Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Przed dwoma dniami odbyła się oficjalna uroczystość, podczas której zainaugurowano montaż reaktora termojądrowego, tokamaka ITER. Dziesięć lat po rozpoczęciu budowy projekt ITER wszedł w decydującą fazę. W miesiącach poprzedzających niedawną uroczystość do Francji dostarczono główne elementy tokamaka, w tym cewki toroidalne – jedna Europy i dwie z Japonii. Kilka dni przed uroczystością z Korei dotarła pierwsza część komory próżniowej.

Rozpoczynamy montaż ITER. To historyczny moment. Mija sto lat od chwili, gdy naukowcy zrozumieli, że Słońce i gwiazdy są zasilane przez fuzję jądrową, i sześć dekad od czasu, gdy w Związku Radzieckim zbudowano pierwszy tokamak. [...] Musimy jak najszybciej zastąpić paliwa kopalne [...] Posuwamy się do przodu tak szybko, jak to możliwe, mówił dyrektor generalny ITER, Bernard Bigot.

ITER ma być urządzeniem badawczym. Największym dotychczas zbudowanym tokamakiem i pierwszym, w którym uzyskany zostanie dodatni bilans energetyczny. Naukowcy od kilkudziesięciu lat pracują nad fuzją termojądrową, ale dopiero niedawno udało się uzyskać z takiej reakcji więcej energii niż w nią włożono. Dokonali tego w 2013 roku specjaliści z amerykańskiego National Ignition Facility.

Z fuzją termojądrową wiązane są olbrzymie nadzieje na uzyskanie źródła naprawdę czystej bezpiecznej energii. Różnica pomiędzy reaktorem fuzyjnym, a standardowym reaktorem atomowym polega na tym, że w reaktorze atomowym energię uzyskuje się z rozpadu ciężkich izotopów radioaktywnych. Zaś w elektrowni termojądrowej ma ona powstawać w wyniku łączenia się lekkich izotopów wodoru. Proces ten, podobny do procesów zachodzących w gwiazdach, niesie ze sobą dwie olbrzymie korzyści.

Po pierwsze w reaktorze termojądrowym nie może zajść niekontrolowana reakcja łańcuchowa, podobna do tej, jaka zaszła w Czarnobylu. Po drugie, nie powstają tam odpady radioaktywne, które trzeba by przez tysiące lat przechowywać w specjalnych bezpiecznych warunkach.

Fuzja jądrowa ma olbrzymi potencjał. Z 1 grama wodoru i trytu można teoretycznie uzyskać tyle energii, co ze spalenia 80 000 ton ropy naftowej. Deuter i tryt są łatwo dostępnymi, powszechnie występującymi na Ziemi pierwiastkami. ITAR zaś posłuży to badań i stworzenia technologii, które pozwolą na zbudowanie komercyjnych elektrowni fuzyjnych. Obecnie przewiduje się, że pierwszy zapłon ITER nastąpi w 2025 roku, a 10 lat później rozpoczną się regularne prace z kontrolowaną syntezą termojądrową.

Obecnie przewiduje się, że pierwsze komercyjne elektrownie termojądrowe powstaną w latach 50. obecnego wieku.

Uczestnikami projektu ITER są Unia Europejska, Chiny, Indie, Japonia, Korea Południowa, Rosja i Stany Zjednoczone. UE pokrywa 45,4% kosztów projektu, a pozostałe koszty są po równo (po 9,1%) podzielone pomiędzy resztę członków.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Obecnie przewiduje się, że pierwsze komercyjne elektrownie termojądrowe powstaną w latach 50. obecnego wieku.

uu to na styk. Pare milionów ludzi przez katastrofe klimatyczną już zdazy umrzeć, ale być może uda się uratować cywilizację. Zobaczymy. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

kontrolowana synteza to największa porażka fizyków i techników na przełomie wieków. Pytanie: nie chcą czy nie mogą. Ale raczej nie mogą

