• úvod
  • témata
  • události
  • tržiště
  • diskuze
  • nástěnka
  • přihlásit
    registrace
    ztracené heslo?
    DOTCOMJaderna fuze aneb spasa svetove energetiky do 30 let
    V teto diskusi se probiraji problemy a uspechy jaderne fuze. Od diskutujicich ocekavam jistou argumentacni uroven, jinak je RO nemine.
    rozbalit záhlaví
    PETER_PAN
    PETER_PAN --- ---
    DOTCOM: OK, diky. Tak jestli je predpoklad ze u ITERu to bude 10, tak to musi byt hodne tvrde teoreticke argumenty, ze? Vlastne musely byt, protoze to byl patrne jeden z dulezitych podkladu proto aby se projekt ITER rozjel a nasypali se tam penize.

    Jak rikam, jako naprosty laik jsem velmi prekvapen ze se od toho roku 1958 nepodarilo vic.
    DOTCOM
    DOTCOM --- ---
    PETER_PAN: tak to je Q=0.6 na JETu. Pristi rok to chteji zopakovat :)
    DOTCOM
    DOTCOM --- ---
    PETER_PAN: vyzkum fuze je dost komplikovanejsi nez ze bychom porad jen zkouseli jestli nam ve vyboji padne vyssi Q. Existuje spousta mensich zarizeni (treba nas COMPASS), kterej Q vubec neresi, ale zameruje se treba na to, jaky bude rozlozeni tepelnych toku na stene komory, jak je to s prechodem do modu vyssiho udrzeni atd.
    Z hlediska tech pokusu o dosazeni Q na JETu a JT-60 je spis dulezite, jestli je dane zarizeni schopne dosahnout hodnot, ktere predpovidaji semi-empiricke modely nebo simulace.
    PETER_PAN
    PETER_PAN --- ---
    KAERO: OK, tohle uznavam. Me zajima tedy soucasna nejvyssi experimentalne dosazena hodnota pro D-T fuzi v Tokamaku/Stellaratoru. Ne extrapolovana, ne odhadovana. Soucasna dosazena pro samotnou fuzi. Tj. Ohrev plasmatu vysokou frekvenci vs. energeticky zisk v ramci fuze. To ze neco stoji rezie kolem, chlazeni neni ted dulezite (jedna se o experimenty ne o vyladeny provoz). Zajima me energeticky zisk fuze.
    ARCHIMEDES
    ARCHIMEDES --- ---
    PETER_PAN: Jen pokud vím, těch 1,25 je extrapolace z D-D, v D-T je real zatím max 0,6.
    KAERO
    KAERO --- ---
    PETER_PAN: me prijde ze chces odpoved na otazku kterou nejde z principu zodpovedet. uz ti co zacinali s fuzi v pulce minuleho stoleti si mysleli ze se ji velmi rychle podari dotahnout do funkcni elektrarny. pak se zacaly objevovat problemy, ktere se ale darilo prekonavat. a opet byla predstava ze z toho bude elektrarna, hlavne po objevu tokamaku, jenze se objevily dalsi problemy atd. a proto se ne nadarmo rika ze konstanta jaderne fuze je ze to bude za 20 let.

    ITER je staveny aby mel pomer 10, a ano, predpoklada se ze to tak bude. dnesni moznosti simulaci jsou obrovske, a samotny projekt ITER se prubezne upravoval aby toho dosahnul. ale nikdo nikdy jeste nepostavil tak slozitou vec, takze nelze rict jak to bude. hodne lidi si mysli ze ano, a proto se podarilo do toho narvat tolik penez. kdyby si to myslel jen jediny clovek, tak tolik penez nikdy nedostane.

    proste dukazy do budoucnosti vyzkumu nejsou mozne. jestli je predpoklad troufale, zoufale, nebo jen lehce optimisticky nikdo doopravdy nevi.

    to co se dnes vi o moznostech fuze naznacuje ze by pomer mohl byt 10. ale jake problemy se jeste objevi nebo jestl se podari prekonat ty stavajici se proste nevi, jaksi uz z principu.
    PETER_PAN
    PETER_PAN --- ---
    KAERO: Tak jasne, ale ty experimenty maji vest k ziskani takovych technologii kde bude uz nejaky energeticky zisk. Neni to veda pro vedu, ten potencial aplikace je tam od sameho zacatku.

