مقدمه: وعده انرژی Fusion

سیستم های راکتور Fusion مدت ها است که به عنوان "لحیل" تولید انرژی در نظر گرفته شده است (با تکرار فرایندی که خورشید را قدرت می دهد، همجوشی پتانسیل تقریبا نامحدود، ایمن و بدون کربن را ارائه می دهد، زیرا جهان سرعت انتقال آن را از مسیرهای سوخت فسیلی، انرژی همجوش از فیزیک نظری به واقعیت مهندسی حرکت می کند. سوال کلیدی است که (LT0: آخرین زیرساخت های انرژی یکپارچه شده با استفاده از آن می تواند به سرعت ترکیب آن را به تجزیه و ادغام کند.

پیشرفت در Fusion Technology

پیشرفت در تحقیقات همجوش در طول دهه گذشته به طور چشمگیری تسریع شده است، که توسط پروژه های بزرگ بین المللی مانند ITER در فرانسه و ابتکارات خصوصی مانند سیستم های مشترک Fusion و TAE فن آوری متمرکز شده است، این تلاش ها بر حل دو چالش اساسی متمرکز شده است: تصفیه یک پلاسما گرم به اندازه کافی برای حفظ واکنش های همجوشی و استخراج انرژی موثر.

کنفدراسیون مغناطیسی: توکاماکس و استلاراتور

سلول مغناطیسی همچنان رویکرد غالب است.طراحی tokamak از یک میدان مغناطیسی تووئیدی برای مهار پلاسما استفاده می کند و پیشرفت های اخیر در ابررسانه های دمای بالا (HTS) مغناطیسی مجاز به استفاده از میدان مغناطیسی بسیار قوی تر، کوچکتر و اقتصادی تر از اکماکس ها است.به عنوان مثال، SPARC، یک اختلال پیشرفته بهkaak توسط سیستم های Fusion و MIT، با هدف دستیابی به خطر تولید عمودی ثابت (به انگلیسی: X)

مفاهیم بی سابقه و نوظهور

همجوشی سلول های غیر مجاز (ICF) از لیزرها یا پرتوهای یون استفاده می کند تا یک گلوله سوخت کوچک را به فشارهای شدید و دما فشرده کند. مرکز ملی رطوبت (NIF) در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمورمور، با تولید انرژی بیشتر از مخلوط کننده به انرژی تحویل داده شده به هدف، در حالی که پیکربندی فیزیکی مایع، به عنوان یک نقطه عطف تاریخی دیگر، و سایر مفاهیم پیشرفته است.

علوم مواد و مدیریت حرارتی

یکی از چالش های مهم در حال توسعه مواد است که می تواند مقاومت در برابر بمباران شدید نوترونی و شار گرما در داخل یک راکتور همجوش. آلیاژهای پیشرفته، کامپوزیت سرامیک و پتوهای فلزی مایع آزمایش شده است، به عنوان مثال، استفاده از پتوهای لیتیوم- سرب نه تنها نوترون ها را جذب می کند، بلکه همچنین می بایست بیش از ۵۰۰ درجه سانتیگراد برای دهه های جدید تست و تجهیزات توسعه مواد تنفسی (I FusionI) زنده بمانند.

ادغام با گیاهان قدرت موجود: استراتژی ترکیبی

به جای انتظار برای نیروگاه های برق کاملاً مستقل، بسیاری از کارشناسان از یک رویکرد ادغام فاز شده حمایت می کنند. راکتورهای Fusion می توانند با راکتورهای فیبروز موجود، نیروگاه های گاز طبیعی یا ایستگاه های زغال سنگ برای ایجاد سیستم های هیبریدی جفت شوند.این استراتژی خطر مالی، اتصالات شبکه ای و زیرساخت های خنک کننده را کاهش می دهد و یک "bridge" را برای آینده ای یکپارچه فراهم می کند.

