Energia és mobilitás zöld szemszögből

Új fúziós technológiai áttörés várható

2020. július 23. • írta: ZöldEnergia

Az atomenergia nem titkolt vágya az, hogy a fúziós reaktoroknak köszönhetően hamarosan komoly versenytársként térjen vissza az áramszolgáltatás területén. Ehhez persze az elmúlt évek tapasztalata alapján rengeteg pénzre és türelemre van szükség — a fúziós energia mindig csak 10 [vagy 15, vagy 20, a szerk.] évre van a megvalósulástól az elhíresült mondás szerint az állami engedélyeztetés hosszadalmas eljárását már nem is említve. Az úgynevezett dense plasma focus (DPF) típusú reaktorok azonban, a legutóbbi hírek szerint, sokkal közelebb vannak a tényleges és várhatóan nyereséges alkalmazástól, írja az Oil Price.

Az ebben a technológiában úttörő szerepet játszó amerikai Lawrenceville Plasma Physics, Inc., amelyet legtöbben LPPFusion néven ismernek, vezeti majd a most beharangozott átalakulást a fúzió területén a DPF technológiának köszönhetően.

Egészen mostanáig a nagy, drága kísérleti berendezések — amelyek hatalmas áramfogyasztású lézereket, mikrohullámú generátorokat, részecske sugarakat, óriási szupravezető mágneseket és más űrtechnikával felérő berendezéseket használtak — jelentették a belépőjegyet a fúziós kutatás színterére. Ezek építése és tesztelése amellett, hogy rendszerint nagyon költséges vállalkozás már csak a berendezéseket számítva, több évet vagy akár évtizedet is igénybe vesz. Az egyik ilyen projekt a jelenleg Dél-Franciaországban építés alatt álló International Torus Experimental Reactor (ITER), amely teljes költsége a beinduláskor várhatóan meghaladja majd a 40 milliárd dollárt.

A DPF technológia segítségével azonban sokkal olcsóbb és gyorsabb fejlesztés válik lehetővé. Ennek köszönhetően egyre több cég és állami szereplő támogatja az ilyen irányú törekvéseket, amire a jelenlegi, maghasadáson alapuló atomenergia már nemigen számíthat.

2016-ban az LPPFusion csapata komoly sikereket ért el, amikor 2,8 milliárd Celsius fokos hőmérsékletet mértek a berendezésükben, ami a világon mért legmagasabb hőmérséklet volt. Ez nemcsak 200-szor melegebb, mint a nap közepében mérhető hőmérséklet, de 15-szöröse az ITER projektben a tervek szerint előállítható legmagasabb hőfoknak is.

A csapatot Eric Lerner fizikus vezeti, akit a világ egyik legtekintélyesebb plazma szakértőjeként tartanak számon. A legutóbbi eredmények szerint közel állnak a nettó energia termelés eléréséhez, vagyis ahhoz, hogy olyan állapotot hozzanak létre a fúziós reaktorban, amikor a kinyert és bevitt energia aránya nagyobb 1-nél [tehát a fúziós reakcióból kinyert energia mennyisége meghaladja a fúzió fenntartásához szükséges bevitt energia mennyiségét, a szerk.].

Eddig összesen kb. 7 millió dollárt használtak fel a fejlesztéshez, amit néhány elkötelezett támogató adott össze. Újabb magántőkés befektetéshez szükséges lesz a nettó energiatermeléshez való további közeledés, amely a kutatócsoport szerint jó úton halad.

A DPF technológia energiatermelési ciklusa a hidrogén-bór izotópokon alapszik a szokásos deutérium-trícium alapú reakcióval ellentétben. A hidrogén-bór keverék előnye, hogy nincs radioaktív hulladék termelés (vagy jelentéktelen mértékű), és közben szinte kiapaszthatatlan mértékben elérhető mindkét elem, vagyis nincs szükség a ritkább izotópokra. Emellett a DPF technológia segítségével közvetlenül lehet áramot generálni.