    JT-6 je stary to chapu, ale bezi doted (jestli se nemylim). Pokud by bylo soucasne maximum u T-D bylo take neco v tomhle ranku (~ 1.25), pak stavet ITER s tim ze tam to bude uz urcite 10 a DEMO urcite uz 25 by bylo troufale optimisticke. Ale s tim ze tomuhle oboru nerozumim to tak klidne byt nemusi a proto se ptam. Treba dosazeni takoveho zisku v malem zarizeni je skvela zprava a dukaz proto ze ve velkem uz to bude 10. A na to se vlastne ptam, i kdyz prvni otazka byla obecna a podle reakci DOTCOMa jsem se chtel zeptat pak na to o cem ta hodnota vypovida a co a proc diky ni lze predpokladat.
    KAERO
    KAERO --- ---
    PETER_PAN: k nicemu - nezapomen ze vsechny doted postavene reaktory jsou pouze vyzkumne/experimentalni a nebyly navrzeny jako elektrarny. no a ne nadarmo se uz cca 70 let rika ze fuze bude uz za 20 let...
    PETER_PAN
    PETER_PAN --- ---
    DOTCOM: OK. Jeste jednou diky za odpovedi. Jinak podle toho co jsem se docetl by mel ITER mit energeticky zisk 10 (fuzni vykon 500 MW), DEMO energeticky zisk 25 (fuzni vykon 2000 MW) a PROTO energeticky zisk 25 (fuzni vykon 4500 MW). Vsechny 3 projekty jsou D-T fuze.

    Kdyz se bavime o soucasnych tokamacich. Jaky je experimentale dosazeny energeticky zisk (nejlepsi soucasny, opakovatelny ...). Jedina hodnota kterou jsem se docetl je pro japonsky JT-6, kde D-D fuze mela energeticky zisk 1.25 coz je k nicemu.
    DOTCOM
    DOTCOM --- ---
    KAERO: No jeste cca 1/3 je ucinnost konverze vyrobenyho tepla na elektrinu
    KAERO
    KAERO --- ---
    DOTCOM: ech, jestli jim chybi dva rady, tak to je vazne slabota.
    DOTCOM
    DOTCOM --- ---
    KAERO: pred casem tvrdili ze dosahli break even, tj. ze z pelletu dostali tolik energie, kolik do nej nacpali (teda hypoteticky, myslim ze nejeli na DT). Nejak pritom zapomneli dodat, ze ucinnost jejich laseru je asi 1%, takze na to aby byli v plusu s elektrikou jim jeste par radu chybi. Od ty doby jsem zadny prulomovy novinky neslysel (je fakt ze tuhle sekci na konferencich uz trochu ignoruju)
    KAERO
    KAERO --- ---
    DOTCOM: jak jsou na tom vlastne amici s jejich lasery? co nejsem v oboru tak jsem ztratil prehled :(
    DOTCOM
    DOTCOM --- ---
    PETER_PAN: Myslim ze u ITERu je to limitovane chlazenim gyrotronu a dalsich systemu ohrevu. Slo by to udelat i steady-state ale bylo by to drazsi. Pro experimenty to staci, ale reaktor uz by mel byt uplne nepretrzity
    DOTCOM
    DOTCOM --- ---
    PETER_PAN: Rekl bych ze velikost a s tim spojena stavebni narocnost. Evropsky DEMO ma byt 1.5x vetsi nez ITER, to bude totalni monstrum.
    Taky nejsou vyzkousene technologie tritium breedingu a odolnost materialu vuci neutronum - to je jeden z hlavnich ucelu ITERu.
    Dale je velky problem power exhaust, tj jak se vyporadat s obrovskejma tepelnejma tokama v nekterych castech komory. Tady jsme na hranici materialovych moznosti u ITERu a pro DEMO zatim neni na stole reseni
    CYBERWOLF
    CYBERWOLF --- ---
    PETER_PAN: kdyby se vědělo, že bude ITER určitě fungovat, nebylo by potřeba ho stavět.
    PETER_PAN
    PETER_PAN --- ---
    DOTCOM: OK. Dik za reakci.

