융합 산업에 필요한 XNUMX가지 활성화 기술

핵융합 에너지는 세계가 충분한 탄소 중립 에너지를 생산하는 데 도움이 되기 전에 지속적인 핵융합 반응 이상이 필요합니다. 미국 에너지부는 융합을 가능하게 하는 일련의 기술 및 프로세스에 대한 연구 개발 의제를 확인했습니다.

DOE 관계자 XNUMX명이 긴급 기술 중 XNUMX개를 웹 세미나 목요일에는 국립 과학, 공학 및 의학 아카데미(NASEM)가 주최했습니다. 2021 NASEM에서 더 많은 내용을 다룹니다. 신고 융합 가능 기술의 급속한 발전을 촉구합니다.

"이것은 종종 미래를 위해 연기되지만, 미국의 전략적 관심으로서 향후 수십 년 내에 경제적 핵융합 에너지의 목표는 가능한 재료, 구성 요소 및 핵융합 기술의 연구 개발을 빠르게 증가시켜야 할 필요성을 유발합니다."

강조 표시된 XNUMX개의 목요일은 다음과 같습니다.

1 융합 방지 재료

핵융합 반응이 일어나는 플라즈마는 다음과 같을 수 있습니다. 태양보다 뜨거운. 강력한 자기장이나 관성은 플라즈마를 가두어 원자로 벽과 부품으로부터 플라즈마를 완충할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 핵융합 원자로는 극도의 열과 수소 동위원소가 헬륨으로 변할 때 느슨해진 중성자에 의한 충격을 처리할 수 있는 재료가 필요합니다.

잠재적인 물질을 테스트하기 위해 과학자들은 융합 반응과 유사한 조건을 생성해야 합니다.

DOE의 수석 핵융합 코디네이터인 Scott Hsu는 “핵융합 프로토타입 중성자 소스가 재료 데이터를 수집할 수 있는 데 매우 절실히 필요합니다. 이는 수년 동안 노출될 수 있습니다. 그 중성자 소스가 개발되는 동안 그는 기계 학습과 재료 테스트가 후보 재료의 수를 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 덧붙였습니다.

Hsu는 또한 "플라즈마를 향하는 고체 재료가 없을 수 있고 재료 문제를 거의 회피하는 진정한 변형 첫 번째 벽 및 블랭킷 디자인"을 사용하여 재료를 완전히 피할 수 있는 가능성이 있다고 말했습니다. "그리고 우리는 이러한 아이디어를 테이블에 보관해야 합니다."

2 삼중수소 증식기

가장 일반적인 핵융합로 설계는 두 가지 수소 동위원소인 중수소를 사용합니다.²H) 및 삼중수소(³H) - 연료로서.

DOE Office of Science의 선임 기술 고문이자 2021 NASEM 보고서 의장인 Richard Hawryluk는 "중수소-삼중수소 연료 주기를 사용하려면 열을 추출하고 삼중수소를 번식시켜야 합니다."라고 말했습니다. .

"특별한 도전은 연료 주기를 안전하고 효율적으로 닫을 필요가 있다는 것입니다."라고 보고서는 말합니다. 상당량의 삼중수소 추출 및 분리.”

3 배기 시스템

핵융합 반응에서 생성된 헤아릴 수 없는 열 중 일부는 전력을 생산하는 데 사용되지만 먼저 관리해야 하며 일반 주방 팬으로는 사용할 수 없습니다.

NASEM 보고서는 "완전한 연구 프로그램에는 핵융합 중성자 환경에서 원자로 관련 전력 배기 처리를 평가하기 위해 핵융합 발전소와 점점 더 유사한 환경을 생성하는 테스트 시설이 필요합니다."라고 말합니다.

4 더 효율적인 레이저

DOE의 NIF(National Ignition Facility)는 3.15월에 그것을 점화시킨 레이저 빔(2.05메가줄)보다 더 많은 에너지(300메가줄)를 방출하는 핵융합 반응을 일으켜 오랫동안 추구해 온 성과를 축하했습니다. 그러나 레이저에 전원을 공급하는 데 XNUMX메가줄이 필요했습니다.

결국, 그러한 레이저는 가동 후 핵융합 반응기에서 나오는 전기에 의해 동력을 공급받게 될 것입니다. 그러나 더 효율적인 레이저는 더 효율적인 원자로를 의미하며 사용자 또는 그리드에 더 많은 전력을 제공합니다.

5 반복

레이저가 효율적이기에는 충분하지 않습니다. 또한 머스켓보다는 기관총처럼 작동해야 합니다.

Hawryluk는 “NIF에서 놀라운 결과를 얻었습니다.”라고 말했습니다. 초당 몇 발 또는 초당 한 발을 쏘는 지점에 도달할 수 있어야 하므로 반복 속도도 마스터해야 합니다.”

이는 연료 캡슐부터 시작하여 프로세스의 모든 단계에 대한 반복률을 증가시킵니다. 저널에 따르면 과학, "하루에 XNUMX만 개의 캡슐을 만들고, 채우고, 배치하고, 폭파하고, 치워야 하는 엄청난 엔지니어링 과제입니다."

FORBES에서 더Fusion은 필수 투자가 될 것이라고 DOE 관계자는 말합니다.By 제프 맥 마혼