Bár a Fukushima Daiichi reaktor 2011-es balesete óta az atomenergia nagyrészt elvesztette a közvélemény támogatását, a fúziós energiatermelést ennek ellenére még mindig pozitív vélemények övezik. Ez annak is köszönhető, hogy az atomenergia segítségével sokkal több áramot lehet termelni, mint a megújuló energiaforrások (vagy akár a fosszilis energiahordozók) segítségével. A másik fontos érv mellette az, hogy az atomenergia stabil és működés szempontjából megbízható energiaforrás, főként a nap- és szélenergia időjárásfüggő elérhetőségével összehasonlítva.

A fúziós energia fontos támogatói között megtalálható több híresség is, többek között a Microsoft alapító Bill Gates, az Amazon alapító Jeff Bezos, de a norvég Equinor olaj és energiavállalat is. A jövőt tekintve a fúziós energia hosszútávú versenytársai várhatóan a megújuló energiaforrásokat, vagyis a szél-, nap- és vízenergiát használó áramtermelés lesz.

Az amerikai Energy Information Administration adatai szerint 2019-ben az USA teljes áramtermelésének kb. 20%-t nyerte atomenergiából, míg a megújuló energiaforrások 17%-ot adtak éves szinten. Az USÁ-ban a vezető pozíciót a földgáz alapú áramtermelés foglalja el 38%-kal, amit a 23%-os kőszén alapú áram követ.

A DPF technológia már a múlt évszázad 60-as évei óta ismert. Több egyetemi és állami laboratóriumban kutatták ezt a fúziós megoldást azóta. A plazma irányú kutatások mellett az eljárás alkalmas nagy energiájú Röntgen sugárzás (X-ray) és neutronok generálására is. A technológiát ismerők szerint a DPF típusú fúziós reaktoroknak van meg a legnagyobb esélye arra, hogy a állami erőforrások mellett a magánbefektetőket is bevonja a fúziós reakció további fejlesztésébe.

Ebből a szempontból a DPF technológia fontos előnnyel rendelkezik a fúziós reaktorok méretét tekintve: nincs szükség nagy teljesítményű lézerek vagy mikrohullámú sugárzást biztosító berendezésekre. A hidrogén-bór kiindulási anyagok miatt viszonylag olcsó a reaktorban használt üzemanyag és kisebb méretű reaktorok is építhetők, aminek köszönhetően kisebb a tőkeigény és nagy általánosságban biztonságosabb is a reaktorok. A jelenlegi becslések szerint a DPF technológiát használó reaktorok esetében az áramtermelés fajlagos költsége akár 10-szer alacsonyabb lehet a 'hagyományos' vagy más megújuló energiaforrásokat használó áramtermelő folyamatokhoz képest.

26 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr3816040298

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

molnibalage · https://militavia.blog.hu/ 2020.07.24. 09:48:01

Sajnos az ilyen áttörésekről szóló hírekkel teli a padlás, amikor az elmúlt 250 évben talán 10 olyan dolog van, amit áttörésnek lehet hívni. A többi csak annak cicomázása...

Laszlo Gabris 2020.07.24. 18:08:11

"sokkal közelebb vannak a tényleges és várhatóan nyereséges alkalmazástól", "Ez nemcsak 200-szor melegebb, mint a nap közepében mérhető hőmérséklet", "teljes áramtermelésének kb. 20%-t nyerte atomenergiából" stb. Nem csodálom, h ZöldEnergia nem adta valódi nevét a cikkhez.

Vén motoros 2020.07.24. 18:55:17

5 évenként már majdnem megvan a rák gyógyszere, évente 5x találják fel a csoda-akkumulátort, ami x-szer jobb az .... éppen aktuális (ma Li-ion) akkunál, volt már hidegfúzió is, valamint x-szer meglelték a sejtek öregedéséért felelős gént (fehérjét?), itt az örökélet, de legalábbis 600 évig, a hócipőm tele van vele.

