Live Lab Tour with Isabel Rabey @ the Max Planck Institute of Quantum Optics
Tidak ada apa-apa seperti reaktor fusi untuk menjana kegembiraan. Selepas sembilan tahun pembinaan dan € 1 bilion, para saintis di Institut Plasma Fisika Max Planck melancarkan ujian panas pertama mengenai peranti gabungan Wendelstein 7-X pada 10 Disember, dan menjana plasma helium yang berlangsung selama sepersepuluh saat dan mencapai satu juta darjah Celsius. Tetapi jangan terlalu hyped lagi. Ini adalah satu langkah ke arah menyediakan peranti untuk tujuan sebenar: mengkaji peleburan nuklear dengan gas hidrogen.
Baiklah, kini anda dipam.
Fusion telah lama menjadi anak lembu emas penyelidikan tenaga nuklear, menunjukkan pembelahan nuklear dalam semua kategori kecuali kemungkinan. Fusion menghasilkan jumlah tenaga yang besar - ia adalah proses yang sama dengan matahari. Tetapi kuasa yang sangat menjadikannya kesakitan dalam pantat untuk berurusan. Setiap reaktor fusi yang dibina setakat ini lebih banyak menggunakan tenaga daripada ia dihasilkan. Rekod untuk kuasa gabungan telah ditetapkan pada tahun 1997: 16 megawatt dihasilkan dengan kuasa input 24 megawatt. Tetapi jika seseorang berjaya mengubah persamaan itu … Bolehkah anda mengatakan murah, tenaga bebas karbon?
Tidak seperti sepupunya yang kurang canggih, gabungan tidak menghasilkan sisa radioaktif. Kitaran bekalan hidrogen kurang bermasalah daripada kitaran bekalan uranium. Untuk menjadi adil, sumber hidrogen yang paling biasa hari ini adalah arang batu dan gas asli, tetapi hidrogen boleh dihasilkan oleh elektrolisis.
Pembelahan dan gabungan sama dalam dua keadaan. Kedua-duanya mengeksploitasi penukaran atom-atom dari satu unsur ke atom unsur lain, dan keduanya mula-mula digunakan sebagai senjata. Manusia Lemak dan Anak Kecil, bom pembelahan jatuh ke Hiroshima dan Nagasaki pada tahun 1945, memberi laluan pada tahun 1952 untuk peranti gabungan seperti Ivy Mike. (Walaupun Ivy Mike tidak dibina sebagai bom, ia kemudian diikuti oleh kepala peledak termonuklear banyak megaton dalam hasil yang semua disampaikan oleh peluru berpandu antara benua.)
Bom fusion dikenali sebagai bom H untuk sebab: Pembebasan tenaga tidak pernah berlaku sebelum ini berasal dari gabungan atom hidrogen. Para penyelidik Fusion berusaha untuk memanfaatkan kesan ini untuk penjanaan kuasa awam. Ternyata ini adalah satu cabaran. Gabungan hidrogen di permukaan bumi memerlukan suhu melebihi satu juta darjah Celcius. Pada suhu ini, hidrogen dan helium menjadi plasma, bentuk keempat bahan.
Tetapi apa pula neraka itu?
Ringkasnya, plasma adalah gas yang terionisasi. Dalam plasma, semua ikatan molekul membubarkan dan elektron meninggalkan atom tuan rumah mereka. Plasmas sangat konduktif kerana mereka mempunyai ketumpatan pembawa caj tinggi, iaitu elektron dan ion bebas untuk bergerak bebas satu sama lain sebagai tindak balas kepada medan elektrik.
Walaupun ini semua bunyi eksotik, plasmas membuat penampilan biasa dalam kehidupan kita. Cahaya dari bolt kilat dan tanda neon berasal dari elektron yang menggabungkan dengan ion dan tenggelam ke keadaan kuantum yang lebih rendah, suatu proses yang dikenali sebagai pelepasan spontan. Sesetengah nyala api cukup panas untuk mengionkan gas ekzos, dan obor plasma, skrin plasma dan pengimpal arka semuanya menggunakan plasmas.