لیزر-Fusion Hybrids

در یک ترکیب فیبری، یک راکتور همجوش به عنوان یک منبع نوترونی (برای هدایت یک پتو شکافت زیر بحرانی) استفاده می شود، این طراحی می تواند زباله های هسته ای (عوامل ترانسونیک) را از راکتورهای معمولی بسوزاند یا سوخت فیبر برای گیاهان موجود تولید کند: منبع همجوشی نیاز به برق خالص ندارد - فقط نیاز به تولید یک شار نوترونی بالا دارد.این تقاضای مهندسی پایین تر در مورد مقادیر کم مصرف کننده (F) در حالی که به طور چشمگیری کاهش می یابد.

گیاهان سوخت فسیلی Fusion-Boosted شده

مفهوم ترکیبی دیگر شامل استفاده از گرما مخلوط به مایعات قبل از حرارت و یا محرک واکنش های شیمیایی پایان ترمیک در گیاهان فسیلی است.به عنوان مثال، یک راکتور همجوش می تواند گرمای دمای بالا را به یک نیروگاه چرخه گاز طبیعی ترکیب کند، بهبود بهره وری و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای موجود در هر مگاوات ساعت جایگزین، جوش می تواند برای تولید هیدروژن از طریق الکترولیز بالا یا چرخه های حرارتی، با هیدروژن موجود در این روش زغال سنگ و غیر تدریجی استفاده شود.

ادغام حرارتی و بازسازی گیاهان

یکپارچه سازی خروجی حرارتی راکتور همجوش (معمولا ۵۰۰-۶۰۰ °C برای طرح های نسل اول) با یک چرخه بخار معمولی نیاز به مبدل حرارتی دقیق و تعادل طراحی گیاهان موجود است، بخاری های تغذیه شده، توربین های بخار و متراکم کننده هایی که می توانند سازگار شوند، کلید حفظ دما و فشار پایدار در حالی که مدیریت برق پیشرفته و زیرساخت های شبکه های برق پیشرفته و برق، همچنین اجازه می دهد تا آنها را به سیستم های انتقال مجدد متصل کند.

ملاحظات فنی و عملیاتی

قابلیت و بار شبکه پس از اتمام

راکتورهای Fusion، مانند راکتورهای شکافته، برای عملیات بارگذاری پایه مناسب هستند. [۲] با این حال، پیکربندی های هیبریدی می توانند با منحرف کردن گرمای اضافی به ذخیره سازی حرارتی یا تولید هیدروژن، ایمنی ذاتی همجوشی (هیچ واکنش فرار، هیچ زباله طولانی مدت) به این معنی است که اپراتورهای می توانند بدون محدودیت های شدید فیبروجه، سیستم های کنترل سریع پلاسما، به صورت انعطاف پذیر (۱۰) انتقال انرژی با یک سیستم ذخیره سازی صحیح (۱۰ دقیقه) انتقال دهند.

ایمنی و مجوز برای گیاهان هیبریدی

یکی از بزرگترین موانع برای نصب هر دو طرف، تصویب قانونی است.[۵] مقررات هسته ای موجود برای شکافت نوشته شده است و راکتورهای همجوش نیاز به موارد ایمنی مختلف دارند.برای گیاهان هیبریدی، حضور یک پتو فیبرویک، پیچیدگی مجوز اضافی را معرفی می کند، با این حال، هسته همجوش به طور ذاتی ایمن است: از دست دادن سلول ها به سادگی پلاسما را خاموش می کند بدون اینکه بدن های بین المللی مانند (FLT) تنظیم کنند.

قابلیت های اقتصادی و هزینه های سطح انرژی

اقتصاد ادغام همجوشی بستگی به هزینه سرمایه، طول عمر و فاکتور ظرفیت.سیستم های هیبریدی می توانند هزینه های سرمایه را با به اشتراک گذاری اجزای تعادل با نیروگاه برق موجود کاهش دهند، به عنوان مثال، یک واحد همجوش 500 MWe اضافه شده به یک کارخانه زغال سنگ بازنشسته می تواند از توربین بخار، برج های خنک کننده و تعویض، کاهش سرمایه گذاری پیش بینی شده توسط 20 -30٪ عملیات عملیاتی از صرفه جویی در سطح سوخت (هزینه های شبکه) استفاده کند.

