32
-
VolJin #1 Megszaladt a reakció és kicsusszant a plazma, vagy eddig bírta az az eszköz, ami egyben tartja?
Ha az első az igaz, akkor szabályozhatatlan zsákutca, ha a második, akkor technológiai nehézségekkel állunk szemben.
A kérdés az, hogy ebből hogyan lesz energiakinyerés?
Gondolom deutériumot akarnak héliummá egyesíteni, tehát a két hidrogénből neutront gyártást kihagyják a folyamatból. -
Sequoyah #2 Mar miert lenne zsakutca az elso? A szabalyozas az pontosan egy olyan dolog ami idovel fejlodik, pontosabba valik, es a ma nehezen szabalyozhato dolgok holnap mar konnyen szabalyozhatova valnak a technologia fejlodesevel.
Ma meg senki nem tudja hogyan kell millio fokos plazmat szabalyozni, szoval rengeteg tanulnivalonk van. Ez a "zsakutca" jelentesevel eppen ellentetes.
Az "energiakinyeres" temajabol mi nem ertheto szamodra pontosan? A fuzio energiaegyenlege? -
wodka #3 A plazma nem tud megszaladni. Pont hogy az egyben tartása a gond. A reakció azért ér véget szinte mindig, mert nem tudják tovább fenntartani a plazma állapotot, és megszűnik a reakció. Bármi gond van az mindig a reakció megszúnésével jár..nem pedig a megszaladásával - nem úgy mint a fissziós reaktoroknál
Utoljára szerkesztette: wodka, 2021.01.04. 21:13:40 -
Caro #4 Reakció nem "szaladt meg", mert nem is volt. Egyelőre a D-T fúzió tűnik a leginkább elérhetőnek, de ilyen plazmát gyakorlatilag nem használnak, ugyanis annyi neutron termelődik, ami felaktiválja a berendezést, hogy utána csak robottal lehet már dolgozni benne.
A JET-nél pontosan ez történt (persze tudták előre). Tudományosan pedig sok újat nem hoz, szinte mindent le lehet mérni D-D vagy akár H-H plazmán is, ezért többségében ezeket használják. Fúzió ilyenkor nincs, vagy elenyésző mértékben, de a hőmérséklet és egyéb paraméterekből nagyon jól be lehet lőni, hogy mi lett volna, ha D-T plazmát használnak.
A szabályozás valóban egy folyamatosan fejlődő terület, de azért nagy áttörésekre nem kell gondolni. A matematikai algoritmusokat finomítják, gyorsabb processzorokat használnak, de ezeknek az alapjai már a 80-as években is adottak voltak, azóta tökéletesítik őket.
Ami mindig is a problémát okozta, az az anomális transzport: a plazma sokkal gyorsabban keveredik, mint ahogy az első egyszerű számítások mutatták (még az 50-es és 60-as években). Nem tudják a belsejében fenntartani a magas hőmérsékletet, mert gyorsan összekeveredik a külsejében található hidegebb plazmával. Ennek a kivédésére mindenféle trükkök születtek, de igazán jó soha nem lett. Ha ez nem lenne, akkor kb. egy asztal méretben lehetne fúziós erőművet építeni.
Ezt lehet ellensúlyozni nagyobb berendezés építésével (erről szól az ITER is), ennek a pénzen kívül más nem szab határt. -
duke #5 "Nap belsejében lezajló folyamatot utánozva "
Nem ez a legfontosabb, de azert megjegyzem
, hogy nem pont azt a fuzios reakciot akarjak megvalositani mint ami a napban zajlik. Mert ott 10 millio fokon, nagy nyomason, tobb millio ev alatt megy vegbe a fuzio, itt a foldon meg 100 millio fokon, nyomas nelkul akarjak, es persze sokkal gyorsabban.
Utoljára szerkesztette: duke, 2021.01.05. 11:42:32 -
Sequoyah #6 A szabalyozas alapelvei valoban kidolgozottak, de hogy millio fokos plazmat pontosan milyen algoritmusok alapjan szabalyozzak az meg kidolgozatlan.
Technologiai attores ehhez nem feltetlenul kell, viszont teszteles igen, es minden egyes teszt iszonyu draga.
