אנרגיה פיוז'ן כבר מוחזקת כמקור אנרגיה טרנספורמטיבי, המציעה את ההבטחה של כמעט ללא הגבלת כוח, כוח נקי מאספקת דלק שופע. במשך עשרות שנים, הגישה הדומיננטית להשגת היתוך מבוקר על כדור הארץ הייתה מוגבלת מגנטית, באמצעות שדות מגנטיים חזקים למלכודת ודחוסים פלזמה מחומם למאות מיליוני מעלות צלזיוס.

יסודות של סודיות מגנטית

בליבתו, היתוך מגנטי מבוסס על העיקרון כי חלקיקים טעונים - כגון השדים והאלקטרונים פלזמה היתוך - לעקוב אחר שבילים הלילית לאורך קווי שדה מגנטיים.על ידי עיצוב שדות אלה לתוך טורואיד סגור (בצורת דונאטית) גיאומטריה, פלזמה יכול להיות מוחזקת מקירות חומרים ומחמם לטמפרטורות גבוהות יותר מ -100 מיליון מעלות צלזיוס, שבו איזוטופס מימן יכול להתגבר על אלקטרוסטטיאוסטרציה יקרה על ידי מגנטית ובודדת גבוהה ביותר על ידי מגנטית מגנטית גבוהה יותר, אשר נשלטת מגנטית גבוהה יותר, אשר נשלטת גבוהה יותר, אשר נשלטת לחלוטין על ידי מגנטית גבוהה יותר על ידי מגנטית לחלוטין על ידי מגנטית מגנטית מגנטית גבוהה יותר, 000 זרם מגנטית חזקה יותר, 000 מגנטית חזקה, 000 זרם מגנטית חזק, 000 זרם מגנטית חזקה, 000 רחב יותר, 000 מגנטית, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 קמולה, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 C, 000 רחב יותר, 000 רחב יותר, 000 קמול מגנטי

גם טוקאמקים וגם ממריצים השיגו אבני דרך מרשימים - טוקמקים יצרו כוח היתוך בטווח של 16MW (JET) ו 500 MW (TFTR), בעוד הממריץ Wendelstein 7-X בגרמניה הראה תקופות של פלזמה יציבות של כמה שניות.

מדוע לחפש חלופות?גבולות עיצובים

טוקמק, למרות הביצועים המובילים שלהם, להתמודד עם כמה אתגרים מהותיים.הזרם פלזמה המספק שדה ההתנצלות הוא נושא לשיבושים - הפסדים פתאומיים של מגבלות שעלולות לפגוע ברכיבי כור.לתחזק כי הנוכחי דורש גם סונואיד מרכזי מסיבי או מערכות אחרות של כונן נוכחי, הוספת מורכבות והגבלת פעולת פלסמה יציבה.בנוסף, הגודל והעלות של כוח מבוסס טוקמק הם עצומים: ITER 830 מיליארד דולר, תחת נפח של ייצור בינלאומי, כלומר, 830 מיליארד דולר, כמו כן, יהיה מעל לנפח של 20 מיליארד דולר, כלומר, כלומר, כלומר, מחיר של 20 מיליארד דולר, כלומר, תחת נפח של אנרגיה, 000 דולר, 000 דולר, תחת נפח של 20 מיליארד דולר, 000 דולר, 000 דולר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, מחיר של אנרגיה מבוסס על בסיס של כוח מבוסס על בסיס 20 מיליארד דולר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, תחת נפח של אנרגיה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, יהיה גבוה יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

סטלארטורים נמנעים מהבעיה הנוכחית, אך דורשים סלילים מדויקים באופן יוצא דופן, מה שהופך אותם קשים ויקרים לבנות. ⁇ 7-X לקח כמעט שני עשורים לתכנון ולבניה, ודרג עד לגודל של כור כורים ידרוש אפילו יותר הנדסה מורכבת.

מגבלות אלה הניעו את החיפוש אחר מושגים מגנטיים חלופיים שניתן לבנות קטנים יותר, פשוטים יותר, וכלכליים יותר – מיקוד הגישות המתעוררות המתוארות להלן.