Majd ha a nátha nem úgy lesz, hogy magától egy hét alatt múlik el, orvosi közreműködássel meg 7 nap elteltével, akkor szóljanak. Az erőművekben használható fúziós reaktor olyan távol van, mint a zsebre dugható kvantumszámítógép. Már 64 qubit-nél tartanak, ha egyszer mind a 64qubit működne. .. Szép, formatervezett masina, egy bojlerrel vérfertőzést elkövető szeszlepárló egységre hajaz.

Szóval, amikor a kvantumszámítógép irányítja majd a fúzió folyamatát a PAKS-III-ban, akkor oda fogok figyelni rá. Amúgy a ruszkik hogy állnak a TOKAMAK-kal?

Wildhunt 2020.07.24. 20:12:15

@Vén motoros: A TOKAMAK-ot most ITER-nek hívják, és jelenleg a STELLATORT próbálják beleintegrálni, attól hátha működni fog... Ennek a DPF-nek egy apró, pici, elhanyagolható hátránya van, mégpedig hogy k.va kis hatákonysággal tud csak dolgozni. Vagyis olcsó üzemanyag, könnye(bbe)n megvalósítható fúzió, olcsóbb, kisebb reaktor - és majdnem 0 kivehető energia.

Laszlo Gabris 2020.07.24. 21:19:43

A használható fordítógép is mindig csak 1-2 év kérdése. Itt ez a szlovén mondat: Alojz Voščun, predsednik Društva izgnancev Slovenije - koordinacijski odbor Petišovci-Benica Pince, ki je zastopal internirance madžarskega Sarvarja. Helyesen lefordítva azt jelenti, hogy Alojz Voščun, a Szlovén Üldözöttek Egyesülete Petišovci-Benica Pince-i koordinációs választmányának elnöke, a magyarországi sárvári internáltak képviseletében. Nézzék meg, mit művel vele a Google Fordító.

Laszlo Gabris 2020.07.24. 21:23:26

Szórakozásképpen fordíttassák le a "Éjlen a metsergéses itnegilencia!" tőmondatot angolra, aztán vissza magyarra, aztán megint angolra stb. Pillanatnyilag ez a végső változat: A tomboló rajongó él!

arthurthedent 2020.07.24. 22:12:58

@Laszlo Gabris: Ó, igen. Bár mondjuk ha fogsz tíz embert és ötször oda-vissza fordíttatod velük, akkor pont ugyanilyen marhaság lesz a vége. Jó példa erre a rengeteg magyarul megjelent cikk, amiket laikusok fordítottak angolból. Se fülük, se farkuk... :(

arthurthedent 2020.07.24. 22:18:32

"2016-ban az LPPFusion csapata komoly sikereket ért el, amikor 2,8 milliárd Celsius fokos hőmérsékletet mértek a berendezésükben"

Aha. 7–30ns-on keresztül. Hát ezt egy sima részecskegyorsító is tudja, jön egy pár tucat hidrogénatom leszaggatott elektronokkal és jól felgyorsítjuk. Milyen erőmű lesz, ami 30 nanosecundumig üzemel?! :D

Klaric 2020.07.24. 22:29:07

@Wildhunt: STELLARATOR, amúgy stimmel, az ITERbe meg nem tudnak stellaratort építeni, mert kitölti a helyet a tokamak...(én csak turbófánknak hívom magamban, míg a stellaratort bélcsavarnak...)

