
> Сайт
Описание концепции: Еще один вариант сжатия замагниченной мишени лейнером, в данном случае плазменным из тяжелых благородных газов. В чем-то схож с General Fusion. Сферическая плазменная DT мишень должна сжиматься прилетающими со всех направлений плазменными пучками, которые генерируются плазменными пушками.
Экспертная позиция: Умеренно интересная концепция, которая уже примерно 10 лет находит деньги на эксперименты в ядерных лабораториях США. Из всех импульсных концепций имеет преимущество полностью газовой мишени и драйверов, что позволяет не заботится изготовления новой мишени и уборки обломков старой 10 раз в секунду. С другой стороны с точки зрения параметров сжатия данный эксперимент уже 5-7 лет не показывает особого прогресса, зато показывает прогресс по усложнению планируемого реактора — дорожка, которая чаще всего ведет на кладбище термоядерных концепций.
Проект: MIT ARC
Технический уровень: 2.5
Ключевые люди: B.N.Sorbom, J.Ball, T.R.Palmer, F.J.Mangiarotti
> Сайт
Описание концепции: Еще один вариант токамака: с сильным полем. Увеличив магнитное поле в 2 раза (что инженерно очень сложно) можно получить прирост мощности в том же объеме плазмы в 16 раз. Концептуально здесь обостряются проблемы с первой стенкой и дивертором, однако выигрыш заметен на глаз. К сожалению, в мире работало мало токамаков с сильным полем, и это направление еще требует своих промежуточных установок. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: ARC от плазменной лаборатории известного университета MIT представляет собой сплав ярких идей — высокопольный токамак с разборными высокотемпературными сверхпроводящими магнитами, жидкосолевым бланкетом, сокращением систем поддержания тока и т.п. К сожалению, все это великолепие позволяет нарисовать очень классную машину, легко кладующую ИТЭР на лопатки, но в реальности может потребовать десятилетий НИОКР и нахождения проблем, которые заведут токамаки с сильным полем в тупик ровно так же, как и традиционные. Так, например, не так давно было обнаружено, что проводящая жидкость, которую качают поперек сильного магнитного поля может образовывать обратные прокачке течения — такие находки заставляют полностью пересматривать идею создания простых жидкосолевых бланкетов.
Проект: NumerEx
Технический уровень: 1.5
Ключевые люди: Dr. Scott Hsu, Dr. Doug Witherspoon
> Сайт
Описание концепции: Еще один представитель концепций с сжатием замагниченной плазмы, фактически реанимация идеи LINUS 1972 года. В быстро вращающейся полости цилиндрической формы налит жидкий металл (расплавленный NaK или Li), который раскидан центробежной силой по стенкам и есть пустой канал в центре. В канал инжектируется замагниченная плазменная мишень, а с помощью газовых поршней, металл вытесняется ближе к центру, схлопывая канал и сжимая плазменную мишень.
Экспертная позиция: Концепция LINUS и ее развитие в NumerEx с точки зрения физики довольно неплохи. Однако, даже базовые экспериментальные установки требуют сложной инженерии — рекордных сразу по нескольким параметрам газовых клапанов, больших вращающихся машин, интеграции всего этого с высоким вакуумом и деликатными плазменными инжекторами. Путь к проверке концепции на скейлинг будет не дешевым и не быстрым. С этой точки зрения, творческое переосмысление и инженерная оптимизация, проведенная General Fusion выглядит весьма правильной работой, которую очень сложно переплюнуть.
Проект: ГДМЛ
Технический уровень: 3.5
Ключевые люди: А.А. Иванов, П.А. Багрянский, А.Д. Беклемишев
> Сайт
Описание концепции: Открытые ловушки представляют собой простейший вариант магнитного удержания термоядерной плазмы — реакторы постоянного действия. За свою длинную историю они имели несколько взлетов и падений, и достижение новосибирской команды из ИЯФ внушают оптимизм по поводу возможного внезапного выхода ОЛ в фавориты. (моя статья по проекту).
Экспертная позиция: Проект ГДМЛ сочетает в себе как уже проверенные экспериментально, так и пока остающиеся теоретическими идеи, которые вместе оценочно позволяют собрать один из самых лучших (с точки зрения экономики и доступных термоядерных реакций) реакторов среди всех возможных. В настоящий момент упор ИЯФ — на проверке дополнительных идей, которые, в случае реализации, позволяют сделать минимальный ГДМЛ-реактор размерами около 30х3 метров. Удивляет пока только то, что в мире нет ни одного стартапа, который заявил бы в качестве концепции открытую ловушку, видимо по той причине, что повторить опыт и экспериментальную базу ИЯФ слишком дорого для стартапа.
Проект: MagLIF
Технический уровень: 3.1
Ключевые люди: A.B. Sefkow, S.A. Slutz, J.M Koning
> Ссылка на обзор
Описание концепции: Еще один представитель систем со сжатием замагниченных плазменных мишеней. Небольшая цилиндрическая мишень с DT газом нагревается и ионизируется через торец импульсом мощного лазера. В ионизированной плазме внешней катушкой наводится сильное затравочное поле (~10T), после чего через мишень пропускается продольный ток в 25 мегаампер. Магнитное поле тока сжимает мишень по радиусу примерно в 100 раз, заодно разогревая топливо до термоядерных параметров, после чего происходит зажигание. (более подробное описание на русском).
Экспертная позиция: MagLIF — одна из самых красивых термоядерных концепций, появившиеся за последние 10 лет (корни ее, впрочем, тянуться еще к 1982 г.), и продемонстрировавшая в 2014 году очень хорошие экспериментальные результаты (полного согласия с теорией помешало добиться неучтенное «вбивание» внутрь плазмы окна для пропускания лазерного излучения). Видимо, физически эта концепция может добраться до высокого энерговыхода — если создать установку, обеспечивающую импульсный ток в 70 мегаампер, то энерговыход будет в 1000 раз выше энергозатрат.
Впрочем, как и у любых импульсных систем у этой есть две важные сложности, препятствующие реализации электростанций на базе концепта. Это необходимость собирать сложные высокотехнологичные мишени примерно раз в секунду, и вводить их в рабочую камеру, а так же сама рабочая камера, в которой будет взрываться где-то одна тонна тротилового эквивалента каждую секунду. По этим причинам мы врядли когда-нибудь увидим электростанцию с импульсным термоядерным реактором, однако физика тут интересная…
Проект: Wendelstein-7X
Технический уровень: 4.1
Ключевые люди: Dr. Thomas Klinger, Dr. C Nuhrenberg, R. C. Wolf, J. Kisslinger
> Ссылка на обзор
Описание концепции: Стеллараторы — одна из первых концепций замкнутых магнитных ловушек, ровесники и конкуренты токамаков. В токамаках для удержания плазмы на кольцевой орбите используется хитрое сочетание внешних и внутренних индуцированных магнитных полей, которое порождает определенный класс неустойчивостей. Кроме того изначально токамаки — импульсные машины, хотя в последствии в них научились поддерживать ток плазмы неограниченное время. В попытке избавится от этих проблем придуманы стеллараторы — торообразные ловушки с хитрозагрученным магнитным полем.
Экспертная позиция: Стеллараторы были одним из концептов, в которые очень активно вкладывали деньги в 1960х годах (наряду с открытыми ловушками). Однако, подробное изучение физики стеллараторов привело к выводу, что они не годятся для удержания высокотемпературной плазмы. Кроме того, изготовление чудовищно сложных магнитов оказалось технологическим безумием даже для термоядерной науки. Однако, после заката концепции последовала лебединая песня в виде проекта Wendelstein 7-X. Расчет оптимального магнитного поля и синтез магнитов с помощью компьютера в 80х позволило снять вышеописанные проблемы. Однако за это время токамаки ушли далеко вперед и решили основную часть проблем, которые заставляли заниматься стеллараторной альтернативой. Стеллараторы же оказываются слишком сложными и нетехнологичными, что бы претендовать на место в термоядерной электростанции. Таким образом W-7X является потрясающим сверхвысокотехнологичным надгробием одной из концепций термоядерных реакторов.
В заключение хочется отметить, что все эти стартапы находятся в США, Канаде и Великобритании. Хотя наиболее благоприятный рынок для развития термоядерных электростанций — наверное Китай, ЮВА, и континентальная Европа (замена угольных ТЭС). Можно сделать вывод, что для инвесторов из других стран это направление пока кажется слишком рискованным и “длинным”. И делая такой вывод можно пойти дальше — как только мы увидим первые тайваньские, южнокорейские, японские и китайские стартапы на околотермоядерную тематику, то можно с большой уверенностью говорить, что время термоядерной энергетики пришло.
geisha
Задача стартапа — заработать деньги на продаже компании. Задача науки — проверка концепций. Уверяю вас, заведомо бесполезные концепции никто не проверяет, даже в теории струн.
tnenergy Автор
Вопрос в основном в том, что считать "заведомо бесполезным". Какие-то вещи, действительно, довольно очевидно бесполезны, но существует очень много примеров того, как бесполезные на первый взгляд знаний потом или при взгляде под другим углом оказывались полезными.
muhaa
> Уверяю вас, заведомо бесполезные концепции никто не проверяет, даже в теории струн.
Представляю, как физики объясняют инвесторам, что им нужна установка стоимостью в миллиард другой, для того, чтобы проверить есть ли какая-то вероятность, что верна теория, которая толком непонятно пока как вообще связана с нашей реальной вселенной, непонятно, работает ли, дает необъятный ландшафт возможных вариантов, непосильна даже для самой новой математики, содержит летальную для среднего физика дозу сложности, но зато она (по мнению многих специалистов) демонстрирует возможность совмещения квантовой механики и гравитации, правда в далеко не в 4-мерном пространстве-времени и вообще не в чем-то, что можно связать с реальной вселенной. Если эксперименты подтвердят предположения, то появятся новые возможности для дальнейшей модификации и развития теории. И главное! Когда эта теория будет таки окончательно построена, мы точно найдем где ее практически применить (но это не точно). И тогда инвесторы получат замечательный шанс вернуть свои деньги.
geisha
Даже если опустить подмену понятий "абстрактного" и "бесполезного" у вас представление о теории струн даже меньше чем у меня — о стартапах.