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Koreańskie „sztuczne słońce” ustanowiło nowy rekord utrzymując przez 20 sekund plazmę o temperaturze jonów przekraczającej 100 milionów stopni Celsjusza. Tym samym specjaliści z Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) we współpracy z kolegami z Uniwerystetu Narodowego w Seulu oraz amerykańskiego Columbia University dwukrotnie poprawili swój ubiegłoroczny rekord, kiedy to plazma o takiej temperaturze została utrzymana przez 8 sekund.
      W Korei dokonuje się więc szybki postęp. Dość wspomnieć, że pierwszą plazmę o temperaturze jonów 100 milionów stopni uzyskano w 2018 roku i wówczas utrzymano ją przez 1,5 sekundy.
      Obecnie istnieje kilka reaktorów fuzyjnych, w których możan uzyskać plazmę o temperaturze co najmniej 100 milionów stopni Celsjusza, jednak nikomu nie udało się utrzymać jej przez 10 sekund lub dłużej. Przed miesiącem dokonali tego Koreańczycy i Amerykanie pracujący przy KSTAR.
      "Technologie potrzebne do długotrwałego utrzymania plazmy o temperaturze 100 milionów stopni są kluczowymi technologiami potrzebnymi do produkcji energii z reakcji termojądrowej. Sukces KSTAR to ważny punkt zwrotny w staraniach o stworzenie technologii pozwalających na długie utrzymanie plazmy. To krytyczna częć komercyjnych reaktorów fuzyjnych przyszłości", mówi Si-Woo Yoon, dyrektor KSTAR Research Center.
      Koreańskie centrum współpracuje m.in. z ITER i prowadzi wiele badań związanych z energią termojądrową. Celem KSTAR jest opracowanie technologii, która do roku 2025 pozwoli na utrzymanie przez 300 sekund plazmy o temperaturze jonów ponad 100 milionów stopni Celsjusza.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ukraina stara się, by Czarnobyl został ogłoszony miejscem Światowego Dziedzictwa UNESCO. Oficjalna propozycja, by część strefy Czarnobylskiej (Strefa Wykluczenia wokół Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej) stała się światowym dziedzictwem ma pojawić się w marcu. UNESCO zapewne nie podejmie decyzji przed rokiem 2023.
      Zgodnie z obowiązującymi zasadami miano Światowego Dziedzictwa może otrzymać miejsce, które cechuje się „wybitnymi uniwersalnymi wartościami” i spełnia co najmniej jeden z 10 innych warunków, takich jak „reprezentowanie mistrzowskiego dzieła ludzkiego geniuszu”, „noszenie unikatowego lub co najmniej wyjątkowego świadectwa [...] cywilizacji, która zniknęła” czy też „bycie wyjątkowym przykładem budynku, architektury, technologii lub krajobrazu stanowiącym znaczący etap w historii człowieka”.
      Władze Ukrainy mówią, że uznanie zony za Światowe Dziedzictwo zarówno pobudzi turystykę jak i pomoże ją regulować. W ubiegłym roku Czarnobyl odwiedziła rekordowa liczba 124 000 turystów. Ten wzrost miał częściowo związek z popularnym mini-serialem „Czarnobyl” HBO.
      Poziom promieniowania wokół Czarnobyla jest na tyle duży, że ludzie będą mogli mieszkać tam bezpiecznie dopiero za 24 000 lat. Organizatorzy wycieczek zapewniają jednak, że krótki pobyt tam jest bezpieczny, a podczas wizyty turyści przyjmują mniejszą dawką promieniowania niż w czasie prześwietlenia klatki piersiowej.
      Przedsiębiorstwa korzystające z ruchu turystycznego mają też nadzieję, że pozytywna decyzja UNESCO skłoni władze do wyremontowania opuszczonej infrastruktury.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W jednym z holenderskich browarów testowana jest właśnie niezwykła instalacja grzewcza, która nie emituje dwutlenku węgla do atmosfery. Wszystko dzięki temu, że zamiast węgla spalane jest w niej... żelazo.
