Lockheed Martins Kernfusionsprogramm | Wissenschaft 2020

Anonim

Das ehrgeizige Projekt von Lockheed Martin, einen kompakten Kernfusionsreaktor (CFR, Compact Fusion Reactor) zur Erzeugung sauberer und praktisch unbegrenzter Energie zu entwickeln, steht kurz vor einer zweiten entscheidenden Phase: dem Bau, der vom Skunk Works Team in Palmdale begonnen wurde ( California), ein leistungsstärkerer Testreaktor als der aktuelle Prototyp. Dies erklärte der Direktor des Teams, Jeff Babione, der unterstrich, dass "der Weg, dem wir bisher folgten, der richtige ist".

Lockheed Martin: Der kompakte Kernfusionsreaktor Der kleine Fusionsreaktor von Lockheed Martin, der CFR T4. | Lockheed Martin

Anders als in den weltweit in Betrieb befindlichen Kernkraftwerken, die die Spaltung zur Energieerzeugung nutzen (der physikalisch-nukleare Prozess, bei dem der Atomkern eines schweren chemischen Elements in leichtere Kerne zerlegt wird), zielt die Kernfusion darauf ab Energie aus der Fusion (genau) leichter Elemente (Wasserstoff, Deuterium, Tritium) in einem Prozess zu erzeugen, der, wenn er voll funktionsfähig ist, im Vergleich zur nuklearen Tradition nur geringe Umweltauswirkungen hat - weil er keine langlebigen radioaktiven Abfälle enthält (wie stattdessen die Spaltung).

Kernkraft, Kernfusion, Wasserstoff, Prozess, Fusionsreaktor Die riesige Baustelle von ITER in Frankreich. |

Zahlreiche Nationen der Erde arbeiten an der Fusion, auch mit Pharaonenprojekten wie ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, Frankreich) und NIF (National Ignition Facility, USA): beides Projekte, die eigentlich "internationale Konsortien" von Wissenschaftlern, Technologien und Investoren sind, an denen sich die verschiedenen Länder im Rahmen der Entwicklung von ITER häufig mit der Erforschung und Erprobung von Teilen des Gesamtprojekts beteiligen, wie im Fall von Italien und Japan mit dem Versuchsreaktor JT-60SA (Japan Torus-60).

JT-60SA, Kernenergie, Kernfusion Diagramm des japanischen Versuchsreaktors JT-60SA, zu dessen Test ENEA beigetragen hat: In der Mitte (dem rosa Bereich), dem mittleren Abschnitt des Reaktors, der Ringkern, in dem das Plasma in Schwebe gehalten werden muss (vom Wände) aus Magneten. | ENEA

Die Schwierigkeiten, die zu überwinden sind, um zu einer sich selbst erhaltenden Fusion zu gelangen (das heißt, die ohne externe Energieversorgung über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten wird), sind zahlreich, aber durch Vereinfachung können wir sie in zwei Teile zusammenfassen: die Temperaturen, die erforderlich sind, um den Plasmazustand zu erreichen (nicht in der Lage zu sein) Druck auf der Erde, der auch nur annähernd mit dem eines Sterns vergleichbar ist, muss durch Erhöhen der Temperatur auf Hunderte von Millionen Grad ausgeglichen werden. Der Einschluss des Plasmas wird auf diese Temperaturen gebracht, so dass es die Wände des Reaktors nicht berührt (was nicht halten würde), und zwar mittels magnetischer Eingrenzungstechnologien (Projekte vom Typ ITER) oder mittels Hunderter von Lasern, die das Plasma in der Luft halten, "suspendiert" (Projekte vom Typ NIF).

Im EAST-Fusionsreaktor (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, China) hat das Plasma 100 Millionen Grad erreicht ( aber alles im Verborgenen ) Sonne, Sonnensystem, Rotation der Sonne, Struktur der Sonne Kernfusion ist die Art und Weise, wie die Sterne arbeiten. In der Sonne tritt es bei Temperaturen von etwa 10 Millionen Grad auf, die viel niedriger sind als die erwarteten Temperaturen für Fusionsreaktoren auf der Erde, aber bei außergewöhnlich hohen Drücken: Da es unmöglich ist, diese Drücke auf unserem Planeten zu haben, müssen die Fusionstechnologien kompensiert werden mit Temperaturen in der Größenordnung von einhundert Millionen Grad. |

Der Weg von Lockheed Martin ist vor allem der, der die Größe des Reaktors enthält: In diesem Fall ist "kompakt" keine Redewendung. Der endgültige Prototyp dieser Serie könnte eine Größe von etwa 7 Metern Durchmesser haben, im Gegensatz zu Hunderten von Metern ITER. Aus technologischer Sicht geht Lockheed Martin von einem magnetischen Einschluss aus: Die Forscher des Teams planen den Bau von Reaktoren, die schrittweise größer und größer werden, bis zum "TX-Prototyp", der als Projekt mindestens Fusionsenergie erzeugen muss 10 Sekunden nach dem Ausschalten der Injektoren, die das Plasma erzeugen, dh ohne externe Energieversorgung. Wenn alles wie geplant verläuft, werden die Forscher der Skunk Works mit übermäßigem Optimismus den Bau eines 100-Megawatt-Prototyps befürworten.

Die Entwicklung schreitet in kleinen Schritten voran: Das Team arbeitet noch an T4, aber "wir bauen den Reaktor T5, der größer ist als der vorherige", sagt Babione, "der Ende dieses Jahres fertig sein sollte". Der Weg scheint für Lockheed Martin jedoch noch lang zu sein: Bevor man zum TX-Modell kommt, muss man den T6, den T7 und den T8 passieren (und entsprechend den Erwartungen operieren). Wenn wir bedenken, dass der T4 von 2014-15 ist ... könnte es noch 20 Jahre dauern, bis er im TX ankommt.