Представляю, как инвесторы говорят стартаперам, что их инновационная соковыжималка должна работать только со специальными пакетами фруктового жмыха, на которых будет зарабатывать компания и вообще не должна выжимать сок из фруктов потому что продажи бла-бла непонятно как на этом зарабатывать и вообще CEO вложился в новый стартап поэтому у него не хватает денег на яхту, поэтому с инновациями и наукой придется повременить, просто поставьте два валика и электромотор (но не забудьте сканнер штрих-кодов и назовите соковыжималкой.
Наука и стартапы, том четвёртый.
REPISOT
LIGO
muhaa
Ну, LIGO подтвердил предсказания ОТО, которым 100 лет, которые доступны каждому физику и в которых никто всерьез не сомневался. Надо было наконец их подтвердить (мало ли что). И кроме физики, это еще и новый тип астрономических наблюдений — новые ответы об устройстве вселенной и удовлетворение любознательности всего человечества в целом. По сравнению с теорией струн это очень понятные цели.
geisha
Тогда, выходит, деньги у инвесторов всё-таки найдутся. Ну, хотя бы, на космологические струны.
Valerij56
Victor_koly
Не мог я никак понять, как получить компактный источник нейтроном без цепной реакции. Если у них 0-я ступень ядерной бомбы — термояд типа D+T или D+D, то это интересный факт.
tnenergy Автор
Ну это не особый секрет, в общем-то. Не сказать, что ступень прям, т.к. и без нее бомба сработает, только неэффективно.
Victor_koly
ИМХО, это очень эффективно. Так как по Вики, у плутония вероятность спонтанного деления 0.31 миллиардных долей процента. Хорошо, в массе 2.39 кг будет происходить много распадов каждую пикосекунду. Но какая сила обеспечивает размноржение нейтронов при такой вероятности? Значит видимо вероятность деления радиоактивных элементов продуктами своего распада (нейтронами куда большей энергии) должна быть например 25% (при среднем выходе нейтронов около 4 при каждом распаде).
tnenergy Автор
Вы ещё про альфа, н реакцию забываете. В пите в любой момент есть до тысячи нейтронов, с которых стартует экспонента. Размножение обеспечивает надкритичная геометрия. Задача ИНИ увеличить стартовое количество нейтронов в 100-1000 раз и обострить экспоненту, что даёт увеличение энерговыхода в 2-4 раза.
Victor_koly
Плутоний-239 делится альфа-частицами? Речь о кюрии-243 с вероятностью SF до 4 миллионных процента?
Я конечно подозреваю, что там при подходящей энергии нейтрона вероятность спонтанного деления не миллионные доли процента выходит, а куда больше.
P.S. Но видимо с вероятностью до 99.71% альфа-частица буквально пролетает через ядро плутония-239.
P.P.S. Никакая геометрия не поможет при размножении 0.94. Если поддержите размножение 0.945 в течении 1000 периодов пролета нейтрона — хорошо будет. еслтесвенно — в объеме критической массы, а не 239 грамм плутония.
tnenergy Автор
Простите, но попробуйте внимательнее прочитать мой комментарий. И загуглить (alpha, n) и "надкритичность".
Victor_koly
Ага, значит нам нужен не простой термояд. а энергетически эффективная реакция
альфа-части с ядрами азота-фтора. Вижу, что при получении фтора массой 22-26 и 28 есть приличная вероятность вылета нейтрона.
Да, это отличная схема. Плутоний-239 даст нам альфа-частицы. Так что по сути это уже ступени "-1" и «0» получаются, потом поток нейтронов вызывает реакцию в уране/плутонии — это ступень №1.
sergku1213
Бериллий в смеси с, например, радием дает хороший поток нейтронов( альфа, н реакция). Бериллий облученный гамма-лучами дает нейтроны(гамма, н реакция). Даже нейтронами можно получить бериллий чтобы получить больше нейтронов.
arheops
Там двигателем толи магнита толи токогенератора(уже не помню) и нулевым поставщиком пучка выступает ядерный заряд. Потому не все так просто.
Victor_koly
Речь идет об идее создать именно газ DT и обеспечить этим соотношение изотопов около 1:1?
tnenergy Автор
Речь идёт о самом простом варианте для зажигания — DT газе 1:1. В реальности там чуть сложнее и ещё и лёд DT на стенках насторожен, как всегда в таких системах. Газ для поджига, лёд для энерговыхода. Основная фишка magLIF в управлении теплопроводностью от центрального пятна к льду.
andrey_gavrilov
typo: «лёд DT на стенках *наморожен*»
Victor_koly
Ну так давно читал в книжке (точно в книжке? — не помню) про идею лазерного термояда, там именно кристаллики льда брались.
HDO по идее можно отделять от H20 и D20 строгим определением температуры кипения и плавления. Ещё у воды другой аналог pH и pOH будет — pD и pOD.
Для сверхтяжелой все подобным должно быть, выделить DTO наверное выйдет, но нужно строгое разделение от примеси тяжелого кислорода — скажем молярная масса D+T+O16 = D+H+O18 — вполне стабильной молекулы.
Golota
Земляне, подумайте, кому нужен рентабельный термояд?
Всем нам?!
Но, всем — это же никому!
Мальтузиански мыслящие элиты убеждены, что мы и так сжигаем много, слишком много энергии и гробим тем самым планету. Если появится простой и эффективный реактор синтеза, который за годы в разы снизит цены на энергию, это будет означать неконтролируемое удвоение антропогенного нагрева среды. И без того парниково перегретой.
С точки зрения элит — это приближение катастрофического конца цивилизации. Нам, считают они, нужно сокращение в разы народонаселения, а не удвоение его энергопотоков.
Вот поэтому все эти «стартапы» — это выставка околонаучных симулякров: умышленных тупиков, в которые загоняются термоядерные исследовании по всему миру для консервации и последующего похеривания.
Мало того, что все это чудовищно антиэкологично, но, кроме того, это все антиприбыльно. Ведь, не дай бог, реакторы окажутся недорогими, это обрушит глобальные цены на энергию уже на порядки. Попробуйте извлечь прибыль.
Так капитализм становится тормозом и могильщиком прогресса. В силу того, что порождает очень богатые элиты, у которых уже все есть, и которым нужно только одно: жизненное пространство, свободное от пакостящих нищебродов, которых давно пора заменить зелеными роботами и автоматами и вздохнуть поспокойнее.
arheops
Не факт, что термояд не уменьшит температуру. Поскольку он ГАРАНТИРОВАНО снизит процент использования угля(СО2).
Zenitchik
Возможно даже позволит изъять из атмосферы часть CO2 и захоронить полученный углерод.
Hardcoin
Совершенно необоснованное утверждение. У владельца миллиарда нет ни бессмертия, ни виллы на Марсе с телепортацией (девочек туда катать), ни бесплатного электричества для своих заводов (снижает прибыль, между прочим).
Dvlbug
Зачем таких слушать? Как будто стоит тебе заработать пару миллиардов (привет, Нотч), как ты резко становишься мегазлодеем, живущим в жерле вулкана.
andrey_gavrilov
к "5. Compact Fusion Reactor (Lockheed Martin)"
О истории, которой они не знают:
«О галатеях-ловушках с погруженными в плазму проводниками»
А.И. Морозов, В.В. Савельев
УФН, 1998 г.
DOI: 10.3367/UFNr.0168.199811a.1153
(прямая ссылка на PDF)
(Morozov A I, Savel'ev V V «On Galateas — magnetic traps with plasma-embedded conductors»
Phys. Usp. 41 1049-1089 (1998);
DOI: 10.1070/PU1998v041n11ABEH000501)
Литература, те самые [1, 9], на которую ссылаются подписи в рисунках,
[1]:
и [9]:
(1958 год,
Карл!Макгвайр!)027
Ссылка потерялась.
andrey_gavrilov
Там должна была стоять вот эта ссылка.
potan
А что такое «импульсные источники нейтронов в ядерных бомбах»? Уран сам не производит нейтроны в достаточном количестве?
Kitsok
Да там и урана-то нет давно...
tnenergy Автор
Пояснил https://geektimes.ru/post/297461/?reply_to=10563925#comment_10563951
Alter2
А почему не упомянута ZR-машина с её петаваттными импульсами?
tnenergy Автор
Z машина, не смотря на наличие программы IFE, на мой взгляд, на 95% работает по военной и научно-военной программе и максимально далека от энергетики. Стартапов на этой концепции ожидать не стоит. Аналогично NIF/Laser Megajoule/УФЛ-2М.
Собственно, ГДМЛ и Wendelstein 7-X тоже по этому критерию не проходят, и добавлены по просьбам публики.
Ugrum
Wendelstein за одну только ламповую стимпанковость добавить стоило:))
andrey_gavrilov
стимпанковость, IMHO, это, скорее, General Fusion, или, может, стоящий чуть ближе к из общей идее-основательнице ( LINUS 1972 г.) NumerEx, в GF натурально паровые молоты, в NE — газовые поршни, и все еще жидкий металл, при помощи которого (опосредованно) сжимают замагниченную плазменную мишень.
Kir1564
Задачи энергетики, которые пока чисто научные, потому что термояд пока никому не нужен (слишком дорого), и военные задачи очень близки. Официально на ZR порядка 30% — это открытые научные эксперименты.
Скейлинг, необходимый для термояда на NIF и ZR, это не порядки и не десятки порядков, как с Tri Alpha, а «всего лишь» разы. Официально на NIF уже получен энергетический выход больше 1.