      Próba podpalenie kawałka żelaza to karkołomne przedsięwzięcie, którego koszty nie są warte potencjalnych zysków. Jednak inaczej ma się sprawa z drobno sproszkowanym żelazem. Ono, po wymieszaniu z powietrzem, jest wysoce palne. Gdy spala się taką mieszaninę, dochodzi do utleniania żelaza. Gdy spalamy węgiel produktem utleniania tego pierwiastka jest szkodliwy dla atmosfery dwutlenek węgla. Gdy zaś spalamy żelazo, produktem utleniania jest Fe203, czyli.. rdza. Bardzo interesującą cechą rdzy jest fakt, że to ciało stałe, które bardzo łatwo odzyskać po procesie spalania. W ten oto sposób spalając drobno sproszkowane żelazo otrzymujemy jedyny odpad – rdzę – który bardzo łatwo się wychwytuje.
      Gęstość energetyczna żelaza wynosi 11,3 kWh/L czyli jest lepsza niż gęstość energetyczna benzyny. Znacznie gorzej ma się sprawa z energią właściwą. Ta wynosi jedynie 1,4 kWh/kg. To oznacza, że na określoną ilość energii żelazny proszek zajmuje nieco mniej miejsca niż benzyna, ale jest on niemal 10-krotnie cięższy. Sproszkowane żelazo nie przyda się więc do zasilania samochodów czy domów. Jedak może okazać się świetnym rozwiązaniem dla przemysłu.
      W przypadku wielu procesów przemysłowych energia elektryczna, którą możemy pozyskiwać m.in. z czystych źródeł, nie jest w stanie zapewnić odpowiedniego rodzaju energii cieplnej. Dlatego też naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego z Eindhoven od lat pracują nad wykorzystaniem żelaza w roli czystego paliwa. W ubiegłym miesiącu w jednym z browarów uruchomili testową instalację, w której spalane jest sproszkowane żelazo.
      Powstała w procesie spalania rdza może być ponownie wykorzystywana. Żelazo jest traktowane jak rodzaj akumulatora. Spalanie go rozładowuje, zamieniając żelazo w Fe203. Aby je ponownie załadować należy pozbawić ten związek tlenu, odzyskując żelazo, które można ponownie spalić.
      Żeby jednak cały proces był bezemisyjny, również odzyskiwanie żelaza powinno takie być. Dlatego też holenderscy naukowcy testują obecnie trzy sposoby na jego odzyskanie. Jeden z nich polega na przetransportowaniu rdzy taśmociągiem do pieca, gdzie w temperaturze 800–1000 stopni dodawany jest wodór. Tlenek żelaza zamienia się w żelazo, wodór zaś łączy z tlenem dając wodę. Minusem tej metody jest ponowne stapiania się sproszkowanego żelaza w jedną warstwę, którą należy zmielić. W drugiej metodzie wykorzystywany jest standardowy reaktor fluidalny. Również dodawany jest wodór, jednak cały proces odbywa się w temperaturze 600 stopni Celsjusza. Dzięki temu żelazo pozostaje w formie sproszkowanej, jednak jego odzyskiwanie trwa dłużej. Trzecia i ostatnia metoda polega na wdmuchiwaniu tlenku żelaza i wodoru do komory reaktora, w której panuje temperatura 1100–1400 stopni. Dzięki wdmuchiwaniu żelazo pozostaje w formie sproszkowanej. To może być najlepsza z trzech wymienionych technologii, jest jednak nowa, więc najpierw trzeba udowodnić, że działa.
      Oczywiście zarówno do wyprodukowania wodoru czy uzyskania odpowiedniej temperatury w reaktorze/piecu potrzebna jest energia. Jednak może być to energia elektryczna uzyskana z czystych źródeł.
      Można się zastanowić, dlaczego zamiast żelaza nie spalać po prostu wodoru. Problem w tym, że wodór jest bardzo trudny i niebezpieczny w transporcie. Jego przechowywanie również nie jest łatwe, wymaga wysokich ciśnień i niskich temperatur. Sproszkowane żelazo może być łatwo i długo przechowywane i bardzo łatwo jest je przewozić z olbrzymich ilościach np. koleją.
      Sproszkowane żelazo może więc w przyszłości zastąpić węgiel w wielu procesach przemysłowych. Będzie to wymagało przerobienia obecnych instalacji do spalania węgla na takie do spalania żelaza. Holenderscy naukowcy badają też, czy sproszkowane żelazo może posłużyć jako paliwo dla masowców, wielkich statków będących dużym źródłem emisji węgla z paliw kopalnych.
