Is 'S Werelds Eerste Kernfusiefabriek Eindelijk Op Weg?

{h1}

De internationale thermonucleaire experimentele reactor heeft de helft van het werk dat nodig is voor zijn plasmakern voltooid, zeiden experts.

'S Werelds eerste kernfusie-installatie is nu voor 50 procent voltooid, de directeur-generaal van het project kondigde woensdag (6 december) aan.

Wanneer het operationeel is, zal de experimentele fusie-installatie, de Internationale Thermonucleaire Experimentele Reactor (ITER), plasma in zijn kern circuleren dat 10 keer heter is dan de zon, omgeven door magneten die zo koud zijn als de interstellaire ruimte.

Zijn doel? Om waterstofatomen te fuseren en 10 keer meer vermogen te genereren dan er tegen 2030 in gaat.

Uiteindelijk moet ITER bewijzen dat fusiekracht op commerciële schaal kan worden gegenereerd en duurzaam, overvloedig, veilig en schoon is.

"Met ITER en fusie-energie hebben we een kans om een ​​krachtige en positieve erfenis achter te laten voor toekomstige generaties, in plaats van de huidige energieopvattingen," vertelde Bernard Bigot, directeur-generaal van ITER, aan WordsSideKick.com. [Top 10 gekste milieu-ideeën]

Conceptueel ontwerp

Kernfusie, dezelfde reactie die plaatsvindt in het hart van de zon, vermengt atoomkernen tot zwaardere kernen. Kernfusie is een lang gezocht doel omdat fusiereacties veel meer energie genereren dan het verbranden van fossiele brandstoffen. Een hoeveelheid waterstofatomen op ananasformaat biedt bijvoorbeeld evenveel energie als 10.000 ton steenkool, volgens een verklaring van het ITER-project.

In tegenstelling tot de huidige kernsplitsingsinstallaties - die grote atomen in kleinere splitsen - zou een fusiecentrale geen hoog niveau van radioactief afval genereren. En in tegenstelling tot fossiele brandstofcentrales, produceert fusie-energie niet het broeikasgas koolstofdioxide of andere verontreinigende stoffen. [The Reality of Climate Change: 10 Myths Busted]

ITER streeft ernaar supergeleidende magneten te gebruiken om waterstofatomen samen te smelten en enorme hoeveelheden warmte te produceren. Toekomstige kernfusie-installaties kunnen deze warmte dan gebruiken om turbines aan te drijven en elektriciteit op te wekken.

De experimentele reactor zal geen conventionele waterstofatomen gebruiken, waarvan de kernen elk uit één proton bestaan. In plaats daarvan fuseert deuterium, waarvan de kernen elk één proton en één neutron bevatten, met tritium, waarvan de kernen elk één proton en twee neutronen hebben. Deuterium wordt gemakkelijk uit zeewater geëxtraheerd, terwijl tritium in de fusiereactor wordt gegenereerd. De levering van deze brandstoffen is overvloedig, genoeg voor miljoenen jaren bij het huidige wereldwijde energieverbruik, volgens ITER.

En in tegenstelling tot kernsplijtingsreactoren is fusie heel veilig: als fusiereacties worden verstoord binnen een fusiecentrale, worden fusiereactoren gewoon veilig afgesloten en zonder externe hulp nodig, merkte het ITER-project op. In theorie gebruiken fusionfabrieken ook slechts een paar gram brandstof per keer, dus er is geen mogelijkheid tot een meltdown-ongeval.

Ongekende uitdaging, grote vertragingen

Hoewel fusie-energie veel potentiële voordelen heeft, is het buitengewoon moeilijk te bereiken op aarde gebleken. Atomaire kernen vereisen enorme hoeveelheden warmte en druk voordat ze samensmelten.

Om die enorme uitdaging het hoofd te bieden, wil ITER waterstof verwarmen tot ongeveer 270 miljoen graden Fahrenheit (150 miljoen graden Celsius), 10 keer heter dan de kern van de zon. Dit oververhitte waterstofplasma wordt ingesloten en gecirculeerd in een donutvormige reactor, een tokamak genaamd, die wordt omringd door gigantische supergeleidende magneten die het elektrisch geladen plasma regelen. Om de supergeleidende magneten te laten functioneren, moeten ze worden gekoeld tot min 452 graden F (minus 269 graden Celsius), net zo koud als de interstellaire ruimte.

Industriële faciliteiten over de hele wereld produceren 10 miljoen componenten voor de reactor. De reactor wordt vaak gefactureerd als het meest gecompliceerde stukje engineering ooit gebouwd. Magneten van meer dan 55 voet hoog (17 meter) moeten bijvoorbeeld worden gemonteerd in combinatie met een foutenmarge van minder dan 0,04 inch (1 millimeter).