С обновлениями раз в секунду DT-мишеней нерешаемых инженерных проблем нет: пару лет назад в Звенигороде на ежегодной конференции РАН по термояду даже была доклад, где было продемонстрировано одно из решений. Более сложно сделать не импульсную, а периодически импульсную установку на такие мощности и энергии, существующий мировой уровень техники это не позволяет, но постепенно все движется в нужную сторону. Представления о том, как делать дальше электростанции на базе подобных установок, есть, они опубликованы, но в реальности их особо никто не прорабатывал по той причине, что нет самих установок с нужными параметрами.
Да, ZR и NIF это еще пока не токамак JET и аналог ИТЭРа еще рано строить на основе NIF или ZR, но они к этому очень близки. Если Tri Alpha — это 150 ученых пусть даже с 500 млн. бюджетом, то ZR и NIF — это тысячи ученых Ливермора, Сандии, Лос-Аламоса, Великобритании и лучшие суперЭВМ в мире, на которых проводятся расчеты и для которых пишутся расчетные программы именно для моделирование физики NIF и ZR, с бюджетом в несколько миллиардов долларов. Военные задачи не сильно отличаются от научных, эти работы закрыты по той причине, что их открытие может привести к массовому распространению термоядерного оружия. А это никому не нужно.
Рассматривать проект ИТЭР, который длится уже более 30 лет и стоит не один десяток миллиардов долларов, как стартап весьма странно. Аналогично странно рассматривать и ZR и NIF в качестве стартапов. Если все будет удачно, то лет через 10 может выйти за рамки стартапа и Tri Alpha или что-то еще.
В остальном, лично мне было интересно почитать, пишите еще. Хотя стартапов и идей по термояду естественно значительно больше.
P.S. Я бы еще отметил, что в ближайшие пару лет в США должны на государственном уровне решить, на какую следующую установку по развитию термояда выделять значительное финансирование. Поэтому очень многие стараются показать результаты до 2020 года, чтобы получить солидное финансирование. Достойные результаты пока только у NIF и ZR, все остальное, это физические модели в той или иной стадии проработки. И сейчас любая большая физическая установка — это минимум лет 10-15…
tnenergy Автор
Ок, на 70% военная. Сколько военной науки в токамаках?
Вы ошибаетесь. На данный момент рекорд NIF — 32 килоджоуля термоядерного выхода при ~500 МДж "от розетки". Даже если брать "научный Q", т.е. отношение мощности лазерного драйвера на хольрауме (~1,5 МДж) к энерговыходу, то это пока Q~0.03. А до "коммерческого Q" еще 8 порядков!
"Продемонстировать" его можно ну как минимум на стенде. В рамках IFE были какие-то странные (на мой взгляд) поделки, на уровне концептов, как эти мишени менять. Там были забавные штуки, типа откачка устанавливаемой мишени до вакуума 10^-6 Па за 1 секунду. Это очень далеко от реальности, не 8 порядков, но сейчас даже сказать принципиально не получится — с какой частотой это может стрелять.
В каком плане "близки"? Вот есть проект строительства ZN, есть планы по апгрейду NIF по мощности. И? В самых радужных мечтах в течении 10 лет эти установки выйдут на 100 кДж и 1,5 МДж термоядерной энергии при нескольких выстрелах в день. Последнее — это, конечно, аналог JET по энерговыходу, только вот установка на порядок дороже и сложнее. Ну и да, ИТЭР одним полноразмерным импульсом (400 с х 500 МВт) затыкает за пояс годовую программу NIF.
Так это минус импульсным системам, неужели вы не понимаете? Это означает, что ICF движется в развитии гораздо медленнее, не имеет шансов на частное финансирование и вообще хуже токамаков даже. Самый идеальный вариант — придумать реактор, который будет стоить 1 миллион долларов — его можно строить, менять и развивать очень быстро, быстро же оптимизируя.
Это не стартап. В списке он из-за уникальной организационной формы, влияния на отрасль и для калибровки уровня технической готовности.
Можете назвать несколько стартапов, которые я пропустил? SHINE Medical и Mr. Coulter не предлагать...
Достойный результат NIF — это энерговыход в 30 раз ниже обещанного? Для 6 затраченных на сегодня гигабаксов "тысяч ученых, лучших ЭВМ" и т.п.? Серьезно?
А у Tri Alpha — 2-3 года. В этом и разница.
Kir1564
Не знаю, в международных проектах думаю, что нет. Я только уточнил порядок научных экспериментов на ZR и косвенно на NIF. Я не хотел опровергнуть ваше утверждение, что основная цель строительства данных установок в настоящее время — это военная. Но там есть деньги, есть люди и есть опыт. В мире много чего полезного и мирного начиналось с военных разработок.
Я специально уточнил, что "официально". Естественно имел в виду не от розетки. Чисто формально, энергия, которую они довели до мишени, была меньше, чем энегия, выделившаяся в мишени. Про коммерческий речи выход речи вообще не может идти. В данный момент все проверяют в том или ином виде концепцию (в том числе и ИТЭР).
Если рассматривать как стартап, то, конечно, минус. Если рассматривать с точки зрения возможности получения результата (для меня это решение научно-технической задачи по «зажиганию» DT), то это безусловно плюс.
В токамаки вложено значительно больше денег и усилий. Сначала токамаки, как и лазерные и импульсные установки, строились за 2-3 года. Постепенно они усложнялись, их стоимость возрастала, появлялись новые физические теории и расчеты на основе проведенных экспериментов. И теперь за 50 лет развития токамаков дошло до того, что за 2-3 года нельзя построить что-то качественно новое. Точно так же и в лазреных и в импульсных установках. Все простое уже построено. Теперь только с развитием техники, с генерацией нескольких идей, после проведения расчетов, можно выбрать проект, который существенно улучшит характеристики установок. C Tri Alpha скорее всего будет то же самое. Они еще не дожили до этого.
Аналогично увеличивается и время со стоимостью тех же коллайдеров в мире.
Т.е., если идея установки достаточно хорошая, то эти установки будут развиваться и на них будут выделять все больше финансирования.
Не готов спорить насчет 30 раз. Но на прямой вопрос после доклада по экспериментам на NIF о том, какая необходима энергия лазерного излучения для того зажигания, которое было обещано в проекте, был получен ответ, что по современным расчетам порядка 6 мегаджоулей (сейчас у них где-то 1,5-1,8). И NIF действительно показал, что многие расчетные теоретические вещи были неправильные. Так что с точки зрения понимания инерциального термояда было очень серьезное продвижение. Опять же не стоит забывать и военную составляющую, которая тоже учитывается в связи с отсутствием проведения ядерных взрывов. Ну и зачастую, ни одна новая физическая установка сразу и полностью не достигает заявленных параметров и результатов. Даже достаточно успешный в научно-популярных СМИ LHC только лет через 10 после ввода достиг своих параметров.
tnenergy Автор
Это очень лукаво. Я расписал в прошлом комментарии, почему лукаво. И главное, что когда NIF строили, его строили с расчетом на 1,8 МДж термоядерной энергии, и Q~1 с точки зрения ("энергия лазерного драйвера/термоядерная энергия"). Итог — очень плохой для такого проекта.
Нет, это не так. ИТЭР по моей табличке находится на 2-2,5 поколения впереди NIF.
Это тоже неверно. Если не считать ИТЭР (раз уж мы не считаем его будущие результаты), то в мире было 3 проекта, на которые было потрачено в современных деньгах порядка миллиарда долларов — это JET, JT-60, TFTR. Еще 4 установки — это где-то несколько сот миллионов — Tore Supre/WEST, KSTAR, EAST и возможно T-15. В сумме — как один NIF! А ведь в рамках ICF есть и другие недешевые проекты...
И это беда и ICF и классических токамаков. Фактически ставящая крест на их энергоперспективах, хотя казалось бы.
Если будет то же самое, то стоит поставить крест на перспективах энергетического УТС. Но суть разработок именно в том, что бы нащупать концепт, удержание в котором будет достаточно хорошим, что бы не строить монстров. Монструозность реактора всегда, чисто по физике, приводит к улучшению удержания и упрощению задачи.
Ну да, вполне. Только это 3х NIF. На последней FPA есть доклад, там даже более оптимистичные цифры — за счет улучшения физики мишени они надеются на 700 ТВт (сейчас 500 ТВт) драйвера уже выйти на диапазон 100...1000 кДж термоядерного выхода.
Вот токамаки и стеллараторы последние 30 лет достигают.
Kir1564
Всевозможные концепты проверяют, начиная с 60-х годов 20 века, т.е. уже 60 лет. Сначала проверяли самые простые, постепенно некоторые проекты закрывались, некоторые преобразовывались во что-то новое. И в течение 60 лет оптимисты постоянно говорят, что вот-вот через 15 лет мы увидим работающий концепт электростанции. Поэтому лично для меня интересно, чтобы человечество смогло решить научно-техническую задачу — создание установки, которая может поддерживать управляемую термоядерную реакцию. Исходя из сегодняшней экономики я не вижу, как термоядерные электростанции могут стать коммерчески выгодными. Для меня все вышеописанные электростанции не сильно отличаются от LHC, т.е. трата денег на фундаментальную науку. При этом естественно развивается и что-то прикладное, но управляемая термоядерная реакция пока представляет большую научную проблему, в связи с которой возникает и много технических проблем.
Судя по направленности вашей статьи у вас другой взгляд на эту проблему, вы ждете, что кто-то в ближайшие лет 10 создаст работающий прототип установки. На основе которого уже начнут строить коммерческие электростанции. Поэтому и смотрите на количество вложенных денег и на скорость получения результатов в последние 5-7 лет…
andrey_gavrilov
— давайте, вы разберетесь сперва, что это за оптимисты, (Имя, Фамилия, Отчество, должность, где и что говорил), какое отношение он имеет к УТС, и обещал ли он это _БЕЗУСЛОВНО_, если конкретнее — что это все «случится даже если ничего не делать», "бесплатно"?