      Profesor Philip de Goey z Uniwersytetu Technologicznego w Eindhoven mówi, że ma nadzieję, iż w ciągu najbliższych 4 lat powstanie pierwsza 10-megawatowa instalacja przemysłowa do spalania sproszkowanego żelaza, a w ciągu 10 lat pierwsza elektrownia węglowa zostanie przerobiona na elektrownię na żelazo.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jackson Oswalt jest oficjalnie – czego dowodzi wpis do Księgi rekordów Guinnessa 2021 – najmłodszą osobą w historii, która przeprowadziła fuzję jądrową. Mieszkaniec Memphis w stanie Tennessee dokonał tego na kilka godzin przed swoimi... 13. urodzinami.
      Osiągnięcie nastolatka zostało zweryfikowane przez Fusor.net, The Open Source Fusor Research Consortium oraz Richarda Hulla, który zajmuje się fuzją jądrową i prowadzi listę naukowców-amatorów, którzy przeprowadzili fuzję jądrową w domu.
      Jackson zainteresował się fuzją w wieku 12 lat, gdy przeczytał o niej w internecie. Zainteresowała go też postać Taylora Wilsona, samouka w dziedzinie fizyki jądrowej, który przeprowadził fuzję w wieku 14 lat. W końcu nastolatek postanowił samodzielnie zbudować fuzor. Samodzielnie zaprojektował i zbudował odpowiednie urządzenie, fuzor, i połączył w nim dwa atomy deuteru.
      Młody człowiek przyznaje, że czasami ogarniało go zwątpienie, a rodzina i przyjaciele nie do końca rozumieli, co robi i jak planuje przeprowadzić syntezę jądrowa w domu. W końcu jednak się udało i wydane na fuzor 10 000 dolarów nie poszło na marne. Dnia 19 stycznia 2018 roku na kilka godzin przed swoimi 13 urodzinami Oswalt wykorzystał napięcie 50 000 woltów i połączył dwa atomy deuteru. Kolejne miesiące zajęło mu sprawdzanie wszystkiego i potwierdzanie swojego osiągnięcia. Musiał czekać kolejne miesiące, zanim wyniki jego pracy zostały niezależnie zweryfikowane.
      Obecnie Jackson ma 15 lat i – jak sam przyznaje – nie ma już tyle czasu co kiedyś. Rozgląda się jednak za kolejnym ambitnym celem naukowym do osiągnięcia.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) zatwierdziła projekt małego reaktora modułowego (SMR) firmy NuScale Power. To wielka chwila nie tylko dla NuScale, ale dla całego amerykańskiego sektora energetyki jądrowej, mówi dyrektor wykonawczy NuScale John Hopkins.
      Zwolennicy SMR od dawna mówią, że mogą stać się one realną alternatywą dla wielkich kosztownych elektrowni atomowych. Tym bardziej w czasach, gdy amerykańska energetyka jądrowa przeżywa kryzys spowodowany konkurencją ze strony gazu oraz energetyki odnawialnej.
      Zatwierdzenie projektu oraz związany z tym finalny raport oceny bezpieczeństwa (FSER) nie oznacza jeszcze, że NuScale może rozpocząć budowę małych reaktorów. Jednak pozwala to przedsiębiorstwom produkującym energię na składanie do NRC wniosków o pozwolenie na budowę i uruchomienie reaktora wykonanego według projektu NuScale. Co prawda USA pozostają największym na świecie producentem energii elektrycznej z elektrowni atomowych, jednak nowe reaktory powstałe po 1990 można policzyć na palcach jednej ręki. Obecnie trwa budowa 2 nowych reaktorów, budowę 2 innych wstrzymano. Jednocześnie na terenie USA są obecnie 23 wyłączone reaktory podlegające nadzorowi NRC, które znajdują się na różnych etapach likwidacji. W tej sytuacji pojawienie się małych reaktorów modułowych może ożywić ten rynek.
      NuScale rozwijało swój projekt dzięki pomocy Departamentu Energii, który sfinansował prace kwotą niemal 300 milionów USD. Reaktor ma moc 50 MW. To znacznie mniej niż obecnie stosowane duże reaktory, których może przekraczać 1000 MW. Reaktory NuScale można łączyć w grupy do 12 sztuk, co pozwala na osiągnięcie mocy do 600 MW, a to wystarczy do zasilenia miasta średniej wielkości. Ponadto sama NRC spodziewa się, że w roku 2022 NuScale poprosi o zatwierdzenie projektu 60-megawatowego reaktora.
