?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Думаю все согласятся, что самым безумным и красивым термоядерным стартапом является канадский General Fusion с их идеей получения термоядерных микровзрывов внутри гигантской капли из расплавленного свинца, по которой бьют паровые молоты.


Я уже подробно рассказывал про этот стартап пару лет назад подробно, пришло время посмотреть, что с ним произошло к настоящему времени. Общий вывод - дела идут не особо хорошо.

Понятно, что создать термоядрный реактор крайне непросто. Смотря на историю нескольких десятков идей термоядерных реакторов, дошедших хотя бы до прототипов и "proof of concept", можно вывести примерно одинаковую траекторию - идея, неплохо выглядящая на салфетке в самых примитивных оценках неизбежно начинает наталкиваться на сложности при воплощении. Чаще всего эти сложности связаны либо с неустойчивостью плазмы, которая не желает "держать" невероятный градиент температуры или плотности от стенки реактора до точки, где идет термоядерная реакция либо с загрязнениями плазмы, который заставляют ее мгновенно терять энергию. В ответ на проникновение грубой реальности в чистую "салфеточную" идею авторы реактора начинают добавлять технических усложнений, призванных бороться с нежелательными факторами: улучшают вакуум, добавляют системы нагрева, усложняют конфигурацию магнитного поля, изготавляют более мощное, но при этом более презиционное устройство.


Иллюстрация тезиса - открытая амбиполярная ловушка MFTF, проект, закрытый сразу после окончания строительства из-за разошедшихся оценок перспектив и стоимости.

Причем процесс усложнения обычно дает падающую отдачу - и в какой-то момент становится ясно, что скорее всего в рамках очередной концепции не получится не то что реактор, но даже просто термоядерная реакция с достаточной мощностью (т.е. сопоставимой, скажем, с мощностью нагрева плазмы, параметр Q).

Такую траекторию взлета и падения в свое время описали идеи z-pinch, классических стеллараторов, плазменного фокуса, классических и амбиполярных открытых ловушек, реактора MIGMA (о котором я давно хочу написать), Polywell и лазерного инерциального синтеза. Еще большее количество идей не дошли и до прототипов.

Даже токамаки, которые показали в свое время возможность достижения Q=1, 10 и даже Q=бесконечность, по пути к этом настолько обрасли сложной инженериеей, что в общем-то сейчас оказываются неинтересными для нужд энергетики и продвигаются только как научные установки.

Похоже, что эта печальная участь постепенно подкрадывается и к General Fusion. В 2009, когда стартап только получал свои первые деньги у них существовало намерение пройти разработку до прототипа термоядерного реактора с каким-то (небольшим) выходом термоядерной энергии к 2014 году. Считалось, что самая большая проблема с сферической симметрией сжимающего жидкометаллического лайнера преодолима, а с плазмой "все сделали предшественники".


Симуляция сферически сходящихся ударных волн, которые будут обеспечивать финальное сжатие плазменного тороида в реакторе General Fusion


И испытания реального поршня. Эта часть системы достигла нужных параметров по скорости и точности.

Напомню, что GF собираются сжимать плазменный вихрь называемый "компактный тороид", сначала магнитным полем, а затем сходящейся в свинцовой капле ударной волной. Сжатие плазмы магнитным полем практически всегда сопровождается неустойчивостями и разрушением этой плазмы, и здесь первоначальный оптимизм GF натолкнулся на стену реальности еще в 2013 году, когда был создан первый прототип плазменного инжектора.


Изначально процесс сжатия виделся так, но с этой конфигурацией плазменного компрессора-инжектора ничего не вышло.

Поскольку деньги стартап собирал успешно (и собрал на сегодня порядка 130 миллионов долларов), то попутно со строительством стендов для отработки разных агрегатов будущего реактора строится ряд прототипов плазменных инжекторов-компрессоров в надежде найти правильный подход. В 2016 году возникает магнитный плазменный компрессор SPECTOR. Эта установка уже не является частью будущего реактора, а просто исследовательский стенд в попытке достичь нужного сжатия плазмы. Путем разных ухищрений компрессию удается поднять, но судя по данным, показанным на конференции FPA в декабре 2016  - все равно еще недостаточно: плазма не достигает нужной плотности примерно в три раза и разрушается неутойчивостями. А главное, все эти ухищрения, похоже, не совместимы с будущим реактором GF.


Компрессор плазмы SPECTOR в симуляции и живьем. На картинке слева видна начальная и конечная форма плазменного тороида. Не ясно, как хитрая выбранная форма может быть перенесена в инжектор плазмы.

Так, в погоне за теплоизоляцией плазмы GF применили в своем компрессоре плазмы литиевое покрытие камеры, уменшающее количество примесей в плазме. Однако, как мы помним, в дальнейшем планируется инжектировать плазму в вращающуюся свинцовую каплю, которую покрыть изнутри литием невозможно. Кроме того, форма компрессора SPECTOR выбрана очень специальная, а для инжекции в каплю нужно не только сжать тороид но и отправить его в свободный полет.