С 70-х годов прошлого века в магнитном УТС физики делают ВСЕ, за что им заплатили, и даже больше (об этом чуть ниже).
Вот реальные обещания (_условные_, «если->то», «если платить вот так->то результат будет вот тогда-то), совмещенные на графике с реальными же платежами за магнитный УТС (это по США, но у остальных участников ровно такая же ситуация):
andrey_gavrilov
— статья Валентина, не будем отнимать у него лавры, я же только
«разместил объяву»подал идею, помог со сбором материалов, обсуждением, и чуть по мелочам. Тексты (а Валентин в этом крут!), формулировки, оценки, иллюстрации, и еще много того, чего я вообще не касался — все его заслуга. Но ответственность разделить я готов.После этих реверансов, отвечаю:
— нет, вы неправильно понимаете, — я про всю вашу цепочку предположений. Для меня цель статьи — поделиться пониманием того, что происходит в этой области с шир. нар. массами.
Кратко я бы сформулировал так:
за мейнстримом, состоящим из ITER-way (у Алексея Беклемишева есть совершенно чудесная метафора про это все в так и не опубликованным с еще 2016-го года интервью с ним, — «покорение Эльбруса при помощи строительной техники» («победы достичь можно, но у нее будет странный привкус»)), и способным достичь успеха в энерговыходе и даже станции, но нескоро, и задорого,
во всей этой куче «обещающих много» стартапов (и направлений) реальные шансы есть у
и все.
И есть пара интересных концепций, на которые «денег нет»:
- Диномак
- и куда менее интересный, как по мне, ARC (совершенно «бумажный», очень предельный по заложенным параметрам материалов etc, требующий, по хорошему, составлению новых скейлингов под сильные поля (а вы хотели!), имеющий большое минное поле потенциальных проблем с жидким бланкетом (недавно, в 2015-м, обнаружили новые эффекты в проводящих жидкостях, прокачиваемых через сильное магнитное поле (натурально половина жидкости в обратную сторону течь может начать, а еще — неожиданные турбулентности возникают, где на ждали (привет коррозии))))
тут «Диномак» — шанс на прорыв, а ARC-развитие известной идеи (токамаки) на современных материалах/ интересных инженерных решениях). А все остальное — мало шансов на успех имеющие предприятия. (хотя медиаситуация про них может совсем другую картину нарисовать).То есть для меня эта статья — шанс как раз показать что тех, от которых можно ждать реального выхлопа — на пальцах одной руки пересчитать можно* (и два еще останется в запасе), а чтобы пересчитать их них те, кто стартапы — носов одной головы хватит (Tri Alpha Energy).
___________
* — (ITER, TAE, ИЯФ)
Но, как видим, это не очень хороши читается. Жаль.
andrey_gavrilov
— _нет_. Даже они такого не пишут. Они пишут, буквально, следующее:
Специально привел в варианте первоисточника. Теперь смотрим, что утверждаете вы:
— Еще раз, НЕТ. То, что они говорят, и то, что утверждаете вы, даже «не муж и жена, а четыре разных человека». Разберитесь уже, пожалуйста.
_______________
И да, чтоб два раза не вставать, цитата из вашей же ссылки:
(перевод (google translate, чтоб не париться):
).
Это чтоб сомнений не было, «зачем это все». Все рассказы о чем-то другом — лукавство, de facto.
Kir1564
Военная цель — это основная цель, но при этом решаются и другие задачи. Во многих больших проектах есть основная цель и множество дополнительных. Вот УТС — это дополнительная цель для импульсных лазерных и электрофизических установок, и на нее конкретно в военном бюджете выделяют большие финансовые и материальные ресурсы. Стоит отметить, что военные в основном более консервативны и меньше рискуют большими суммами денег, чтобы вкладываться в бесперспективные проекты, чем обычные инвесторы и стартапы.
Для примера можно взять коллайдер LHC, основная цель которого изначально была обнаружение бозона Хиггса. Однако на это было направлено только два больших детектора из четырех, и сразу же строилось еще два больших детектора для изучения симметрии и для изучения кварк-глюонной плазмы. Аналогично и с NIF.
andrey_gavrilov
все остальные цели у лазерному ICF идут прицепом (маааальеньким таким прицепчиком, «заодно»), при том — даже не имеющим реальных шансов на выхлоп в сфере УТС-энергетики. Последнее — это то, о чем мы с Валентином вам тут второй день на разные лады объясняем.
Kir1564
Близки в том плане, что готовы построить импульсные установки, которые по расчетам разработчиков, экспериментально докажут, что дальше можно строить большую импульсно-периодическую установку, на которой проверять примерно те же этапы, что и на ИТЭРе. Пока ИТЭР не заработает (а там достаточно много текущих проблем) теоретические выходы из него можно не рассматривать. Сейчас по моему мнению — лидер по термояду — это токамак JET.
Еще раз повторю, что я вообще пока не верю в реальность коммерческих термоядерных электростанций. А научный запуск поддерживаемой термоядерной реакции может быть решен несколькими способами. И пока естественно в лидерах токамаки, но и идею инерциального термоядерного синтеза я бы не выбрасывал. Тем более на протяжении лет 40 она живет и развивается.
tnenergy Автор
Е-мое, JET стоил в современных деньгах около 850 млн долларов, показал Q=0,7. NIF стоил 6, показал Q~0,03 в тех же координатах. Сколько же будет стоить продолжение NIF на сотни мегаватт постоянной мощности? Что-то мне кажется, что это будет похоже на программу аполлон по сложности....
Очень сложно соревноваться тем, кто хочет построить ТЯЭС с теми, кто просто физику изучает. Для последнего даже с тритием связываться не надо.
Научная польза без инженерного продолжения все же ограничена.
andrey_gavrilov
— то, что подается как «Официально на NIF уже получен энергетический выход» берут, в лучшем случае, от поглощенной энергии. «Шурик, это не наш метод!».
Не говоря о том, что, цитирую Валентина:
_____________
Даже безотностительно всех этих проблем (посмотрите историю «промазываний» лазерного ICF в свои скейлинги — проблемы эти таки существенны) у каждого импульсного ТЯ есть проблема «цены выстрела», и проблема соотношения величин «мощность единичного
зарядаакта генерации, CAPEX станции (+ OPEX), потребная частотаимпульсовактов генерации, чтобы при КИУМ, задаваемым мощностью единичного импульса генерации ? частоту актов генерации, заданном CAPEX (и OPEX) у вас получались конкурентные цены на генерируемую энергию. А, ну и да, еще и технические (технико-экономические) ограничения на рост мощности одного акта генерации. „Слишком много железа за раз в трубу“, и проблемы скорости замены зарядов.Лазерный ICF — это без вариантов военный проект, — уточнение констант для кодов разработчиков ядерного оружия.
У MagLIF/ Z-pinch (по ZN facility — way) тоже нет шансов на ни на „стать энергетическим термоядом“, ни, тем более — на „стать стартапом“. У вас там бахать будет на тонну тротилового эквивалента будет (тонну TNT, Карл!), разнося в радиоактивную пыль изрядно кг „железа“ весьма дорогого оборудования (начиная с магнита на 10T и шин к нему, в случае MagLIF, например, в случае ZN — камеру и шины) _каждый выстрел_, и все это — в окружении весьма чувствительной к „пробьем ее нахрен!“ аппаратуры. И да, давать кучу тонн
жидкогорадиоактивного алюминия ежегодно в случае, если (гипотетически) станет электростанцией.Простите, „без шансов“, от слова „вообще“.
Тут товарищи из магнитного УТС уже прямо проговаривают — »в новых условиях приходится бороться с ВИЭ, так что даже традиционные предложения DT-термояда становятся непривлекательными/ неконкурентоспособными" (цитата по смыслу, с прошлогодней Звенигородской конференции, из новосибирского доклада по «Месту систем на открытых ловушках в будущем УТС» (название — тоже по памяти)) и говорят в этой связи о необходимости конкурирования в области безнейтронного (p+B11) или хотя бы безтритиевого (D+D
, D+He3) термояда. А вы тут про светлое будущее импульсных D+T схем рассказывать пытаетесь.Kir1564
Честно, я не верю пока, что при моей жизни будут коммерчески выгодные термоядерные электростанции. Для меня это, в первую очередь, научная задача, где много интересной физики. После того, как будет решена научная задача, можно переходить к практической и считать экономику с тритием, алюминием, радиоактивными отходами и так далее. По ИТЭРу в лучшем случае в середине 21 века станет понятно стоимость электростанции, по остальным проектам пока ничего такого сказать нельзя. Так что я не предлагаю все бросать и делать термоядерную электростанцию на основе инерциального термояда.
tnenergy Автор
Само создание ИТЭР закрывает просто офигенное количество белых пятен в расчетах возможных ТЯЭС. В том числе видна очень жестокая цена нейтронов/трития. Спросите у ИЯФовцев — во сколько им обходится проектирование маленького кусочка ИТЭР по стандартам ESPN, которые требуются для ядерных установок....
Kir1564
Если бы проблема была только в количестве денег, затраченных на проектирование по стандартам ESPN… В ИТЭРе очень много технических проблем, которые до конца не решены, очень много управленческих проблем (что логично, учитывая количество организаций и стран), не зря они попытались перестроить управление на манер ЦЕРНа, и я бы только на третье место поставил финансовые проблемы в настоящий момент времени.
tnenergy Автор
Вы в упор не видите за деревьями лес: речь не о проблемах ИТЭР, речь о том, что до ИТЭР было совершенно не ясно и почти что неоцениваемо — сколько же стоит построить такой же токамак, только не как электрофизическую установку, а как ядерную установку. Теперь более-менее известно.