המונחים: Alternative Harmoninement Concepts

בעשור האחרון, כמה שיטות חלופיות של הגבלת זמן עברו מהסקרנות התיאורטית לפיתוח ניסיוני פעיל.שלוש משפחות בולטות הן מכשירי מראה מגנטיים, תצורה של שדה (FRCs), ונטואידים קומפקטיים.כל אחת לוקחת גישה ייחודית המכילה פלזמה, במטרה משותפת להשיג אנרגיה היתוך מעשי ללא ראש של חומרים מסורתיים בקנה מידה גדול.

מכשירים מגנטיים Mirror

מראות מגנטיים משתמשים בגיאומטריה פשוטה צייליאנית שבה כוח השדה המגנטי עולה בשני הקצוות, המשקפת חלקיקים פלזמה לכודים בחזרה לאזור המרכזי.המראה הקלאסי, עם זאת, סבל מהפסדים חלקיקים מהירים במהלך הקצוות עקב התנגשות וסיכויים, המוביל לזמן מוגבל, חידושים אחרונים עברו לתחייה את הרעיון.

בארצות הברית, חברה פרטית (FLT:0) מיריאור פיוז'ר פינצ'ר (PLT) 1 מפתחת מושג כורים רב-דמיר, המשתמש בסדרה של מראות מגנטיים כדי להרחיב את אזור המגבלות ולהקטין את ההפסדים ציריים.הגישה שלהם מנצלת מכשירים בעלי טמפרטורה גבוהה שהופכים מגנטים לגידול קומפקטי יותר.

אתגרים נשארים: שליטה בהפסדים על פני מראות ושמירה על יציבות MHD (magnetohydroדינמית) במכשיר ליניארי.ניסויים ב-GDT הוכיחו שיפור המגבלות עם פרמטרים פלזמה מסוימים, ומחקר נוסף מתמקד בסקאלה לאורכו של אורך הדופק ארוך יותר ודנות גבוהות יותר.

סודיות (FRCs)

תצורה קומפקטית, פלסמות מוארכות שיש להן מעט או לא שדה מגנטי טורואיד, להסתמך במקום על שדה התנצלות מאורגן עצמי.הפלסמה היא טבעי diaמגנטי, יצירת היטב מגנטית משלו מבודדת אותו מהשדה החיצוני.FRCs מציעים כמה יתרונות פוטנציאליים על מנת לקמאקים: הם יציבים מטבעם במשטרים מסוימים, יש גבוהה מאוד (לאפשר לחץ מגנטי לעתים קרובות על פני כדור הארץ) על פני לחץ חשמלי מתקדם.

הנהג הפרטי המוביל למחקר FRC הוא FLT:0TAE TechnologiesFelople:1, אשר בנה סדרה של מכשירים ניסיוניים גדולים יותר ויותר: C-2U, C-2W (נקרא גם נורמן), וכעת מכונת הדור השישי בפיתוח.E משתמשת בזריקת דלק נייטרלית כדי לחמם ולקיים את ה- FRC, והם הפגינו טמפרטורות גבוהות (מעל 10 מיליון) ו- C.

מלבד TAE, כמה קבוצות באוניברסיטה (למשל, אוניברסיטת וושינגטון, פרינסטון פלאסמה מעבדה) לומדות יציבות FRC, היווצרות וטכניקות תרגום.העדר של סלילים עתירי שדה גבוהה הופך את הניסויים FRC פשוט וזול יותר לבנות ולהיסר. עם זאת, שמירה על המבנה המגנטי של פלזמה למשך שניות הדרושות לכור נשאר מפתח טכני רצף מתקדם לאחרונה.