    Co je tedy hlavnim problemem u fuze v soucasnosti. Materialy oblozeni? Udrzeni plasmatu na pozadovane teplote a hustote? Ucinnost (investovana energie vs. ziskana)? Velikost zarizeni? (ITER uz bude urcite fungovat?).
    GUMBA
    GUMBA --- ---
    DOTCOM: Jen pro predstavu, kdyz ten vyboj bude trvat ~ 1000 s, kolik radove bude cinit ta prodleva mezi? A ma tohle preruseni fyzikalni duvody nebo spis technicke/bezpecnostni ?
    DOTCOM
    DOTCOM --- ---
    PETER_PAN: vezmu to strucne:
    1. aby ti bezela DT fuze, tak potrebujes ~100 milionu stupnu (~ 10 keV). Takze soudruzi z NDR jeste uplne nejsou v cili
    2. komponenty s uhlikem jsou show-stopper, protoze v okrajovem plazmatu vznikaji uhlovodiky, ktere se pak ukladaji ve vrstvach na vsech moznych nedostupnych mistech. Pokud mas v plazmatu tritium, tak se ti takhle uklada tritium a to az do te doby nez prekrocis bezpecnostni limit, po kterem musis reaktor zavrit. Odstranovani tech vrstvicek je technologicky, casove i financne narocne, takze by se to u reaktoru nevyplatilo. Proto ma ITER i vetsina soucasnych tokamaku komponenty z wolframu a berylia. Wolfram ma ale zase vysoke atomove cislo, takze jako nezadouci primes v plazmatu dela vetsi paseku nez uhlik. Neni trivialni dosahnout stejnych parametru plazmatu s uhlikovou ci wolframovou stenou (ted se o to pokousi JET a moc mu to nejde).
    3. 100 vterinove vyboje s dobrym udrzenim byly dosazeny uz i v tokamacich - na EASTu v Cine a v KSTAR v Korei. "Staci" na to mit supravodive magnety a system pro neinduktivni tazeni proudu v plazmatu.
    4. Stellaratory maji zasadni vyhody oproti tokamakum. jedna z nich je, ze v nich nedochazi k disrupcim, coz je predcasne narazovite ukonceni vyboje, ktere muze jinak poskodit stenu komory. Nicmene mechanicke tolerance potrebne k jejich stavbe jsou silene. V komunite existuje takovej vtip, ze jediny dva narody ktery jsou schopny uspesne postavit stellaratory jsou nemci a japonci, protoze ti maji dostatecny smysl pro presnost :) (neni to teda uplne pravda ale fakt ty nejvetsi stellaratory jsou v nemecku a japonsku).
    5. Co se tyka provozu, tak v reaktoru by ten vyboj mel bezet kontinualne, pro ITER se pocita 1000 s, coz je z pohledu plazmatu skoro vecnost :) Supravodive civky se naproudi 1x za rok a pak drzi, zbytek energie se spotrebuje predevsim na ohrev plazmatu, ktery jede v dobe, kdy tam je plazma. Na samotny start plazmatu tak zadna velka energie potreba neni. Prodlevy mezi vyboji by mely byt minimalni.
    PETER_PAN
    PETER_PAN --- ---
    DOTCOM: Mam na tebe obecny dotaz. Muzes nejak okomentovat soucasne vysledky na Wendelstein 7-X?

    Shrnuti ke kteremu jsem dostal ja.

    Zatim se podarilo udrzet plasma 100 sekund pri teplote 20 milionu stupnu a hustote "2 krát deset na 20 částic na metr krychlový". Coz je uz dost vysoka hustota pro provoz pripadne budouci elektrarny. Teplotni rekord na tomhle zarizeni je ale 40 milionu stupnu, ale je na kratky cas.

    Cele omezeni je v soucasnosti v materialech, ta fyzika za tim uz je pry hotova. Wendelstein 7-X ma grafitove oblozeni, ale letos (2019) se ma instalovat oblozeni z nejakeho specialniho uhlikoveho materialu a ty bloky budou jeste navic chlazeny vodou. Fyzici z Greifswaldu tvrdi ze s tim novym oblozenim by meli dokazat udrzet to plasma 30 minut. Pokud se tohle podari byl by to prulom.


    Co me zajima. Jak je to s energetickou ucinnosti. Jedna vec je udrzet plasma po nejakou dobu atd., ale je ten experiment 100 sec/20M °C v tom case kdy bez (= 100 sec) energeticky ziskovy? Resp. kdyz to extrapolujou na tech 30 min. a nebude se zapocitavat energie na to chlazeni (ktery by se pak vyuzivalo jako zdroj) a na "nastartovani" procesu do toho stavu - bude to jakoze huraa? Nebo jsem uplne mimo a je to separatni problem, ktery se tady vubec neresi?

    Teoreticky princip slucovani jader, ktery a proc, co je zdrojem zisku energie - jako chemik chapu.
    CYBERWOLF
    CYBERWOLF --- ---
    LAKSYMO: tak ono je s tím ouřadováním na jednu stranu hroznýho sraní, na druhou stranu to tak nějak jistí, aby se ty parametry opravdu splnili a nebylo z toho "prostě to zařídíme" nebo "když nemáte lithium, tak tam dejte citron". To si nevybereš :)
    Kliknutím sem můžete změnit nastavení reklam