Kir1564
Неясно было, мне кажется, деятелям только в Курчатовском институте, в Минатоме, например, многие это прекрасно понимали, что количество требуемых денег на этот проект будет постоянно расти. Многие люди понимают, что такое реальная работа с тем же тритием, нейтронами и т.д. И сколько это требует денег.
Политика Курчатовского института была ввязаться в международную стройку, а дальше с деньгами разберемся. Это частая политика при освоении чужих средств… Я уже много видел подобных проектов, где сначала обещают хорошие результаты за небольшие деньги, потом выясняется, что деньги нужны совершенно другие… И хорошо, если до результатов все-таки доходит дело.
tnenergy Автор
Можно ссылочку на этих "многих"?
В ИТЭР никто не обещал построить токамак "за небольшие деньги", особенно учитывая, что с 2000 по 2004 год пришлось разрабатывать новый, более дешевый и напряженный проект.
Kir1564
К сожалению, нет. Как любят писать в ссылках американцы — private communication) Редко, кто захочет критиковать чужие проекты, если эти проекты прямо не задевают то, чем занимается этот человек. Обычно на это жаль времени и нет желания портить отношения. А тем более делать это публично.
Предлагаю, не удаляться в в 30 летнюю историю, почему пришлось делать новый проект, кто и когда уходит из проекта, какие деньги там были и так далее. «За небольшие деньги» — имеется в виду по сравнению с тем, во что это вылилось сейчас. Понятно, что если бы это были действительно «небольшие деньги», то и можно было строить и без международного сотрудничества. Не исключено, что специально приуменьшались затраты и технические трудности, чтобы проект пошел.
tnenergy Автор
Ну я и не сомневался, что ссылок не будет. Уверен, что в реальности все было не так — никто не способен за ИТЭРовцев ответственно сказать, сколько это может стоить. Просто потому что эта стоимость возникает после детального проектирования конструкции, способов и методов ее изготовления и сборки и пуско-наладки: без этого промахнуться можно на порядок в легкую. А работу эту никто не делал, и даже по аналогии оценить не в состоянии — слишком много технологических цепочек ИТЭР возникли только в рамках проекта ИТЭР.
Резюме: конечно, никто (включая Минатом) до начала проекта ИТЭР не знал, сколько может стоить электростанция. Теперь часть этих оценок можно получить из опыта проекта ИТЭР.
Kir1564
Эмм, я хотел сказать, что люди в Минатоме говорили, что оценка финансирования по ИТЭРу скорее всего занижена и много чего не учитывает. В том числе это связано с тем, что не учитывались меры по безопасности, которые необходимы соблюдать при создании ядерных установок. Это было к комментарию
Никто из Минатома и не мог оценить, сколько будет стоить ИТЭР. Ведь проекты специально разрабатывают в том числе и именно для этого. Да, я согласен, что ценность ИТЭР и в том, что теперь понятно, сколько может стоить прототип термоядерной электростанции.
andrey_gavrilov
смотрите, я вам говорю, что У ЛЮБОЙ импульсной установки есть принципиальные проблемы/ простые способы оценки их жизнеспособности, как энергетической установки. Просто _У_ _ЛЮБОЙ_.
(lj user antihydrogen (физик из города С.))И для того, чтобы об этом задумываться, не надо миллиарды долларов выкидывать в никуда, достаточно банальных прикидок.
И уже эти прикидки говорят, что «нет, такой энергетики (на NIF-way ICF, ZN-faciluty-way Z-pinch, или MagLIF-way ТЯ-станции) НЕ БУДЕТ».
И это мы еще конкретных проблем что лазерного IFC (огромные, но когда вам приводят реальные цифры, вы говорите — «не готов спорить», ага), что Z-pinch, что MagLIF.
Тонна тротилового эквивалента _минимум_.
Нет, не будет на этом энергетики, даже если «оно получится». Физика — будет. Военщина? — скорей всего (те же самые константы etc). Энергетики — не будет.
Этот вывод можно сделать прям сейчас.
Kir1564
Еще раз повторю, я вообще не верю в реальную коммерческую термоядерную энергетику на любом типе установок. Поэтому далекий проект, который пока не построен и не просчитан, я не рассматриваю. Его никто реально не рассматривает, кроме нескольких ученых-мечтателей. Конкретно для ZR машины сейчас интересно, чем закончатся эксперименты с тритием, будут ли экспериментальные данные соответствовать теории и расчетам в MagLIF. Если да, то появляется шанс, что дадут финансирование на 4-6 МДж импульсную установку. Никаких гигаджоулей пока никто не рассматривает в ближайшей перспективе.
Чисто экспериментально можно сделать взрывозащитную камеру на тонну тротила, чтобы проверить физику.
Только есть много уже понятных и изученных физических ограничений, которые при существующем и планируемом уровне развии техники не позволяют создать гигаджоульную установку по типу ZR. И все это прекрасно понимают. Зачем вы это постоянно повторяете, мне не очень понятно.
Теоретики от MagLIF пока говорят, что при 60 МА тока можно будет получить термоядерное зажигание, а дальше надо исследовать. И то, только в том случае, если при сегодняшних 25 МА результаты экспериментов будут соответствовать теории. Именно эти работы и оплачиваются из военного бюджета США.
P.S. Вы же тут не приводите данные по радиоактивным отходам, которые будут образовываться на термоядерных электростанциям по типу ИТЭРа. С ними дела значительно хуже, чем с существующими радиоактивными отходами на современных АЭС. И почему-то вас это не смущает в рассмотрении ИТЭРа как проекта коммерческой термоядерной электростанции.
А я рассматриваю все только с точки зрения физики. Поэтому для меня ни ИТЭР, ни NIF, ни ZR пока не кажутся отжившими свой век идеями по управлению термоядерной реакции.
tnenergy Автор
Вы вот можете выразить мысль, что вас в тематике УТС интересует наука, причем связанная с ICF, но почему-то не можете осознать, что меня, наоборот, интересует в этой статье практическое применение УТС, в частности для выработки электроэнергии. Поэтому я не вспоминаю ICF системы.
Ровно наоборот: объем активности от DT ТЯЭС будет на много порядков ниже, чем активность ОЯТ АЭС.
Kir1564
Вашу точку зрения об ожидании практического выхода от УТС я уже давно понял. Пытался объяснить, что пока не решена практическая задача по получению УТС, дальше нет смысла особо задумываться о коммерциализации. Для меня коммерческая термоядерная электростанция так же реальна, как и организация постоянных полетов людей на Марс до 2025 года, обещанная Маском.
Я и не утверждал обратное. В 2015 году был на лекции Л.И. Пономарева, где он очень аккуратно показывал, сколько и каких отходов образуется на ИТЭРе и на АЭС. Вот оттуда и запомнилось, что если для отходов АЭС все процедуры разработаны (да, там есть часть высокоактивных отходов, с которыми не очень понятно что делать, но процедура есть), то с отходами на ИТЭР будет много трудностей, которые атомная энергетика уже в каком-то виде преодолела. Если честно, то лень искать эту лекцию.
В ИТЭРе как проекте коммерческой электростанции меня сразу очень настораживает один только тритий, которого, насколько я помню, нужно всего лишь несколько грамм, чтобы превысить ПДК во всей Москве…
andrey_gavrilov
ITER — это «покорение Эльбруса при помощи строительной техники»(А.Д. Беклемишев). Вам тут в статье показаны аж две организации, которые потенциально способны добиться безтртиевого УТС даже до запуска шага DEMO (по ITER-way), — куда более «спортивные» способы одолеть ту же вершину.
Это Tri Alpha Energy (стартап, умеющий в сбор средств), и ИЯФ им. Будкера (зависит от российских ЛПР, распределяющих деньги; готовы выдать «бор-протон, или же безтритиевый реактор за 20 лет, можно и быстрее, если финансировать и мотивировать, как в Tri Alpha).
Отвяжитесь вы уже от примера ITER наконец, пожалуйста.
— не надо этих „игр в слова“. Вы говорили:
— нет, не хуже. (И если у вас есть лишь смутное „слышал звон“, тьфу, „да, запомнилось“, то у Валентина целое исследование по этой теме есть).
Но это совершенно неважно в свете того, что в мире еще один драйвер развития УТС-энергетики появился, Tri Alpha Energy, с куда более быстрыми сроками, чем у ITER-way, и без всех этих пугающих вас „больших радиационных проблем“.
Kir1564
Я думаю, что лет через пять посмотрим, на каком этапе будет Tri Alpha Energy, на каком этапе будет ИЯФ и на каком этапе будет ИТЭР… Пока же, судя по новостям с сайта Tri Alpha Energy, они начали идти тем же путем, что и «бесперспективные» NIF и ZR, а именно дошли до того, что для дальнейшего продвижения нужны постоянные расчеты на СуперЭВМ. Через пару лет поймут, что еще очень нужны и адекватные численные коды для проведения расчетов на СуперЭВМ. Но если им повезет, и у них все получится, то я буду за них рад.
Я понял вашу позицию и веру в ближайшее светлое будущее коммерческого УТС) Я даже в отношении научного УТС не столь уверен…
ИТЭР привел как пример, что даже там решены далеко не все проблемы. И «хуже» имел в виду именно то, что многое еще не до конца продумано, а уж тем более нет официально утвержденных процедур, в отличие от процедур на АЭС. А этот путь атомная энергетика проходила несколько десятков лет.
И суть не в исследовании, которое Валентин проводил, а я нет, а в том, что большинство не понимает, что эта проблема есть в современной концепции ИТЭР. И нужен ли еще один опасный ядерный объект в качестве электростанции современному общесту для меня очень большой вопрос.
Лично я не сильно боюсь «радиационных проблем», но коммерциализация их боится...))
andrey_gavrilov
— нет, это неправда, дела обстоят ровно наоборот. У Валентина в жж целая статья на эту тему была, кстати. (Попросите его, он вам и прямую ссылку на нее подскажет. Поможет вам выйти из мрака заблуждений!).