GyMasa 2020.07.24. 23:15:21

Én arra lennék kívéncsi, hogyha ez _TÉNYLEG_ ekkora áttőrés, akkor a cikkben is említett, többszáz milliárd USD felett rendelkező, amúgy a cikk szerint a fúziós energiáért rettentően rajongó emberek, hogyhogy nem toltak még bele milliókat?
Ha tényleg 7 millió USD-ból kifejlesztenek egy fúziós erőművet - amit én nem tartok teljesen lehetetlennek, (de) - akkor az lenne a világ legnagyobb befektetése és sorban állnának a befektetők, hogy részesedést vehessenek a tuti üzletből!
Szerintem ez is egy ilyen tipikus, befektetői pénzgereblyéző cikk lesz...

Kurt úrfi teutonordikus vezértroll · matyimentes.blog.hu 2020.07.25. 07:03:52

@arthurthedent: A redoxipotenciált a bölcsészek vörös ökör nemi erejének fordították.

Kurt úrfi teutonordikus vezértroll · matyimentes.blog.hu 2020.07.25. 07:08:00

Ez már egy 30 éves dolog. Ennek a reakciónak olyan nagy a küszöbenergiája és olyan kicsi a hatáskeresztmetszete, hogy nem lesz belőle semmi. Nem érdemes szót vesztegetni rá!

Kurt úrfi teutonordikus vezértroll · matyimentes.blog.hu 2020.07.25. 07:10:55

Ez maximum valakiknek a pénztárcáján tör át, amin keresztül kifolyik a lóvé.

Wildhunt 2020.07.25. 08:48:14

@Klaric: a kedvedért: a tokamak problémájára megoldás a stellarator plazmaszabályozó rendszere. Ha egyszer lesz hozzá számítógép.

Wildhunt 2020.07.25. 08:50:41

@Klaric: most hogy szólsz... Valamikor elgépeltem, a hülye Android meg így jegyezte meg. Szinte mindenütt így írtam azóta.

arthurthedent 2020.07.25. 10:19:16

@Kurt úrfi teutonordikus vezértroll: A bizonyítás az olvasótól balra található... (The proof is left to the reader.) Nekem ez az egyik kedvencem. :)

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.07.25. 13:08:46

@Kurt úrfi teutonordikus vezértroll:

"A redoxipotenciált a bölcsészek vörös ökör nemi erejének fordították."

Na neeee! Ez csak városi legenda lehet. Nem a mundér becsületét védem, mert én is bölcsész lennék, de ilyen hülye még bölcsészben sem létezik.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.07.25. 13:08:46

@Kurt úrfi teutonordikus vezértroll:

"A redoxipotenciált a bölcsészek vörös ökör nemi erejének fordították."

Na neeee! Ez csak városi legenda lehet. Nem a mundér becsületét védem, mert én is bölcsész lennék, de ilyen hülye még bölcsészben sem létezik.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.07.25. 13:15:06

@arthurthedent:

"A bizonyítás az olvasótól balra található... (The proof is left to the reader.) "

Ezt még nem ismertem, de tetszik.

A fordítóprogram hiába fordít akár milliónyi eltárolt mondat alapján, ha amúgy nem érti, amit fordít.

Laszlo Gabris 2020.07.25. 13:40:10

@Kovacs Nocraft Jozsefne: További remek félrefordítások:

Joint risk assessment = izületikockázat-felmérés

Regular emergency drills = rendszeres emergenciás fúrók

Timely rollout of ERP = E.R.P. kellő időben történő kigördítése

Steel fixing standards = acél rögzítőnormák

Republicans Grill IRS Chief Over Lost Emails = a republikánusok elveszett e-mailek felett sütögetik az amerikai adóhivatal főnökét

We saw her duck = fűrészeljük a nő kacsáját

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.07.25. 13:51:37

@Laszlo Gabris:

"Regular emergency drills = rendszeres emergenciás fúrók"

Én ezt inkább szabályos vészhelyzeti fúróknak ferdíteném. :DD

kvp 2020.07.25. 17:10:13

A cikkben emlitett project ott tart most, ahonnan az 50-es evekben az iter-esek elindultak. A magneses quench nem igazan egy hatekony megoldas, meg akkor sem, ha nem linearis gyorsitoban hanem az iter-ben probaljak. Mukodhet, de a termeszetes fuzio (a csillagokban) az jellemzoen gravitacios, igy nem igenyel kulso energiat. Ugyanis a plazma atommagjai a toltesuk miatt ellene hatnak az osszenyomasnak es minel magasabb a homerseklet, annal jobban ellenkeznek es annal instabilabb lesz a plazma.

