|
Dobrý večer,
Rozhodl jsem se založit nové téma k fuznimu zařízení, které vzniklo v severním Německu a které je jiné nežli tokamaky včetně experimentu ITER. Snaha získat energii z fúze pro potřebu lidstva je predlouha a slozita. Zajímavostí stelaratoru je, že může fungovat kontinuálně na rozdíl tokamaku. Přikládám rozhovor s ředitelem projektu. Ještě potřebují peníze na dořešení chlazení kontejmentu, což z rozhovoru jde vidět. Myslíte, že se blíží čas pro sen několika generací vědců? Tj elektrárnu s fúzním reaktorem?
Překlad z http://phys.org/news/2016-02-plasma-physicist-discusses-wendelstein-x.html
STELARÁTOR Wendelstein 7-X
5. února 2016 od Peter Hergersberg
Thomas Klinger, ředitel Institutu Maxe Plancka pro fyziku plazmatu před 725-tun těžkého fuzního reaktoru experimentu Wendelstein 7-X v Greifswaldu. Stefan Sauer
Vědci z Max Planck institutu pro fyziku plazmatu (IPP) vyprodukovali první plazmu z helia ve fúzním reaktoru Wendelstein 7-X loni v prosinci 2015.
Predszavujemer Thomase Klingera, ředitelem IPP, který popisuje unikátnost stelarátoru Wendelstein 7-X a jeho strukturu a vyhlídky na výstavbu fúzní elektrárny.
Pane Profesore, zahájí ve středu spolková kancléřka Angela Merkelová činnost první fúzní elektrárny na světě?
Musím vás opravit, Wendelstein 7-X není první fúzní elektrárna a energii dosud nedodává. Cílem projektu je prokázat, je, že STELARÁTOR je stejně vhodné zařízení pro fúzní elektrárnu jako tokamak, a že může přinést své dvě výhody:
jeho plazma je podstatně stabilnější
může pracovat v kontinuálním režimu bez dalšího zásahu. Naopak tokamak vyžaduje pulsní provoz, což je značná nevýhoda pro fúzní elektrárny.
Jestliže STELARÁTOR tyto výhody nabízí, proč je ITER, největší fúzní zařízení na světě, staví jako to tokamak?
Ze zkušeností provozu dřívějších fúzních zařízení víme tyto věci:
pokud plazma dosáhne teploty 100 milionů stupňů Celsia potřebnou pro jadernou fúzi, je nezbytně nutné , aby její kontakt se stěnami nádoby plazmy byl co nejmenší. Z tohoto důvodu jsou jeho nabité částice zachyceny v silném magnetickém poli ve tvaru prstence. A toto magnetické pole musí být stočené do spirály.
Ale to platí pro tokamak i STELARÁTOR...
Přesně tak. Klíčovým faktorem je, jak je zkroucené magnetické pole. Za tímto účelem je v tokamaku kromě magnetického pole cívek po obvodu kontejmentu ve tvaru prstence generován proud v plazmatu. Tímto způsobem je plazma zkrocena.
Jak jste se tomu vyhli v STELARÁTORU?
Používáme pouze zvláštní geometrii a uspořádání cívek v plazmové komoře pro tvorbu přesného magnetického pole.
To vysvětluje podivně pokroucenéné cívky ve fúzním reaktoru Wendelstein 7-X. Jak jste na to přišli?
Spočítali jsme geometrické vlastnosti plazmatu v konvenčním stelarátoru. Náš bývalý ředitel Jürgen Nührenberg objevil skryté symetrie charakteristického plazmatu (v roce 1980). Díky tomu je možné zkrotit plazmu bez metody pokus-omyl. Tvar plazmy a magnetické pole je navržený díky těmto výpočtům. Použity byly velmi výkonné počítače. Jürgen Nührenberg vypočítal, jak musí být magnetické cívky tvarované pro generování tohoto pole.
Pokud STELARÁTOR zkrotí plazmu a má zásadní výhody oproti tokamaku, jaké jsou další problémy?
Technická realizace stelarátoru je velmi obtížná. Mnozí kolegové prohlásili, že myšlenka je to hezká, ale nikdo to nedokáže postavit. Dnes říkají: supr nápad, dokáží to snad jen Němci. To je veliká podpora, zejména od našich partnerů evropského průmyslu. Nicméně byl opuštěn pokus vytvořit srovnávací stelarátor v Princetonu.