مفاهیم محیطی و سیاست

ادغام با نیروگاه های موجود می تواند به کاهش عمیق در حالی که حفظ مشاغل و امنیت انرژی، بر خلاف انرژی های متناوب، همجوشی به علاوه ذخیره سازی می تواند قدرت رادیواکتیو محکم، قابل ارسال را فراهم کند. ردپای کربن یک گیاه جوش شامل مواد ساختمانی و کنترل سه گانه است، اما نزدیک به صفر در طول عمل است، همجوشی هیچ زباله های رادیواکتیو طولانی مدت تولید نمی کند؛ مواد تنها خفیف می شوند و بازیافت شده می توانند در یک چارچوب های توسعه، و پشتیبانی از پروژه های ترکیبی، و پشتیبانی از طریق طرح های ترکیبی، و مشوق های ساده، و نرم افزار های ارائه دهند.

زمان به سمت تجارت

صنعت همجوش وارد یک "دوره مهندسی" است که در آن چندین راکتور تظاهرات در حال ساخت هستند.ITER با هدف اولین پلاسما در 2025 و قدرت یکپارچه کامل توسط 2035. شرکت های خصوصی مانند سیستم های مشترک Fusion، General Fusion و TAE فن آوری های نشان دادن گیاهان در چارچوب مشاوره 2030-2035، سیستم های ترکیبی می تواند زودتر ساخته شود، با برخی از مفاهیم هدف قرار دادن دیرین همکاری برای ساخت مواد اولیه (FI) و هماهنگ سازی مواد اولیه سیستم های تنظیم کننده مواد اولیه (مانند سیم پیچ و سیم پیچ و سیم پیچ و سیم پیچ و خمو تاب، ترکیب سیستم های تنظیم کننده، ترکیب بندی مواد اولیه، ترکیب بندی مواد اولیه تجهیزات، ترکیب بندی تجهیزات، ترکیب بندی مواد اولیه سیستم های استاندارد، ترکیب بندی مواد اولیه، ترکیب بندی مواد اولیه، ترکیب بندی مواد اولیه، ترکیب بندی مواد استاندارد، تنظیم کننده، ترکیب بندی مواد اولیه، ترکیب بندی مواد استاندارد های استاندارد های تصفیه آب و مخلوط، تنظیم کننده، تنظیم کننده، ترکیب بندی مواد اولیه، تنظیم کننده، تنظیم کننده، ترکیب بندی مواد اولیه، تنظیم کننده، تنظیم کننده، ترکیب بندی های تصفیه آب و مخلوط، تنظیم کننده، ترکیب بندی مواد اولیه سیستم های استاندارد های استاندارد های استاندارد های استاندارد بین المللی، تنظیم کننده، تنظیم کننده است.

نتیجه گیری: یک مسیر متعادل به جلو

آینده سیستم های همجوشی نه در جایگزینی ناگهانی ناوگان انرژی موجود بلکه در ادغام متفکرانه است.با اتصال سوخت نزدیک به حد حد و ایمنی ذاتی با زیرساخت نیروگاه های فعلی، ما می توانیم انتقال انرژی را تسریع کنیم در حالی که به حداقل رساندن ریسک مالی و فنی بعدی، محوری خواهد بود: تظاهرات هیبریدی کوچک مفهوم را اثبات خواهد کرد، در حالی که راکتورهای بزرگ اینچ به سرمایه گذاری جهانی متصل می شوند و یکپارچه سازی می توانند با همکاری های پایدار جهانی، یکپارچه سازی انرژی و یکپارچه سازی شوند.