Однако в сложившихся условиях GF делает все, что бы решить эту проблему хотя бы локально, получив параметры плазмы, которые нужны для инжекции в металлическую каплю. Собрав столько денег (и ответственности) очень сложно признавать тупик, но с каждым месяцем все больше похоже, что только чудо позволит, даже получив результат по плазме, перенести его в реактор.


Литиевые испарители - широко распространенная среди создателей термоядерных установок практика.

Думаю, что развязки истории с General Fusion осталось ждать меньше двух лет - если в следующем году GF не перейдет к сборке полного прототипа со свинцом, то у стартапа скорее всего уже не хватит на это ресурсов в дальнейшем.

Comments

kincajou
Aug. 23rd, 2017 09:34 pm (UTC)
Нужен реактор радиусом примерно 180 тысяч километров. Чтобы он не убил всё живое нейтронами, его надо заэкранировать полутора-двумя на десять в тридцатой килограмм водорода, который одновременно будет являться теплопереносящим агентом и топливом. Стабилизация оболочек будет осуществляться посредством гравитационного самосжатия. Кроме того, этот реактор следует разместить на удалении от Земли, где-то примерно 150 млн километров. Энергию снимать с него можно, например, фотоэлектрическим способом. Ожидаемый срок службы - десяток миллиардов лет на одной загрузке, плюс-минус. По окончании срока экслуатации реактор необратимо разрушается, но клиент задолго до этого времени должен покинуть планету.

Edited at 2017-08-23 09:34 pm (UTC)
tnenergy
Aug. 23rd, 2017 09:44 pm (UTC)
И каким образом "клиент покинет планету", если фотоэлектрический способ за орбитой Юпитера (а по хорошему - Марса) не работает?
kincajou
Aug. 23rd, 2017 09:48 pm (UTC)
К тому времени реактор обеспечит превосходную тягу для электромагнитных парусных систем, это позволит разогнаться и покинуть пределы действия гарантийного срока на реактор.
tnenergy
Aug. 23rd, 2017 09:51 pm (UTC)
Нет, у просто солнечного паруса тут мало шансов, но я не про двигатель - как мы цивилизацию вдали от звезды снабжать энергией-то будем, если мы умеем только в "фотоэлектрический способ"?
kincajou
Aug. 23rd, 2017 09:53 pm (UTC)
эту проблему оставим на будущее... полагаю, за пару-другую оставшуюся миллиардов лет её уж как-нибудь да решат.. причём не исключено, что она вообще потеряет актуальность в ближайшую сотню лет.

Прим.: не "будет решена", а именно "станет не важна"...

Edited at 2017-08-23 09:56 pm (UTC)
(no subject) - kincajou - Aug. 23rd, 2017 09:54 pm (UTC) - Expand
lozhkamyoda_73
Aug. 23rd, 2017 09:50 pm (UTC)
Если реактор расширится до орбиты Марса, то с фотонами там будет всё хорошо:)
tnenergy
Aug. 23rd, 2017 09:52 pm (UTC)
А потом?
(no subject) - lozhkamyoda_73 - Aug. 23rd, 2017 09:53 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Aug. 23rd, 2017 09:58 pm (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 23rd, 2017 10:11 pm (UTC) - Expand
(no subject) - simsun - Aug. 23rd, 2017 10:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 23rd, 2017 10:55 pm (UTC) - Expand
(no subject) - simsun - Aug. 23rd, 2017 11:56 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 02:31 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 02:38 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 03:09 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 03:16 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 04:24 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 04:29 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 05:07 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 05:08 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 05:19 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 05:22 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 05:35 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 05:42 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 05:45 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 06:17 am (UTC) - Expand
(no subject) - az1236 - Aug. 29th, 2017 10:44 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 29th, 2017 01:05 pm (UTC) - Expand
(no subject) - az1236 - Aug. 29th, 2017 01:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Alex Besogonov - Aug. 24th, 2017 04:54 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 05:00 am (UTC) - Expand
(no subject) - Alex Besogonov - Aug. 24th, 2017 06:09 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 06:14 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Aug. 24th, 2017 06:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 06:15 am (UTC) - Expand
(no subject) - phdnk - Aug. 24th, 2017 09:31 pm (UTC) - Expand
(no subject) - lozhkamyoda_73 - Aug. 23rd, 2017 10:20 pm (UTC) - Expand
misha_makferson
Aug. 24th, 2017 05:15 am (UTC)
Э, такой реактор работает на обычном водороде, а это очень "неудобная" в смысле извлечения энергии реакция :-)
kincajou
Aug. 24th, 2017 05:21 am (UTC)
зато он работает сам! от пользователя требуется лишь собрать достаточное количество водорода
Андрей Гаврилов
Aug. 24th, 2017 05:32 am (UTC)
КПД системы - настолько мизерный, что аналоги даже трудно привести (если учесть затраты на процесс построения - EROEI >> 1. Не говоря о том, что управлять таким процессом люди просто не в состоянии).