Это и есть ответ на ваше недоумение:
— вот потому и «не смущает», что это неправда.
Но на самом деле вы и «не смущает» ваше — неправда про меня, это лишь ваша _гипотеза_ обо мне, которую вы выдаете, почему-то за факт обо мне. В целом потому (в том числе, но не только!) у ИЯФ/TAE пути и больше шансов, что они от трития уйти хотят, от DT, соответственно. А вот у столь неадекватно (в теме про энергетический УТС) любимых вами ICF — лазерных, Z-pinch, MagLIF, шансы на такой уход — неотличимы от ноля.
andrey_gavrilov
мне не важно, во что вы верите, а во что — нет, вы пришли в комметарии к статье про энергетические УТС-стартапы, и начали делать ложные утверждения о состоянии и перспективах ICF-проектов (лазерного ICF, и Z-pinch). И ведете себя _невменяемо_ — не слышите собеседника.
И, чтоб два раза не вставать, краткий дайджест новостей для вас: НЕТ, ни у лазерного ICF (по NIF-way), ни у Z-pinch (по ZN-facility — way) НЕТ перспектив, как у энергетического УТС. Да, лазерный ICF-это чисто военный проект, даже финансируемый из военного бюджета (если мне не изменяет память), и наука там «на сдачу», «постольку, поскольку». Потому что барин разрешил.
И все за пределами вопроса шансов на становление этих направлений ICF энергетическими — тут, по сути, оффтоп.
Так вам ясней?
Kir1564
Хотелось бы еще раз отметить, что специально, чтобы не вводить никого в заблуждении я начал свои комментарии словами, что рассматриваю УТС только как научную проблему и не думаю о ней, как о коммерческой электростанции.
А так, да, мне понятно, что здесь это оффтоп. Я с вами полностью согласен. У меня никогда и не было мыслей, что на инерциальном термоядерном синтезе реальны коммерческие электростанции.
Только «научная сдача» там большая, поэтому и науки много, и не только связанной с УТС. Вы просто сильно верите в коммерческий УТС, а я в него не верю, поэтому и рассматриваю УТС как научную проблему. Соответственно и комментирую неадекватно, т.е. вставляю в «ваши» энергетические УТС-установки свои комментарии об установках, на которых по моему мнению (как не специалиста) можно получить научный УТС. Мне кажется, мы друг друга поняли))
andrey_gavrilov
andrey_gavrilov
— присоединяюсь к вопросу, и к просьбе не рассматривать откровенных DIY-фьюзорциков (даже таких популярных на западе, как Mr. Coulter), и полливельщиков, — мы о них знаем, но они не являются стартапами (1), и шансы у них на успех — нулевые (2).
Вторая просьба, о которой не упомянул Валентин — не приводить fusion-fision стартапы (с идеями гибридных реакторов слияния-деления, по сути — подкритических ядерных реакторов на ТЯ-нейтронах) — так как в обзоре речь шла о чистых ТЯ-стартапах (I), да и fusion-fision там — полторы калеки, недалеко ушедших в ТЯ-части от тех же полливельщиков с фьюзорщиками (II)
(процитирую себя же:).
Не говоря уже о сложности с ядерной частью, практические неподъемной для стартапов.
В любом случае — речь в обзоре шла о чистых fusion страртапах, и fusion-fision из них осознанно были исключены.
Так какие ТЯ-стартапы были упущены в данном обзоре, по-вашему? (а)
и
Какие существенные «не стартапы, но потенциально способные стать стартапами» начинания в ТЯ-сфере были упущены по-вашему? (b)
или, хотя бы, в том виде, в котором вы сформулировали —
Какие из идей (прим.: стоящих упоминания в этом обзоре) были упущены? ©
Хотя бы на вопрос из п. (a) хотелось бы получить ответ.
Victor_koly
Интересная идея. Смысл любой «третьей ступени» в том, что там есть поток нейтронов, но вероятность долгой цепной реакции низкая и создает меньше актов деления, чем поток от термояда?
andrey_gavrilov
не очень понял весь ваш текст, но в целом, повторюсь, у fusion-fision стартапов шансы на успех нулевые, или не отличающиеся от таковых. У всех представленных сейчас в природе. У потенциальных (например, проект гибридера на ГДМЛ-образной ОЛ, от ИЯФ) — чуть лучше, но ИЯФ-овцы же, к примеру, считают, НЯЗ, куда лучшим путем — не растрачиваться на такие паллиативные решения. (Но тут, в случае ИЯФ, уж зависит от того, на что деньги дадут).
В целом же как правило проще и дешевле сделать обычный реактор деления. А если есть хорошая ТЯ схема — пытаться делать на ней чистый ТЯ-реактор.
Victor_koly
Так я и не говорю, что идея может прогореть. Там случайно не думают облучать нейтронами массу урана мегатонн на 10 взрыва? Напоминаю, что подкритический уровень, это видимо явно меньший 1 коэфф. размножения нейтронов в 3й ступени бомбы.
Забыл, мы же про электростанцию говорим:)
Kir1564
(а) Я не специалист по термоядерному синтезу, обычно просматриваю презентации Звенигородской конференции, читаю некоторые статьи. Пару лет назад смотрел семинар в ЦЕРНе, посвященный развитию термоядерных реакторов. Там упоминается несколько экспериментов, не упомянутых в вашем обзоре.
(b) и (с) В связи с тем, что не являюсь специалистом в этой области, то за 20-30 минут я не смогу вам сказать, что вы упустили в своем обзоре. Но в части идей реализации термоядерной электростанции в 2014 году бывший директор Курчатовского института Виктор Ильгисонис предлагал делать электростанцию ИТЭР на околоземной орбите, там все значительно проще по его мнению. И передавать энергию на Землю… Он уверен, что за этой идеей будущее.
tnenergy Автор
Я там увидел только Sorlox, которые не являются "УТС-стартапом", а являются компанией, разрабатывающей высокотехнологичное оборудование по заказу. Могут вам термоядерный реактор разработать и изготовить по вашим прикидкам…
andrey_gavrilov
в приведенной вами презентации,
из не упомянутых в обзоре стартаповиз того, что выглядит похожим на стартап, но, похоже, стартапом таки не являющимся (и не упомянутым в обзоре), только Sorlox со своими «Nautilus FRC compressor» (самостийная вариация на тему MTF (magnetized target fusion), в багаже публикаций имеющая, НЯЗ, лишь патент (B. Freeze, Method and apparatus for compressing plasma to a high energy state, Patent publication WO 2013/070179 A1), — сжатие FRC-плазмоида в металлической улитке-«наутилусе»).(заметим, что единственная тут отсылка к научной работе, а именно, к работам по LLNL Compact Torus Accelerator — это про ускорительную часть, а не про главную часть идеи Sorlox — «MTF с Nautilus FRC compressor, — FRC, сжимаемый движением в металлическом „наутилусе“»)
andrey_gavrilov
что касается вот этого ада:
— там уже не «токамак на орбите», из-за необходимости иметь дискретные катушки (чтобы обойтись (якобы) не только без «перовой стенки», но и без дивертора) — уже каой-то бампи-торус скорее.
В целом идея эта такая, что будь она высказана одним человеком, то должна была в идеальном мире послать его в «мягкую опалу» (ну, поехал человек, бывает), а в случае принятия этого, или чего-то подобного на уровне федеральной программы развития до 2040 (2035) по направлению «Термоядерная энергетика» (а в первой редакции пытались этот ад пропихнуть, НЯЗ) — рассматривать это как натуральное вредительство, со всеми вытекающими для всех ЛПР.
Почему это ад кромешный, и убийство (в случае направления туда всех финансовых потоков под УТС) — тут целой статьи на хватит, чтобы описать; я, в целом, не понимаю, почему это вообще не понятно даже «не специалисту». Кроме проблем первой стенки, дивертора и вакуумной системы — у токамаков (а это будет даже не токамак, а куда менее изученная, и более хреновая схема!!! #$%, возврат к схеме, от которой давно отказались… ради чего?!??) и куча проблем, и КУЧА аппаратуры (куча СОТЕН ТОНН аппаратуры), и куча проблем с этой аппаратурой на стадии исследований. Выводить это в космос, при и так смешном финансировании — это просто сжигать деньги на направление впустую, радикально увеличивая риски просто на каждом миллиметра пути.
И каков итог? Защиту у такой станции все равно придется делать — и магнитной системы, и всей аппаратуры (следовательно — проблема с загрязнением от «первой стенки» абсолютно решена не будет).
Даже вдруг (пусть!) все собрали и оно заработало. Чем это лучше солнечных батарей на орбите? Как это обслуживать? Как передавать энергию? На каких орбитах это должно будет висеть? Низкая? Что, по всему шару будем энергию передавать, а в космос целый хоровод станций запускать? Геостационар? Еще раз — Чем это лучше солнечных батарей на орбите, на том же геостационаре?
Как передавать энергию на Землю? Лучшие из известных решений дают плотность передачи на кв. метр лишь в два раза выше, чем у солнечных панелей на Земле. Зачем городить такой огород?
Далее — в этой светлой фантазии «голого» реактора на орбите — как предполагалось поступать с остальными «товарищами на орбите» — выводя ЭМ (бог с ними. с нейтронами, о них в части энергетики заботиться придется, там требование сплошного бланкета идет хотя бы из требования воспроизводства трития)-источник мегаваттного класса?
А что на счет стратегической безопасности? Как там — «ведро гвоздей, и вся страна (вараинт — »весь мир") — без энергетики?
И т.д., и т.п.
Это вообще чушь, дичь и чушь полнейшие.
— да, и эту свою уверенность от транслировал даже при вопросах хоть и извне (не курчатниковские УТС-ники, но УТС-ники), при вопросах в кулуарах конференций, — «Виктор Игоревич, ну как же так, люди же смеются?!??».