Az egyik alternativa lenne e helyett az inercialis confinement, tehat ket stabil, nem osszenyomott nagyenergiaju plazmasugarat vezetunk egymasnal es hagyjuk az atommagokat termeszetes modon utkozni, majd a nem utkozott reszecskeket visszavezetjuk a rendszerbe meg egy korre, mig a fuzionalt helium magok a tomegkulonbozet miatt kisodrodnak. Erre volt egy kiserlet a Farnshworth fele fuzios rendszer, viszont a Hirsch fele elektrosztatikus megoldas eseten utban vannak az elektrodak. Ennel egy fokkal jobb Bussard fele elektrodinamikus fuzios rendszer es annak valtozatai. Az eredeti linearis rendszer igazabol csak zero gravitacioban stabil, de egy Bussard ramjet eseten a gyorsulasi gravitacio kompenzalhato a reaktor geometriajaval. Bolygofelszini aramtermelesre ott van a Bussard fele polywell reaktor, ami linearis gyorsito helyett tobb magnest hasznal a plazma korpalyan tartasara. Elmeletileg mukodokepes megoldas, de tul bonyolult a matematikaja a pontos iranyitashoz. (az ilyen reaktorok vagy leallnak vagy megszaladnak es leolvasztjak magukat vagy kisodrodik a plazama a magneses loop-bol)

Szerintem a klasszikus Farnsworth - Bussard fuzios reaktort kellene valahogy behajtogatni a foldi gravitacios terbe, lehetoleg teljesen elektrodinamikus confinement-tel. (a Bussard ramjet rendszer meghajtasi resze a VASIMR hajtomu is tisztan elektrodinamikus plazma confinement-et hasznal) Ha valakinek ismeros a technologia, akkor az azert lehet, mert ilyet hasznalnak a klasszikus Star Trek-ben is mint impuzlushajtomuvet (megnevezve Bussard-ot mint feltalalot, ennyire regi az otlet) es ujabban az Expanse sorozat hajtomuvei is ennek a klasszikus es eleg egyszeru plaza impulzus hajtomunek egy valoszinutlenul energiahatekony valtozatat hasznaljak, a felhasznalt reaktortechnologia megnevezese nelkul. Ebben az iranyban egyebkent tudtommal jelenleg csak amerikai katonai kutatasok zajlanak. Egy rokon technologia a direct drive fusion, ami mikromeretu fuzios bombakat probal letrehozni. Ha mar nem tudjuk iranyitani, akkor legyen kis meretu es nyerjunk ki annyi energiat amennyit lehet. Ennek nagymeretu valtozata volt anno a project Dedalus soran javasolt fuzios raketa vagy mostanaban a magneto-inertial fusion rocket. Ez egy Bussard reaktor es hajtomu kombinacioja lenne egyetlen nyitott ciklusos hajtomuben. (a megoldas fisszios valtozatat hasznata anno a project Rover es az uj orosz Burevestnik robotrepulogep is)

A fentiek alapjan rengeteg tenyleg mukodokepes otlet van, de stabil reaktort egy bolygo gravitacios es magneses tereben nagyon nehez letrehozni.

Wildhunt 2020.07.25. 23:36:14

@Kurt úrfi teutonordikus vezértroll: Ne zavard a beteget. Én még szeretném tőle elolvasni az atommagok mozgásának ballisztikus egyenleteit.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.07.26. 11:38:13

@kvp:

Aszta! Látom, alaposan beleástad magad a témába. Respect!