Pl ahogy a fiam nagyon gyorsan megtanult bicajozni, semmi ujdonsag nincs benne manapsag, de 4-5x azert csak el kellett esnie mire megtanulta hogyan kell "szabalyozni" a kormanyt. Na most a fuzio eseten minden egyes ilyen probalkozas kozott varni kell par evet... -
Sequoyah #7 Hat itt foleg a nyomas hianyat emelnem ki. A napban a nyomas az adott, szoval a fuzio altal termelt osszes energiat ki tudja sugarozni. A foldon viszont a fuziobol kinyert energiat hasznaljuk a nyomas/homerseklet letrehozasahoz, szoval annak ellenere hogy a napban ez jol mukodik, egyaltalan nem olyan trivialis hogy ennek pozitiv lesz valaha is az energiamerlege. (persze a tudosok kiszamoltak es elvileg pozitiv lesz, de nem azert mert a termeszetben ez mar mukodik) -
VolJin #8 Mondjuk azért, mert ha a hőmérséklet emelkedésével exponenciálisan nő a termelt energia, akkor megszalad a reakció. -
VolJin #9 Vagy nem. Valszeg annyi energia szabadult fel, hogy nem tudták egyben tartani a plazmát, és azért állt le a reakció... -
VolJin #10 Olyan fúzióval, ami felesleges neutronokat termel, nincs is értelme kísérletezni. Csak tiszta deutériummal lehet működőképes, ahol hélium a végtermék. Ez a D-T fúzió nekem meglepetés. Baromi szennyező... -
Caro #11 A szabályozás tekintetében a hőmérséklet sokat nem játszik, csak egy paraméter. Még az sem feltétlenül igaz, hogy a nagyobb hőmérsékletűt nehezebb szabályozni.
Voltam én plazma szabályozásáról szóló előadássorozaton, bár már jó régen, mikor még ezzel foglalkoztam. A plazmát MHD-vel írják le, és lineáris válasz elmélet alapján szabályozzák, semmi hókuszpók nincs benne. Bekapcsolsz egy tekercset, a plazmát "eltaszítja" magától.
A gondok akkor jönnek be, amikor ezek elkezdenek telítődni. Mint írtam, matematikailag kutattak ennél kifinomultabb eljárásokat, de a technika csak pár éve lett rá alkalmas, hogy ezeket real-time tudják megvalósítani.
A nyomással kapcsolatban meg: a nyomást valójában a mágneses tér hozza létre. Olyannyira, hogy a mágneses tér megfelelő fizikai állandókkal átváltható nyomásra: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_pressure
Létezik erre pár szemléletes kép, hogy miért van így, én azt szeretem, amikor a plazma részecskéire tekintünk: ezek "felcsavarodnak" a mágneses erővonalakra, és ezek elemi köráramoknak felelnek meg. Ezeknek eredője pont a külső mágneses indukcióval ellentétes teret hoz létre, kioltja azt.
Tehát ahogy haladunk befele a plazmába, a mágneses tér egyre csökken, cserébe a nyomás nő. Utóbbiba most nem mennék bele, hogy miért van, maradjunk annyiban, hogy a plazmát "befele" a mágneses indukció által okozott eltérítés okozza. Ha nincs mágneses indukció, akkor a plazmában nem lehet nyomásgradiens sem, mert nincs minek "támaszkodni".
Extrém eset lenne, ha belül teljesen megszűnne a mágneses indukció. Ekkor a plazma gáznyomása megfelelne a mágneses nyomásnak ebben a térrészben, de tokamakokban ilyen konfigurációt tudtommal soha nem sikerült elérni, talán 85% körül lehet a csúcs. Más berendezések képesek ilyenre.
Az persze egy másik kérdés, hogy a plazmát (majd egyszer) a fúzió fogja fűteni, tehát ő fogja melegen tartani magát, ez jelenleg általában nagyon nincs így, külső fűtéseket használnak. -
Caro #12 Pedig a mainstream kutatások a D-T-ra koncentrálnak :)
Mint mondtam, ezt a legkönnyebb megvalósítani. A D-D-nél sem He4 a végtermék. Sajnos olyan reakció nem létezik elemi részecskék szintjén, hogy kettő megy be, és egy jön ki, mert amúgy adná magát. Kezdő fizikus hallgatóknak ezt azzal magyarázzák, hogy ilyen esetben nem tud egyszerre teljesülni az energia és az impulzus megmaradása (vonatkoztatási rendszertől függ). Ez nyilván nem a valódi indok, csak senki nem tud jobbat :D
Lényeg a lényeg, D+D -> He4 + gamma még lehetne, de ennek elképesztően kicsi a hatáskeresztmetszete.