Правда сейчас «разведка стала доносить», что «космический заказ» пошел откуда-то сверху. Но, #$%&, совесть-то иметь надо, и какую-то ответственность, что ли (если уж не гордость). Дело жизни же губить пытаются, не говоря о том, что на посмешище в мировом масштабе выставить и личности, и институт, и страну.
___________
Так что не надо, пожалуйста, рассказов о светлом будущем космической УТС-энергетики тут рассказывать.
Kir1564
Для меня это тоже выглядило бредом, но я привел этот пример к тому, что идей на самом деле очень много. И даже люди, которые хорошо разбираются в МГД, предлагают подобные бредовые идеи. Если вы действительно уверены, что ваш обзор полностью покрывает существующие идеи и установки по исследованию термояда, то тут я снимаю шляпу:)
andrey_gavrilov
курчатниковско-ильгисонисовский «токамак на орбите» — это не «выглядит бредом», это бредом и (в случае принятия этого бреда в госпрограмму по термояду) вредительством (по сути, не суть важно — преступление, или «хуже, сир, — ошибка!»)) и является. Простите, тут уж «пригорело», что называется.
И утешением тут не является даже то, что этот бред был инициирован «заказом сверху». Меня эта ситуация вообще на куски разрывает, это же «ад и коровники» эпических масштабов.
Впрочем, и баз этой дичи ситуация с будущей программой развития (до 2035 г) теромяда в РФ очень плоха — есть шансы, что ИЯФ может в нее не попасть, а попадет лишь курчатник с «электрификацией трупа» потенциально бесплодной (в таких масштабах времени, да и в перспективах) курчатниковской токамак-программы, которую, к тому же, в курчатнике и делать-то особо некому (где молодые кадры-то?). Меж тем ИЯФ обещает бор-протон энергетический реактор, или, в качестве плана-Б, если бор-протон не дастся, — дейтерий-дейтерий реактор, и имеет в багаже очень хорошие перспективы и активы (результаты их экспериментов 2014-го года, полностью реанимировавшие направление после (от) ударов 80-х годов, две новые мега-идеи, и, как запасной план — вариант далеть FRC, как у Tri Alpha… при том, — вуаля — с Tri Alpha у них наитеснейшее сотрудничество и «конвергенция подходов» (новые идеи применимы (винт) в ловушке TAE, FRC, «если что» — применим в ГДМЛ) (было на прошлой Звенигородской, в докладе по «Место открытых ловушек в будущем УТС», том, материалы которого на сайт не выложили (а жаль, доклад очень крут, и его распространение — общественно полезно, IMHO)).
Такие вот дела.
— спасибо на добром слове. Нам с Валентином никакие другие, достойные хотя бы упоминания, не известны. Не известны они так же ARPA-E, и FPA (и много кому еще). В этой связи это не только тот суслик, которого не видно, это и тот суслик, которого _нет_. Так что считаю, что нам с Валентином можно эту похвалу принимать с чистой совестью.
Kir1564
К сожалению, в большинстве научных направлений ситуация в РФ не сильно лучше, а где-то даже и значительно хуже. В этом и есть основная проблема, что люди предлагают откровенный бред, но распределяющим деньги абсолютно фиолетово на это, они готовы дать деньги и под этот бред. Основной критерий — это не идея, а именно кто приходит с этой идеей.
Это уже оффтоп, но все прекрасно знают, что большие деньги ИЯФу на несколько проектов не дадут, а проектов в ИЯФе много. Они все никак не могут получить деньги на технический проект синхротрона, который уже давно утвержден как один из проектов мегасайнс. А ФЦП по термояду официально отдана Курчатовскому институту, в этом никто и не сомневался. Таковы политические реалии в нашей стране.
Еще раз повторю, что к сожалению, пока наука в стране продолжает деградировать… И касается это не только термояда. В исполнительной власти нет людей, которым бы хоть немного были интересны научные вопросы. Нет интереса, нет прогресса.
andrey_gavrilov
— тау-фабрики что ли? Это стюардесса, которую давно уже пора закопать, «и идти дальше». «Нет ни прогресса, ни денег».
— это позор, и, говоря высоким научным стилем — «проеб всех шансов». Ну, если вторую редакцию в курчатниковском исполнении таки примут.
Но в целом ситуация прекрасно описывается ироничной метафорой одного хорошего ИЯФовца: «борьба нищих за одеяло». При том — за дырявое одеяло.
Kir1564
П.В. Логачев с вами в этом вопросе не согласен, и пока не очень успешно пытается найти деньги на синхротрон.
Тау-фабрика — это еще один проект, за который борется ИЯФ.
Я про это и пишу, что в ИЯФе слишком много проектов, а денег не дают даже на один.
Я думаю, что в любом случае деньги на УТС все пойдут по согласованию с Курчатовским институтом и, скорее всего, через него.
Victor_koly
Для научного результата в РФ нужно либо
— построить свой «Тэватрон»: не менее 900+900 ГэВ, именно протон-антипротон (ну не сигма+ с сигма- же сталкивать?), набирать статистики как минимум 1 fb^-1 за год, собирать ПБайты данных и строить передовые теории (тут речь о наработке гипотез по отличию результатов «Тэвартрона» и БАКа);
— построить раньше аналогичных проектов в Японии или странах Запада любую хиггсовскую фабрику, гнать на ней бозонов Хиггса больше, чем выходит за 1 год на БАКе, опять все это хорошо обрабатывать и уточнять всю совокупность параметров бозона (тех, которые предсказывает СМ).
andrey_gavrilov
— и, тем не менее, это не остановило вас от высказываний о том, что что-то мы упустили, и «стартапов и идей по термояду естественно значительно больше». Я бы на вашем месте задумался бы об этой нестыковке.
Kir1564
Да, не остановило, потому что проекты термоядерных электростанций множатся примерно также, как доказательства теоремы Ферма до 1995 года… И не надо быть специалистом, чтобы утверждать, что вы не осветили всех проектов и идей. Я ничего плохого не хотел сказать про ваш обзор. Даже хотел похвалить, но, видимо, написал это не очень понятно. Так что прошу прощения, если что не так…
tnenergy Автор
А мы и не утверждаем. Мы спрашиваем — какие стартапы мы пропустили? Причем тут все "идеи"?
andrey_gavrilov
мне тут таки видится противоречие, которое таки должно было остановить.
— это заблуждение, которое у вас как раз от того, что вы не специалист. «Не все йогурты одинаково полезны». Это во-первых. Во вторых, есть способы как нахождения «засвета» таких не то что даже стартапов, а команд (направлений/ подходов), так и оценок. Тем более фильтрации — стартап это, или нет. И это все — посильные задачи, если вы «в теме»*.
Вот это «они все равноположены» (которое мы тут у вас, по сути, наблюдаем) — это же от незнания. Мне тут вспоминается о мифологическом сознании, и иллюстрации-метафоры про «здесь водятся драконы» в белых пятнах географических карт прошлого, а другому, может, вспомнится эссе «Градации Ошибочного», Айзека Азимова, (aka «Относительность неправды», aka «The Relativity of Wrong» (1988)).
(Если что — вот тут хороший перевод (со ссылкой на исходный текст))).
Понимание же структурирует мир.
___________________
* — (и все равно, при этом мы спрашиваем, — «если вы говорите, что мы кого-то упустили, — кого именно мы упустили?». Пока особых оснований думать, что кто-то значимый упущен, у нас нет).
— Ok, принято!
andrey_gavrilov
1) с одной стороны, под это нет стартапов;
2) электростанций на этом не будет, — к гадалке не ходи, и тут в статье (там, где про MagLIF говорится) есть простое объяснение (хоть и краткое), почему именно.
а так да, дело за малым,
3) осталось построить
Aversis
Хорошая подборка. Меня, дилетанта от ядерной и прочей физики, мучают смутные желания подкрутить вон ту фигофинку и добавить вот эту дурынду и можно на задворках своей пятиэтажки «замастырить» свой маленький термояд.
P.S. Но закладочку себе оставлю. На всякий пожарный случай.
IgorKolpakov
«Над малой Родиной, над родной пятиэтажкой вопреки естественному течению суток внеурочно взошло сугубо инвидуальное, личное, рукотворное солнце.» Прям на передовицы просится… )
Germanets
Лёгкий мороз по коже от таких вариантов, после прочтения истории «ядерного бойскаута» и других одиночек-исследователей…
Zenitchik
"… но ненадолго..."
andrey_gavrilov
если кратко резюмировать (можете рассматривать как IMHO) — сколь-нибудь хорошо обоснованные шансы тут (вырасти в что-то, пригодное для энергетики) только у Tri Alpha Energy и ИЯФ им. Будкера. (Если не считать консервативного ITER-пути).
Путь DIY-поделок в приведет в ТЯ-DIY-фан-сообщество (достаточно большое на западе), и — в лучшем для занимающегося рукоделием человека случае — финансированию его бесплодных попыток (EMCC, и несколько прочих полливельщиков, как упомянутых, так и не упомянутых в обзоре). Оснований ожидать другого выхлопа — нет никаких.
Dmitriy2314
Почему никто даже не хочет заниматься реакцией:
p+Li7 = 2He4+17.35 Mev
Я понимаю, что там низкое сечение но масса других преимуществ в срвнении с той же протон-Бор-11, и уж тем более протон-литий-6, которые расматриваются в качестве вариантов безнейтпонных реакций.
tnenergy Автор
Очень низкое сечение.
Это каких же? Меньше заряд иона лития? Но ведь меньшее сечение означает еще хуже отношение "энерговыход делить на циклотронные потери" и еще меньший достижимый Q...
Victor_koly
А протон + бор-11 в углерод не будет переходить? То есть какой-то вариант, что не распадется на 3 альфа-частицы.