קומפקטי טוראיד: Spheromaks ו Spherical Tokamaks

המונח "מינוי לירואיד" מתייחס בדרך כלל ל-spheromaks - תצורת פלזמה שכמעט מפוצלת ומייצרת שדות מגנטיים משלהם.בניגוד ל-kamaks, spheromaks אינם דורשים סלילים חיצוניים של שדה טורואיד; הפלסמה עצמה מייצרת את המבנה המגנטי המפוקח.זה הופכת את sphermks באופן מכני ופשוט באופן פוטנציאלי לנמוך (Creicupiced) ב-ofexicremecremecreicr) ה-Squaremecremecremecuptomed) ה- 300 (S) של ה-Squaremecremecremecremecremecremecremcremecremecremecremecremecremcremecremcremcremecremecretod) ב-Cross) ל-Crosd) ב-Crosd) ל-Crosd) ל- 300 (Squaremecremecremecremecremecremecreto- 300 (Squaremec

עבודה חדשה מתמקדת בשיפור יעילות הנהיגה הנוכחית והרחבת זמן ההסרה של חוקרים מאוניברסיטת טוקיו בנו את מכשיר CT-1 ללמוד היווצרות spheromak על ידי הזרקת הלילית קואקסיאלית, בעוד PFRC של פרינסטון (הסטוסטרון שדה רינגורינג) חוקר וריגולציה שניתן להשתמש בו עבור כורים קומפקטיים.

קרוב מאוד הם tokamaks spherical (למשל, ה- MAST לשדרג במרכז Culham של בריטניה עבור Fusion Energy, ואת NSTX-U בפרינסטון) בעוד לא רק "חיצוני" באותה קטגוריה, spherical tokamaks הם הרבה יותר קומפקטי מאשר tokamaks קונבנציונלי, עם יחס נמוך (יחס רדיקלי) כי משפר את היציבות של קומפקטית ל-Fic לדוגמה, הוא החל את ה-Ficiald טכניקות.

למרות הפוטנציאל שלהם, טורוטינים קומפקטיים עדיין לא הפגינו מספיק זמן עבור היתוך מתמשך.האתגר שוכן חימום פלזמה לטמפרטורות תרמו-גרעיניות תוך שמירה על המבנה המגנטי המארגן העצמי.

ניתוח השוואתי של גישות חלופיות להגדרה

כדי להעריך את הכדאיות של מושגים מתעוררים אלה, מומלץ להשוות אותם לקריטריונים כגון ביצועי הגבלת פעילות, פשטות הנדסית, סיכון לפיתוח ופוטנציאל של רווח באנרגיה נטו.השולחן הבא מסכם היבטים מרכזיים (הנוכחים בהסתברות לקראיות SEO).

(FLT:0 Magnetic MirrorsssFLT:1 מציע גיאומטריה ליניארית שמקלת תחזוקה וטריסטויום הרבייה, אבל הם סובלים מהפסדים סופיים הדורשים אסטרטגיות מורכבות (מרן-דמי, טנדם) כדי להפחית את זמני המגבלות שלהם הם כעת פקודות של גודל מתחת למה שנדרש, אבל התיאוריה מציעה שהם עשויים להגיע Q>1 עם רשתות מתקדמות לפיתוח הוא בינוני, ופרקטיקן של מתקנים קיימים בעולם.

(FLT:0) תצורה הפוכה של תצורה של תצורה של תצורה של תצורה מגנטית:0 (Field-reversed תצורה של תצורה של תצורה של תצורה של תצורה של תצורה של תצורה של כל תוכנית מוגבלת מגנטית, אך הצורך בהזרקה ניטארית של דבורים ויציבות מוסיף מורכבות.ה הגישה FRC היא רדיפה באופן פעיל על ידי חברות פרטיות, מה שמצביע על מחסום נמוך יותר לניצול מסחרי, בשל תנאי סיכון בינוניים, כי הוא צורך ארוך יותר, כיבוי קיבולת.

(FLT:0)Compact toroids (spheromaks)FLT) הם מכניים הפשוטים ביותר, ללא סלילים חיצוניים של טורואיד ולא טור מרכזי.פשטות זו עלולה להפחית באופן דרמטי את עלויות הכור ואת זמן הבנייה.עם זאת, spheromaks השיגו עד כה טמפרטורות נמוכות יותר וזמני הגבלה, ואת הפיזיקה של פלזמות מכוננות-ממות הוא פחות בוגר, אך הסיכון הגדול ביותר הוא פחות.