Proč je tak obtížné postavit stelarátor?
Existuje mnoho obtíží, ale některé z nich byly obzvlášť náročné:
složitá výroba supravodivých cívek, které jsou unikát. Navzdory průměru 3,5 metru a váze šest tun, musí být postaveny s přesností na milimetr.
je velmi obtížné vytvořit zařízení způsobem, který zajišťuje jeho mechanickou stabilitu. Magnetické cívky jsou přišroubovány k centrálnímu kruhu, který se chová jako nosná konstrukce. Během provozu stelaratoru působí magnetické pole smykovými silami na šroubové spojení, které odpovídají hmotnosti až 150 tun. Vzhledem k tomu, že rozložení těchto sil je mimořádně nepředvídatelné, vyvinuli jsme počítačový model pro celý magnetický systém a kovovou nádobu, což je zřejmě nejsložitější věc na světě. Odborníci z celé EU a Ruska pracovali na tomto modelu. Jeden z faktů, které se objevily ze simulace, je, že nosné konstrukce vydrží pouze ty síly, kde je nepřesnost styků mezi deseti jednotlivými segmenty centrálních kroužků (které váží několik tun) méně než 100 miliontin metru.
Jak jste dosáhli takové extrémní přesnosti?
Museli jsme hledat ve všech koutech Evropy firmu, která by mohla sesadit segmenty centrálního prstence s takovou přesností. Je zde potřeba hodinářské přesnosti, ale v komponentech, které váží šest tun a několik metrů vysokých. V severní Itálii našli jsme firmu CLP, rodinný podnik. Protože masivní segmenty musí být několikrát přepravovány, společnost vyvinula speciální techniky pro zajištění přesného umístění ocelových komponent. To je jen jeden z příkladů technického pokroku, který umožnila výstavba zařízení Wendelstein 7-X.
Jaké další potíže byly řešeny při konstrukci Wendelsteinu 7-X. Co stojí za zmínku?
Složení 20 milionů dílů skládačky pro nás predstavovalo velkou výzvu. Pokud jsme to chtěli dokázat, museli jsme vyvinout speciální procesy a nástroje s našimi partnery v průmyslu. Tyto postupy a nástroje jsou tak precizní, že se nakonec zařízení odchyluje od plánovaného návrhu maximálně o dva milimetry. Svařovací techniky musely být uzpůsobeny k dosažení tohoto cíle. Směrodatná odchylka obvykle příjímaná v průmyslu pro tyto svářečské práce je do pěti milimetrů, ale v našem případě to muselo být mezi jeden až dva milimetry. Zúčastněné společnosti vyvinuly technologické postupy, které to dokázaly.. A co víc, museli jsme pracovat ve velmi napjatých termínech a za omezených nákladů. To bylo možné jen proto, že jsme do zařízení vložili více než deset let práce (cca 1 milion člověkohodin). Pracovali jsme ve dvousměnném provozu šest dní v týdnu. Zároveň jsme si museli zachovat precizní vědecký nadhled.
Přesto zpoždění -jak vznikly?
Výroba a testování supravodivých cívek trvalo mnohem déle, než jsme si mysleli – dx práce na samotném zařízení začala až po šesti letech. Montážní postupy se také ukázaly mnohem složitější, než se očekávalo. Samozřejmě jsme rádi, že unikátní zařízení Wendelstein 7-X je k dispozici pro výzkum. Z tohoto úhlu pohledu není výsledek špatný. Museli jsme upravovat činnost ústavu tak, abychom mohl plnit další úkoly.
V jakém smyslu?
Museli jsme se seznámit s průmyslovými standardy a procesy a přizpůsobit vše cíli.
Což znamená?
To co potřebujete, je přesné určení , kdo co realizuje, přesné vymezení zodpovědnosti. Potřebovali jsme také řízení rizik. Jinými slovy jsme museli určit rizika v předstihu, snížit je a pokusit se je překonat. Bylo mnoho situací, u nichž jsme museli zvážit rizika a sami sebe jsme se ptali, zda bychom měli pokračovat v testování nebo bychom mohli předpokládat, že věci budou fungovat tak, jak jsou. Někdy jsme prostě přijali rizika. A měli jsme pravdu o všech hlavních rizik, takže vše teď funguje.