"Zoveel van de betrokken technologieën zijn echt op het scherpst van de snede," zei Bigot. "We verleggen de grenzen op veel gebieden - cryogenics, elektromagnetics, zelfs het gebruik van gigantische tooling-apparaten. Het koelen van 10.000 ton supergeleidend magneetmateriaal tot minus 269 graden is bijvoorbeeld ongekend qua schaal."

Een wetenschappelijk partnerschap van 35 landen bouwt ITER in Zuid-Frankrijk. Alle leden delen in de technologie van ITER en zij krijgen gelijke toegang tot het intellectuele eigendom en de innovaties die uit de inspanning voortkomen.

Het idee van een wetenschappelijk partnerschap om een ​​fusiecentrale te bouwen werd voor het eerst bedacht op de Top van Genève in Genève tussen Ronald Reagan en Michail Gorbatsjov. Het ITER-project is in 2007 van start gegaan en zou oorspronkelijk binnen 10 jaar afgerond zijn voor $ 5,6 miljard. Het project loopt echter meer dan tien jaar achter op schema en de geschatte kosten zijn gestegen tot ongeveer $ 22 miljard.

"Toen het oorspronkelijke ITER-project door leden werd vastgesteld en goedgekeurd, was hun idee dat het ontwerp bijna voltooid en klaar was voor de bouw, en dat was niet eens zo nauw als accuraat", zegt William Madia, vice-president van Stanford University, die in 2013 een onafhankelijke beoordeling van ITER leidde.

Bigot nam het verontruste project over in 2015. "Het boekt zeker betere vooruitgang," vertelde Madia, een voormalig directeur van de nationale laboratoria van Oak Ridge en Pacific Northwest, aan WordsSideKick.com. "Ik ben een groot voorstander en een fan van Bernard Bigot - ik denk dat hij het goed heeft gedaan.Als hij binnen twee of drie jaar nog vooruitgang boekt, kunnen we echte veranderingen in de houding ten aanzien van ITER zien. "

Circulerend plasma

ITER is nu halverwege zijn oorspronkelijke doel van circulerend plasma.

"Het is absoluut een grote mijlpaal voor ons," zei Bigot.

Bigot zei dat ITER op schema blijft voor het eerste plasma in 2025. "Toen we dat schema in november 2015 hadden vastgesteld, hadden we veel sceptici", zei Bigot. "Dit schema heeft geen 'float'- of contingentie, wat betekent dat dit het technisch meest haalbare schema is.Dit betekent dat we voortdurend werken aan het anticiperen op en het beperken van risico's die extra vertraging of kosten kunnen veroorzaken.Het is niet gemakkelijk.Maar de afgelopen twee jaar, we hebben elke mijlpaal gehaald en we blijven op schema, we hebben ook veel geleerd over het werken als een team, dit geeft ons vertrouwen als we de resterende 50 procent onder ogen zien. "

Het uiteindelijke doel is natuurlijk niet alleen circulerend plasma, maar fuseert deuterium en tritium om een ​​"brandend" plasma te creëren dat aanzienlijk meer energie genereert dan erin past. De ITER-tokamak zou 500 megawatt aan vermogen moeten genereren, terwijl commerciële fusie-installaties grotere reactoren zouden huisvesten om 10 tot 15 keer meer vermogen te genereren. Een fusionfabriek van 2.000 megawatt zou 2 miljoen huizen voorzien van elektriciteit, volgens een verklaring.. [Quiz: The Science of Electricity]

"Optimistisch gezien krijgen ze in de jaren 3030 een brandend plasma", zei Madia.

Als het project succesvol blijkt te zijn, voorspellen ITER-wetenschappers dat fusie-installaties mogelijk al in 2040 online komen, met een fusiefabriek van 2 gigawatt die 60 jaar of ouder is, volgens de verklaring. De kapitaalkosten voor het bouwen van een kernfusiefabriek moeten vergelijkbaar zijn met die van de huidige kernsplitsingsinstallaties - ongeveer $ 5 miljard per gigawatt. Tegelijkertijd gebruiken kernfusiecentrales alleen deuterium en tritium en vermijden zo "de kosten van mijnbouw en verrijking van uranium, of de kosten van de zorg voor en de verwijdering van radioactief afval", zei Bigot.

Hoewel de bouw van een kernfusiefabriek meer kost dan de bouw van een fabriek voor fossiele brandstoffen, zijn de fossiele brandstofkosten erg hoog en zijn de brandstofkosten voor fusie verwaarloosbaar, dus we verwachten dat het de hele levensduur van de fabriek zal matigen, "zei Bigot.

Tegelijkertijd hebben fossiele brandstoffen andere dan financiële kosten. "De enorme kosten van fossiele brandstoffen zijn de milieueffecten, hetzij door mijnbouw, vervuiling of uitstoot van broeikasgassen," zei Bigot. "Fusie is koolstofvrij."

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com