Tetapi semua yang tidak ada pada plasma dalam reaktor fusi. Pada satu juta darjah Celsius, atom-atom dalam sup campuran adalah sangat bertenaga. Jika mereka tidak terkandung, mereka akan jet, merosakkan radas, dan gagal untuk bersatu dengan satu sama lain. Tanpa membendung, anda mungkin tidak akan mencapai satu juta darjah di tempat pertama.
Pembendungan adalah yang cabaran utama dalam penyelidikan gabungan. Plasma mesti disimpan di ruang terkurung dan tidak boleh menyentuh dinding kapal gabungan. Tidak perlu dikatakan, kapal itu mesti disimpan pada vakum yang tinggi. Wendelstein 7-X menggunakan 65 pam vakum untuk menahan tekanan pada 0.000000001 milibars. (Itulah 0.000001 Pascals untuk anda pencinta SI.) Satu-satunya cara yang realistik dengan mengurung gas terionisasi pada suhu neraka adalah untuk memegangnya dalam medan magnet. Dan ini di mana perkara menjadi sangat rumit.
Selama bertahun-tahun, reka bentuk reaktor fusion yang paling popular adalah tokamak. Sebelum bertahun-tahun sebelum komputer super bermain catur, membuang manusia di Jeopardy, dan melipat protein, saintis datang dengan cara pintar untuk menghasilkan medan magnet berbentuk yang betul. Dalam tokamak, aliran elektrik berjalan melalui pasangan plasma dengan elektromagnet luaran untuk menghasilkan medan magnet yang diperlukan.
Tidak begitu dalam Wendelstein 7-X. Di sini, medan penentangan datang sepenuhnya dari elektromagnet superconducting luar. Pasukan penyelidik menggunakan superkomputer untuk mengoptimumkan bentuk magnet ini dan menghapuskan arus plasma. Reaktor fusi gaya ini dikenali sebagai bintang.
Setakat ini, tiada siapa yang membina reaktor fusi yang menghasilkan lebih banyak tenaga berbanding penggunaannya. Malah Wendelstein 7-X, reaktor jenis pelintang terbesar di dunia, dibina untuk tujuan penyelidikan, bukan untuk menjana tenaga. Tetapi jika anda ingin melabur harapan anda dalam projek gabungan, Wendelstein 7-X adalah tempat yang baik untuk bermula. Pastikan anda memerhatikan ITER, juga, menjadi tokamak terbesar di dunia.
Tonton Jurumasak NASA yang Sangat Menimbulkan Reaktor dalam Video Lander Mars Emosi
Pendayam InSight NASA dengan selamat tiba di Mars pada pukul 3 petang. Timur pada hari Isnin. Ini menandakan permulaan misi penerokaan selama dua tahun di permukaan Marikh yang telah menjadi dekad dalam pembuatan dan menelan belanja sekitar $ 1 bilion. Tonton jurutera NASA bertindak balas terhadap pendaratan yang berjaya.
Plasma Bercampur Plasma Boleh Berlian Misi ke Marikh Kerana Membunuh Elektrik
Dunia telah berkenalan dengan risiko perjalanan angkasa sejak kabin Apollo 1 naik dalam api semasa pelancaran ujian, mengambil kehidupan tiga angkasawan. Walaupun roket itu tidak pernah meninggalkan tanah, kematian Gus Grissom, Ed White, dan Roger Chaffee telah dicetuskan oleh ancaman terbesar kepada manusia ...
Reaktor Little Fusion M.I.T. adalah Langkah Besar Menuju Masa Depan Tenaga Bersih
Pada minggu ini, para penyelidik di MIT mengumumkan reka bentuk mereka untuk reaktor gabungan nuklear baru yang nampaknya menyelesaikan masalah yang telah membuat fusion tidak dapat dicapai: isu penahanan. Ia mungkin memberi kita lebih dekat kepada reaktor yang berpatutan dengan harga yang mampu membersihkan sebuah bandar kecil, laporan MIT News Office. Fizikal nuklear ...