Именно - это крупнейшая пустая растрата, привет Дэвиду Крисвеллу (David Criswell, профессор Института Космических Систем (Хьюстон, США)), с его идеями использования звездного вещества*, - "все прокуратуры мира" захотят тех, кто намеренно пойдет на такие растраты закатать так, как никакому Серебренникову и не снилось.
__________

* - цитата:

"— Это неправильно, — сказал кто-то. — Гарри Поттер родился тридцать первого ию…

— ОН ГРЯДЁТ, — прогремел гулкий голос. Все разговоры стихли, как будто их срезало ледяным мечом. — ТОТ, КТО РАЗОРВЁТ…

Дамблдор вскочил со своего трона, метнулся вдоль учительского стола и схватил женщину, произносящую ужасные слова. Вспышкой появился Фоукс, и все трое с огненным треском исчезли.

Оставшиеся в зале ошарашенно замолчали…

…после чего начали поворачивать головы в направлении Гарри Поттера.

— Я этого не делал, — устало сказал Гарри.

— Это было пророчество! — прошипел кто-то. — И готов спорить, что оно о тебе!

Гарри вздохнул.

Он встал со стула и очень громко, перекрикивая все начавшиеся разговоры, сказал:

— Это не обо мне! Это же очевидно! Никуда я не гряду, я уже здесь!

После чего сел на своё место.

Ученики, смотревшие на него, стали разворачиваться обратно.

Кто-то ещё за столом спросил:

— Тогда о ком оно?

И, внезапно ощутив в теле свинцовую тяжесть, Гарри осознал, кто ещё не в Хогвартсе.

Он, конечно, мог ошибаться, но некое чувство подсказывало ему, что неумерший Тёмный Лорд объявится в один из ближайших дней.

Вокруг Гарри продолжались разговоры:

— Не говоря уже о том, разорвёт что?

— Кажется, я слышал, как Трелони, перед тем как её схватил директор, начала произносить что-то, начинающееся на «с».

— Может быть… сердце? Солнце?

— Если кто-то собирается разорвать Солнце, у нас и впрямь будут неприятности!

Гарри это показалось очень маловероятным, разве что в мире есть ужасные существа, которые слышали идеи Дэвида Крисвелла об использовании звёздного вещества.

(HPMOR, Элайзер Юдковский).

___



Когда люди смогут в такую астроинженерию, о какой говорите вы, они, скорей всего, не будут зажигать звезды, они будут их _гасить_ для тупых - "о резиновую женщину". Или, как минимум - притушать. Хотя возможно все будет вообще иначе.



Edited at 2017-08-24 05:33 am (UTC)
kincajou
Aug. 24th, 2017 05:35 am (UTC)
да эт понятно, что и КПД низкий, и процент использования.. мягко говоря.. но - халява же.

А зачем этим процессом управлять? он прекрасно шёл миллиарды лет до появления людей, обходясь вовсе без управления.
Андрей Гаврилов
Aug. 24th, 2017 05:43 am (UTC)
есть те, для кого есть разумные ответы на вопрос "зачем". Для вас, видимо (как минимум в той позиции, что вы тут демонстрируете), якобы его нет. Ok, "отойдите, не мешайте", всего-то дело. "У нас свободное местное сверскопление [галактик]".
(no subject) - kincajou - Aug. 24th, 2017 06:16 am (UTC) - Expand
(no subject) - poulsam - Aug. 24th, 2017 06:45 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Aug. 24th, 2017 08:06 am (UTC) - Expand
(no subject) - foxhound_lj - Aug. 24th, 2017 06:16 pm (UTC) - Expand
flover3
Aug. 24th, 2017 08:51 am (UTC)
Здесь должна быть ссылка на клип "неизбежность". Но я не знаю как автор блога относится к таким ссылками.
"А, между тем, мы стали, как боги, совсем,
Назло предсказаниям всем предела развития,
Но ничего не можем поделать мы здесь:
Песок пересыпался весь, дейтерия, трития..." (с) Complex Numbers

(no subject) - tnenergy - Aug. 24th, 2017 08:53 am (UTC) - Expand
foxhound_lj
Aug. 24th, 2017 06:09 pm (UTC)
>не убил всё живое нейтронами

В протон-протонном цикле. Нейтринами, бял.
kincajou
Aug. 24th, 2017 09:21 pm (UTC)
молодец, поймал

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

November 2019
S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Page Summary

Powered by LiveJournal.com