אף אחת מהחלפות הללו עדיין לא הפגינה פלזמה בוערת – אבן דרך זו נותרה התחום של טוקמאקים (ואולי ממריצים בעשור הבא) אך המושגים החלופיים עשויים לקפצ עיצובים קונבנציונליים על ידי מיקוד מכשירים קטנים וזולים יותר שניתן לבנות ולבחנו במהירות רבה יותר, מה שמאפשר מחיאות מהירות יותר ולמידה.

אתגרים והדרך

כל המושגים המגנטיים המתעוררים עומדים בפני מכשולים משותפים: השגת פלזמה יציבה, quiescent בטמפרטורות גבוהות של היתוך ומדיקות; קיום מצב זה עבור תקופות של הגבלת אנרגיה רבות; ופיתוח חומרים ורכיבים מעשיים שיכולים לעמוד בתנאי החום העז וערפילית (אם באמצעות דלק דה-טריום) עבור עיצובים שמטרתם למחזורי דלק מתקדמים (למשל, 1B1 מיליארד דולר), אפילו יותר, 1D2 מיליארד, לעומת זאת, 000).

אתגר קריטי נוסף הוא קנה מידה. ניסויים עכשוויים רבים הם בגודל טבלה; תרגום תוצאות לפלסמות בקנה מידה כורים עם כרכים מאות פעמים גדול יותר הוא לא-טריוויאלי, יציבות ופיסיקה תחבורה יכול להשתנות באופן דרמטי עם גודל, ואת העלות של בניית מכשיר חדש גדול (אפילו spheromak פשוט יחסית) רץ לתוך מאות מיליוני דולרים.

למרות המכשולים הללו, התחום חווה זרם חסר תקדים של השקעות פרטיות.חברות כמו TAE, הגנרל פיוז'ן (היתוך יעד מבוזר), אנרגיה ההליונית (התצורה המוזנחת של שדות עם דחיסה מומסת), ואחרים גייסו מיליארדי דולרים כדי לרדוף אחר החזון שלהם, מעבדות במימון ממשלתי ממשיכות לחקור מושגים חדשניים - למשל, FLT:0.com.

שיתוף פעולה בינלאומי הוא גם חיזוק.סוכנות האנרגיה האטומית הבינלאומית (IAEA) מארגן פרויקטים מחקריים מתואמים על מושגים חלופיים, ואת קונסורציום EUROfusion של האיחוד האירופי כולל עבודה על שני ממריצים ותכניות לצמצום חדשניות.

מסקנה

המרדף אחר שיטות ייצוב מגנטיות חלופיות מסמן עידן דינמי ומלא תקווה במחקר ההיתוך.על ידי שבירת חופשי מצורות טורדניות של טוקמקים ומריצים, מדענים ומהנדסים חוקרים קבוצה מגוונת של אדריכלות מגנטית - מכשירי מראה, תצורה של תצורה מאוגדת שדה, קומפקטיות קומפקטיות, ואחרים, כל גישה מביאה את החוזקות והחולשות שלה, אבל יחד הם מרחיבים את הכלי הזמין לניסויים גלובליים, בעוד שעדיין לא יתפתחו, אולי, אך ורק כדי לשנות את הביצועים המהירים של כדור הארץ, אולי, אך ורק אז, אולי, אולי, אך ורק אז, הם יכולים לגרום לקצב, אם כי הם יכולים לגרום לקצב של חומר מרכזי, אם הם יכולים לגרום לקצב של ביצועים מתקדמים, אך ורק לקצב של חומר מרכזי, אך ורק לקצב של חומר מרכזי, אך ורק לקצב, אם כי הם יכולים לגרום לקצב של חומר מרכזי, אך ורק לקצב של חומר זה יכול להיות, אך ורק לקצב מהיר, עם ביצועים, אם כי הוא, אם כי הוא, אם כי הוא עשוי להיות, אם כי הוא, אם כי הוא עשוי להפוך את הביצועים של חומר זה, אם כי הוא עשוי להיות, אם הוא עשוי להיות בעל השפעה חיצונית, אך ורק לקצב של