      Przemysł jądrowy mówi, że SMR można budować szybciej i taniej niż standardowe reaktory. Główną zaletą małych reaktorów modułowych jest fakt, że można jest produkować w fabrykach i dostarczać na miejsce przeznaczenia. Standardowe reaktory budowane są na miejscu. Rozwiązanie takie jest bardziej elastyczne, gdyż odbiorca może zamawiać i łączyć ze sobą różną liczbę takich jednostek, w zależności od lokalnego zapotrzebowania.
      Zwolennicy SMR mówią, że to najlepsza możliwość szybkiego zbudowania infrastruktury potrzebnej do produkcji dużej ilości bezemisyjnej energii. Jej przeciwnicy zauważają, że wciąż pozostaje nierozwiązany problem radzenia sobie z odpadami, ponadto każda technologia wykorzystania energii jądrowej jest droga, a jej wdrożenie wymaga dużo czasu w porównaniu z energetyką odnawialną.
      NuScale wierzy jednak, że uda się jej uniknąć drożyzny i wieloletnich opóźnień, czyli problemów trapiących sektor tradycyjnej energetyki atomowej. Diana Hughes, wiceprezes firmy ds. marketingu twierdzi, że w latach 2023–2042 uda się sprzedać od 574 do 1682 SMR. Sprzedaż niemal 1700 reaktorów oznaczałaby, że uzyskiwano by z nich 80 GW, a to już blisko do obecnych 98 GW wytwarzanych przez amerykańską energetykę jądrową.
      Firma NuScale podpisała już umowy o możliwym rozpoczęciu współpracy z wieloma potencjalnymi partnerami z USA i zagranicy. Pierwszym projektem, który ma zostać zrealizowany jest umowa z Utah Associated Municipal Power Systems (UAMPS), organizacją, która dostarcza energię do niewielkich operatorów w kilku stanach. Pierwszy reaktor ma trafić do UAMPS w 2027, które realizuje zlecenie Idaho National Laboratory. Reaktor ma rozpocząć pracę w 2029 roku. Z kolei do roku 2030 ma zostać uruchomionych 11 połączonych ze sobą reaktorów, które będą wchodziły w skład 720-megawatowego projektu. Część energii z nich będzie kupował Departament Energii, reszta trafi do komercyjnych klientów UAMPS. Niektóre samorządy terytorialne, w obawie o wysokie koszty, wycofały się z tego projektu.
      Eksperci wyrażają powątpiewanie odnośnie bezpieczeństwa i kosztów NuScale SMR. Jednym z takich krytyków jest profesor M. V. Ramana, ekspert ds. energetyki atomowej z University of British Columbia. To, co oni planują jest ryzykowne i kosztowne, mówi uczony. Zauważa, że w ciągu ostatnich 5 lat szacunkowe koszty projektu realizowanego przez UAMPS wzrosły z około 3 do ponad 6 miliardów USD. Przypomina też, że początkowe plany NuScale mówiły, iż pierwszy SMR rozpocznie pracę w 2016 roku. Już w tej chwili wiemy, że opóźnienie przekroczy dekadę. Dobrze oddaje to problemy, z jakimi boryka się energetyka jądrowa. Ramana mówi, że cena energii produkowanej przez SMR może być dla konsumentów znacznie wyższa niż energii ze Słońca, wiatru czy innych źródeł odnawialnych.
      Pozostają też kwestie bezpieczeństwa. Jak przypomina Edwin Lyman z Union of Concerned Scientist, NuScale złożyło raport o bezpieczeństwie mimo zastrzeżeń wnoszonych zarówno przez ekspertów NRC jak i zewnętrznej komisji doradczej. W lipcu 2020 roku Shanlai Lu z NRC złożył raport, w którym opisywał problem znany jako rozcieńczenie boru, co może spowodować problemy z paliwem i doprowadzić do pojawienia się niebezpiecznej sytuacji. W jej wyniku, nawet jeśli zabezpieczenia zadziałają i reaktor zostanie wyłączony, reakcja może samodzielnie się rozpocząć i dojdzie do niebezpiecznego wzrostu mocy. W innym raporcie NRC’s Advisory Committee on Reactor Safeguards wspomina o innych ryzykach, ale rekomenduje NRC wydanie dokumentu o bezpieczeństwie. NRC zastrzega jednak, że te nierozwiązane kwestie będą podlegały ocenie na etapie wydawania zgody na budowę reaktorów w konkretnych miejscach. Pani Hughes zapewnia, że NRC i NuScale przyjrzały się problemowi rozcieńczania boru i uznały, iż projekt reaktora jest bezpieczny.
      NRC ponownie przyjrzy się projektowi, gdy NuScale złoży wniosek o zatwierdzenie 60-megawatowego reaktora.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...