Které vědecké otázky budete teď řešit pomocí Wendelstein 7-X?
Budeme studovat tři faktory rozhodující pro jeho výkon, zejména teplotu , hustotu plazmy a kvalitu vzniklé plazmy.. Nedosáhneme ale takzvaného trojného bodu – to je prahová hodnota pro součin tří parametrů, po jejichž dosažení se fúzní zařízení se stává elektrárnou. Ale chceme se o to pokusit a chtěli bychom si vést přinejmenším stejně dobře jako velikostně srovnatelná zařízení tokamak. Chceme také zkoumat interakci mezi plazmou a stěnama kontejmentu.
Ale plazma by se vůbec nemělo dotknout stěn?
To je ideální. Ve skutečnosti však vždy přijde plazma do styku se stěnou. Částice plazmy kolidují se stěnou, zejména v takzvaném usměrňovači. To je prostor, v němž se chlazují částice plazmy a především nečistoty ze stěn. Později v elektrárně se zde bude usměrňovat hélium jako produkt jaderné syntézy . Chceme umět předvídat chování plazmy při usměrňování. Je to všechno dost komplikované.
Můžete nám dát jiný příklad?
Fyzika při kontinuální fúzi bude také hlavním tématem. Jak dostat teplo, částice a nečistoty z plazmy . K průniku nečistot dochází prostřednictvím difuzních procesů skrz stěny a turbulence plazmatu. Nezávisle na výzkumu plazmatu zůstává mnoho otázek týkajících se turbulence plazmatu nezodpovězeno. Děláme nejlepší výpočty a předvídáme bouřlivé procesy. Ideální samozřejmě by bylo, pokud bychom dokázali ovládat turbulenci plazmatu.
Podle předpovědi v roce 1960 měly existovat první fúzní elektrárny. Tak kdy se dostaneme k tomuto bodu?
Dosáhli jsme skutečně pokročilé fázi výzkumu plazmatu . K tomu přispívá také ITER.
A navzdory těžkostem, které při stavbě ITER opakovaně vznikají ?
To nemění fakt, že ITER je dobré zařízení, se kterým je dosažen významný pokrok směrem vývoji fúzní elektrárny. Ale myslím, že mnoho problémů spojených s ním bylo vyřešeno. Takže budeme potřebovat jen jednu další generaci výzkumných pracovníků, dokud nezískáme podklady pro rozhodnutí, zdali chceme vybudovat fúzní elektrárny.
A my?
My budeme vděční za možnost realizovat fúzi.Fosilní paliva jsou na ústupu navzdory nízké ceně ropy. Krom toho chceme zastavit změnu klimatu. Jaderná fúze nám nabízí možnost stavby elektráren šetrných vůči přírodě, které jsou schopny poskytnout konzistentní energii, jsou mnohem méně rizikové, než jaderné elektrárny a nepředstavují žádné problémy ve vztahu ke konečné likvidaci odpadu.
A budou první fúzní elektrárny typu tokamak nebo STELARÁTOR?
To není závod. Nakonec se to nedá oddělovat- dvě větve výzkumu poskytují vzájemnou inspiraci. Poznatky z výzkumu stelarátoru byly začleněny do rozvoje tokamaku a naopak. Jsou to dva pilíře výzkumu fúze. Přesný tvar, jak bude vypadat fúzní elektrárna stále nevíme. Je možné, že to bude kombinace obou řešení.
|
|
Tak stelarator bude doplněn o chlazení příští rok.
https://newatlas.com/energy/wendelstein-7-x-fusion-reactor-double-temperature-sun/
Zajímavý popis, jak to dělají u tae.com, FRC konfigurace. Jsem zvědavý na nahradu normana. Strojové učení a dobrý algoritmus. Jede v tom google.
https://www.nature.com/articles/s41598-017-06645-7
Snaží se přiblížit borové fúzi.
Jak, to je tajemství, ale za podstatně menších nákladů.
Dělají až 60 pulsů plazmatu za 8 hodin.
https://oenergetice.cz/jaderne-elektrarny/tae-technologies-dosahla-ve-svem-fuznim-generatoru-teploty-50-milionu-c
[upraveno 23.9.2021 09:35] |
|
Nejdražší projekt lidstva po ISS- ITER.
Tak nějak jsem z něj v rozpacích...fotky...
https://instagram.com/iter_organization?utm_medium=copy_link
|
|