Dmitriy2314
Нигде не смог найти график зависимости температура/сечение для этой реакции, но судя по этой таблице:
По сравнению с протон-Бор сечение в 100 раз меньше, что не так уж много по ядерным меркам, плюс недостаток сечения можно компенсировать увеличением плотности, например при лазерном сжатии. Если говорить говорить у преимуществах, то первое это конечео в 3 раза больше энергии на нуклон, а протон-бор по этому показателю на уровне реакций деления.
Еще нужно учесть энергоемкость и цену самого процесса разделения изотопов, у бора Тпл-2076 градусов, тогда как у лития 180 плюс разница в массах значительнее. Еще нужно учесть, что БОР это компонент сверхтвердых керамик и композитных материалов цена его будет только расти.
tnenergy Автор
Даже в скорее в 1000, т.к. по последним данным (полученным на установке TUNL в 2015 году), сечение pB11 порядка 1,15 барна на резонансном пике.
Что, в свою очередь означает что давление плазмы для той же объемной плотности энерговыделения нужно делать в 30 раз выше.
Вся история УТС — это в какой-то мере попытки "увеличить плотность", а вы так легко разбрасываетесь "можно еще увеличить". Если бы было можно, никто не бы не строил ИТЭР 30 метрового диаметра, ограничились бы 10 метрами (по теплоотводу).
Эти подходы показывают в вас человека, который недавно интересуется тематикой :).
Во-первых разделение изотопов все равно будет вестись, скорее всего, центрифугами для газообратных соединений элементов (пентаборан какой-нибудь). Во-вторых на фоне энергоотдачи бора никакой рост стоимости не заметен: из килограмма бора при кпд 30% можно отжать ~25 ТДж или 7000 МВт*ч, или примерно 350 тысяч долларов — да можно золотом "топить", и топливные расходы все еще будут незаметны в структуре себестоимости. Бор же, со стоимостю несколько десятков долларов за килограмм, ну это просто смешно, подорожает он или нет.
С точностью до округления можно утверждать, что у термоядерной энергетики топливных расходов нет.
Victor_koly
Это намек на то, что в странах с ценой электроэнергии меньше никто ТЯ электростанции не построит?
Germanets
Ну тут не всё так просто… Как и другие «результаты деятельности», электроэнергия тоже может идти на экспорт, например, да и продавать полученную технологию по получению термоядерной энергии — тоже наверняка будет достаточно прибыльно и востребованно…
Разумеется, именно по деньгам, проще построить и освоить такую электростанцию странам, в которым бюджет на электроэнергию и на энергетическую сферу достаточно большой…
Victor_koly
Да, именно про продажу ТЯ электростанций (постройка с привлечением 50% затрат на контракты специалистов страны-создателя технологии + техническая поддержка всего срока работы реактора) я предполагал для скажем России. Нефть и газ у них есть вроде как, бензин кажется не по 70 руб. за литр ещё.
andrey_gavrilov
вы забыли уточнить собственно цену, по которой считал Валентин.
Давайте я помогу вам: $350000/7000 МВт*ч = $50 Мвт*ч.
Это нормальная средняя цена энергии сейчас. Даже сделай вы ее дешевле на порядок, все равно цена будет такой, что бор можно будет из моря добывать (что означает, что его _бесконечно_ в практическом смысле), и разделять на изотопы каким угодно способом, и все равно в цене энергии это мизер будет.
Dmitriy2314
Нет ну не в 1000, а почти в 200,, если быть в точными, но так как таблица явно старая и с ошибками, то думаю при желании и более углубленных эксперементах сечение п-Литий-7 тоже может «подрости», как это было с п-Бор.
По разделению, тут есть два варианта газообразных состояний:
Диборан — B2H6 и трифторБор — BF3, первый вариант сразу отпадает ввиду немоноизотопности самого водорода и наличии 2 атомов бора в одной молекуле, второй вроде является идеальным ввиду моноизотопности Фтора в природе и простоты молекулы, но как я только узнал, трифторБор является суперкислотой в связи с этим могут тоже возникнуть проблемы.
Да и если говорить честно я не вижу особого смысла в безнейтронных реакциях для нужд электроэнергетики, думаю ДТ и ДД тут более чем достаточно. Безнейтронным реакциям я вижу применение прежде всего в космосе, где у п-7 еще больше преимуществ.
tnenergy Автор
Боже, ну можно же взять моноизотопный водород без дейтерия. Он вполне себе доступен.
Для нужд электроэнергетики и ДТ и ДД не нужны — достаточно ПГУ, как самого дешевого генератора.
А вот термоядерной энергетике безнейтронная реакция жизненно необходимо, т.к. это резко удешевляет и упрощает реактор, его лицензирование и обращение с отходами. Одна из весьма заметных составляющих стоимости ИТЭР — необходимость его лицензировать как ядерную установку и строить систему обращения с тритием.
Victor_koly
Покрывайте внешний корпус реактора Li-6, откачивайте тритий и дополнительную энергию. Это если Вы не:
1) берете реакцию He-3 + T;
и
2) энергии выхода нейтронов в реакциях с подобными реагентами не хватает для эффективного захвата этих нейтронов литием-6.
andrey_gavrilov
удивительно, что это простая гениальная идея не пришла строителям ITER, не правда ли?
Точнее, удивительно, что для вас это не удивительно (1), и, как следствие, не наталкивает на размышления «а не фигню ли я несу?!?»(2).
andrey_gavrilov
тут, в комментах к другому посту Валентина, некто обосновывал разделение именно бора на калютонах (внезапно, да?) в случае p-B11 энергетики.
Lennonenko
диномак выглядит почти так же круто, как и генерал фьюжн
круче только стеллараторы с их мозгодробильными объёмами
andrey_gavrilov
я подозреваю, что то, что вы приняли за финальный облик Диномака («подозреваю», т.к. не знаю, как вы его себе представляете) — это всего-навсего нынешний вид стенда для системы нагрева, Helicity Injector'a.
Greendq
Правильно ли я понимаю, что вне зависимости от степени крутизны получающейся в итоге «вундервафли», всё это — по сути дела, просто большой кипятильник для воды?
Т.е. электричество там будут получать, используя банальную паровую турбину или около того?
GermanRLI
Да, человечеству на данный момент, вроде бы, не известны иные варианты преобразования энергии разлетающихся в разные стороны ядер, нейтронов, гамма-излучения в электрическую пригодные для использования на подобной мощности.
tnenergy Автор
Это зависит в основном от типа термоядерной реакции. Для DT, DD других вариантов нет, для DHe3 возможно прямое преобразование энергии плазмы, и вроде Helion Energy о чем-то таком думает, для pB11 возможен частичный съем энергии с помощью рентгеновской фотовольтаики, и об этом задумываются TAE и LPPX.
Victor_koly
МГД-генератор постройте для температуры плазмы 1-10 МэВ, вдруг получится.
andrey_gavrilov
Спасибо, такого добра в УТС-реакторе — не надо.
Все придумано до вас: Direct energy conversion.
Victor_koly
Неплохая идея. Только подозреваю, что упомянутою мною плазму (температурой 11-110 миллиардов градусов, но по честному такой т-ры наверное не будет) может быть полезнее пропускать через какую-то систему создания ливней, переводящую энергию электронов и ионов в ток не столь высокого напряжения.
А так, это не сарказм, а альтернатива идеи «греть воду, как в паровозах 150 лет назад». Какой вариант лучше для плазмы термоядерной — я не знаю, я не инженер в области электрики, механики и прочих способов передачи энергии.
И вообще, нужно создать лазер, накачиваемым потоком энергии реактора типа «нейтронная бомба».
andrey_gavrilov
sorry, кажется, при первом прочтении, спросонья не уловил нотки сарказма в вашем сообщении. Mea culpa.
andrey_gavrilov
в целом — отдельный интересный вопрос для рефлексии — а что это людей так от этого (не суть важно, так это, или нет) так баттхертит? Это (вопрос про «кипятильник») один из типичных (и, по-моему, очень арефлексивных) вопросов.
Greendq
Это фантасты виноваты. Разбаловали нас. Ещё и монах один, со своей бритвой. :)
Лично мне в этой схеме (я не настоящий ядерщик, я так, умных статеек тут начитался)
ЯС -> парогенератор -> турбина -> электричество
не нравятся лишние элементы. Так и хочется видеть схему ЯС -> электричество.
ЯС — это ядерный синтез, конечно же.
tnenergy Автор
Поскольку у меня тема преобразования термоядерной энергии в электричество всплывает в 100% статей по УТС, то я выработал такую версию:
Термоядерный реактор, как его не расписывал, все равно довольно абстрактен. А вот турбогенераторы, наоборот, хорошо знакомы, как реальное железо. Получается, что в образе термоядерной электростанции для читателя фантастической и прогрессивной является только абстрактная часть, а хорошо воображаемая — замшелой и ретроградной.
Вот и хочется прогресса по всем направлениям, что бы ух.
А я вот уже натренировал воображение, и для меня даже газовая турбина вокруг энергетического токамака — запредельная по сложности фантастика, хватило бы паровой умеренных параметров...
andrey_gavrilov
— что же вы себя посередь бега
фантазииостанавливаете, берите сразу схему из одного элемента, «электричество»; к чему эти лишние элементы («ЯС»)? Да и монах, по вашим словам, против них.В целом это реально поветрие какое-то, как узнают про «кипятильник» в схеме (если вдруг он там есть), так сразу на лицах «то самое выражение». Рук
алицои опускаются уже.Victor_koly
Так, я придумал схему, инфа — 100%, что выйдет очень круто. Берем полоний-209 и подбираем энергию нейтронов, при которой он пеерйдет в полоний-210 либо астат-210.
Если что, астат-210 потом с вероятностью 99.9% захватывает свой 1s-электрон и с периодом полураспада 8.1 час переходит в полоний-210.
Получаем схему наработки топлива для «ядерных батареек» — и не нужно никакую воду греть. Потом учимся альфа-радиацию полония полезнее переводить в электричество, чем вся схема термояд -> тепло воды -> электрика.