세계 최대의 퓨전 반응기 인 유럽 유럽 Torus (JET)의 40 년간의 실험을 마무리하는 실험에서 연구원들은 오늘날 그들이 통제 된 퓨전 에너지를 생산 한 기록을 부수 었다고 발표했다. 2021 년 12 월 21 일, 영국에 기반을 둔 제트기는 수소 동위 원소 가스를 섭씨 1 억 5 천만 도로 가열하고 핵이 함께 융합 한 반면 5 초 동안 안정적으로 유지하여 59 개의 메가 줄 (MJ)의 에너지를 방출합니다. 펄스의 에너지는 25 년 전 Jet에 의해 설정된 22 MJ의 이전 기록의 2.5 배 이상입니다. Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL)의 이사 인 Steven Cowley는“5 초 동안 고전력을 유지하는 장면을 보는 것은 놀랍습니다.
그러나 제트의 성과가 퓨전 생성 전기가 언제라도 그리드로 흘러 들어올 것이라는 의미는 아닙니다. 연구원들은 반응이 생성 된 것보다 약 3 배 많은 에너지를 가스에 넣어야했다. 그러나 그 결과는 프랑스에서 건설중인 거대한 퓨전 반응기 인 ITER의 설계에 대한 확신을 제공하며, 이는 ITER의 과학 부서 책임자 인 Alberto Loarte는“이것은 ITER에게 매우 좋은 소식입니다. "그것은 우리의 전략을 강력하게 확인합니다."
퓨전은 오랫동안 미래의 녹색 에너지 원으로 홍보되어왔다. 지구에서 태양에 전력을 공급하는 동일한 핵 반응이 적용되면, 소량의 핵 폐기물과 온실 가스가없는 풍부한 에너지를 제공 할 수 있습니다. 그러나 순 에너지를 생산하는 것은 애매한 것으로 판명되었습니다. 2021 년 8 월, National Ignition 시설의 연구원들은 192 개의 수렴 레이저 빔으로 작은 연료의 연료를 가열하고 분쇄함으로써 융합을 유발하는 것으로, 그들은 다른 어느 누구 보다도이 손익분기 마크의 71%에 도달했지만 즉석에 대해서만 얻었습니다.
.Jet 및 Iter는 지속적인 에너지 생산에 더 적합한 다른 접근법을 나타냅니다. 둘 다 Tokamaks입니다. 반죽 모양의 선박은 슈퍼 호트 이온화 가스 또는 플라즈마를 고정하는 강력한 자석의 그리드로 감싸고 용기 벽에 닿아 녹지 않도록합니다. 1980 년대의 연구원들은 PPPL (현재 해체)의 제트와 라이벌 머신이 신속하게 손익분기에 도달 할 것이라고 믿었습니다. 제트는 1997 년에 가까워서 입력 전력의 3 분의 2에 도달 한 짧은 1.5 초의 버스트를 생성했습니다.
그러나 느리게 진행하면서 1990 년대에 연구자들이 제트보다 10 배 많은 플라즈마를 보유한 20 미터 너비의 거대한 Tokamak 인 Iter를 설계하기 위해 연구원들을 자극했습니다. 더 큰 혈장 부피, 예측 된 모델은 열이 빠져 나가기가 더 어려워 융합 조건을 더 오래 유지할 수 있습니다. 중국, 유럽 연합, 인도, 일본, 한국, 러시아 및 미국이 자금을 지원하는 250 억 달러 규모의 IN은 2025 년에 시작될 예정이지만 2035 년까지 에너지 생산 동위 원소 복원 및 삼중 수소 (D-T)를 시작할 때까지 많은 양의 전력을 생산하지는 않을 것입니다.
.Jet의 초기 작업은 Ier의 디자이너에게 주요 교훈을 가르쳤다. 제트는 녹는 방해가되기 때문에 탄소가 늘어서 있습니다. 그러나 제트의 플라즈마 운영 전문가 인 페르난다 리 미니 (Fernanda Rimini)는“스폰지처럼 연료를 흡수하는 것으로 판명되었습니다. 따라서 Iter의 디자이너는 금속 베릴륨과 텅스텐을 사용하기로 결정했습니다.
그러나 아무도 그들이 어떻게 수행 할 것인지 알지 못했고 Jet는 테스트 베드를 제공했습니다. 2006 년부터 엔지니어는 자석, 플라즈마 가열 시스템 및 내부 벽을 업그레이드하여 가능한 한 반복과 유사하게 만듭니다. 2011 년에 다시 시작했을 때, Culham Center for Fusion Energy 센터의 이사 인 Cowley는 유럽 연합의 Eurofusion Agency를 대신하여 제트기를 운영하고 있다고 Cowley는 말합니다. "우리는 같은 [고력] 정권에 들어갈 수 없었습니다."
힘들게, 제트 팀은 무슨 일이 있었는지 알아 냈습니다. 그들은 고 에너지 혈장 이온이 벽에서 텅스텐 이온을 녹아웃하여 에너지를 방출하고 혈장에서 열을 방출하게한다는 것을 발견했습니다. 수년에 걸쳐 팀은 대처 전략을 수행했습니다. 혈관 벽에 가까운 질소, 네온 또는 아르곤과 같은 얇은 가스 층을 주입함으로써 혈장의 가장 바깥 쪽 가장자리를 식히고 이온이 텅스텐을 치는 것을 막을 수 있습니다. Cowley는“우리는 조금씩 성능을 발전 시켰습니다
2021 년 9 월, 제트 연구원들은 재 설계된 기계가 무엇을 할 수 있는지 확인하기 시작했습니다. 그것은 연료를 d-t로 전환하는 것을 의미했습니다. 대부분의 퓨전 반응기는 일반 수소 또는 중수소에서 실행되며, 이로 인해 방사성 및 부족한 삼중습의 합병증을 피하면서 플라즈마의 거동을 탐색 할 수 있습니다. 그러나 제트 직원은 실제 전력 생산 조건에서 기계를 테스트하기 위해 가려움을 느꼈습니다. 첫째, 그들은 20 년 동안 사용되지 않은 원자로의 삼중 수 취급 시설을 부활시켜야했습니다.
최근의 성공은 ITER의 무대를 설정하고 풀 메탈 벽에서 디자이너의 도박을 보여 주어야합니다. Loarte는“이것은 우리가 올바른 수준의 위험을 감수했음을 확인합니다. 그러나 제트기의 경우 D-T 실행은 백조 노래입니다. 제트 작전 책임자 인 조 밀즈 (Joe Milnes)는 원자로가 2022 년 중반부터 2023 년 말까지 마감되기 전에 실험적인 실험을 한 번 더 가질 것이라고 말했다. "이것은 가장 성공적인 퓨전 실험이었다"고 그는 말한다. 그러나 이제는 배턴을 반복 할 시간이다.
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