A D+D-ből két dolog lehet: T+H, ami után nyilván a trícium reakcióba lép, és neutront termel, vagy He3 + n, ami egy lépésben termel neutront. Emiatt nem is lehet tisztán neutronmentes reakciót csinálni, amiben van deutérium, mert D+D reakció mindig lesz. -
t_robert #13 A dél-franciaországban már 3-4 éve épülő nemzetközi ITER berendezéstől azt várják, hogy 3-4 percig képes lesz fenntartani a fúziós folyamatot. A következő 1-2 évben be is fog már indulni. Mivel ez egy kísérleti eszköz a cél nem az energia termelés, hanem a folyamatok vizsgálata, tesztelése... (egy kb. 20 éves teszt folyamatban. ) Ettől az eszköztől várják, hogy sikerül kidolgozni a megfelelő fúziós reaktorok elméleti alapjait. Majd ez alapján épitenének egy kisebb teljesítményű demo fúziós erőművet, ami már energia nyereséget állít elő és nem csak nyeli az energiát, mint kacsa a nokedlit. Az ITER elvben 500 MW energiát kap befele... 3-4 perc működés alatt az ITER berendezéssel már sok tesztet és kísérletet lehet elvégezni. A korai fúziós kísérleti berendezésekbe század vagy tized másodpercig lehetett fenntartani a fúziós folyamatot. Ami alatt túl sokat nem lehetett kísérletezni. -
t_robert #14 Hát már a 60-as években elkezdtek kísérletezni a tokamak berendezésekkel. itt ügye egy gyűrű alakú térben alakul ki a sok millió fokos plazma. Amit mágneses térrel nyomnak össze és tartanak távol a gyűrű külső falától. A gond az, hogy a plazma instabil szétszakad. Így csak töredék másodpercekig sikerült fenntartani a folyamatot. Persze akkoriban eleve esélytelenek voltak. Nem léteztek szupravezető mágnesek, melyek villámgyorsan vezérelhetőek. És nem létezett olyan szintű elektronika, ami kellő gyorsasággal volt képes kiszámolni a szükséges változásokat. Na meg nem voltak kellően gyors érzékelők sem, amelyek adatokat adtak a folyamatról. Mára jutottunk el technikailag arra a szintre, hogy képesek legyünk valós időben vezérelni a folymatot és beavatkozni ha úgy érzékeljük, hogy kezcd valahol meginogni a plazma és ellenlépéseket tenni a mágneses tér változtatásával. Elméletben nem fog a plazma hozzáérni a falhoz, mert olyan angyok a berendezések, hogy gyakran már 10 méterre is lehet a plazma a faltól. (látni az ITER-ről készült képeken, hogy eltörpülnek az emberek a berendezés belsejében. Mire annyira elgörbülne a plazma, hogy valahol érintené a berendezést már régen szét fog szakadni a plazma gyűrű. -
Sequoyah #15 Ettol ez meg nem lesz zsakutca. Ez csak egy szabalyozasi problema. Ott kell tartani a homersekletet hogy ne szaladjon meg az energia. De tekintve hogy ez egy negativ visszacsatolasu rendszer, nem pedig onfenntarto, ez nem igazan problema hosszutavon. -
Sequoyah #16 a plazmát (majd egyszer) a fúzió fogja fűteni
Ez alatt azt erted hogy a plazma kozvetlenul magat futi, vagy azt hogy kinyerik az energiat, majd kivulrol visszataplaljak de kulso eroforras nelkul?
Az elobbi ha jol ertem fizikailag lehetetlen, mert a napban is csak az oriasi gravitacio miatt mukodik. A foldon ez hianyzik, szoval mindenkepp vissza kell taplalni. -
Caro #17 Az első reaktorok valószínűleg az utóbbit fogják használni, tehát a termelt energia egy részét visszavezetik a plazma fűtésére. Ennek a hatásfoka persze rossz, hiszen ismét egy hőerőgépet kell meghajtani, illetve a plazma fűtések hatásfoka sem 100%.
De nem lehetetlen az sem, hogy a fúziós reakció teljes egészében ellássa a plazma fűtését. A fúzióból származó fűtést alfa-fűtésnek szoktuk nevezni, mert ez főleg a He4 által leadott energiából áll. Viszont ezzel nagyon kevés tapasztalat van egyelőre, hiszen kevés tokamak üzemelt D-T plazmával.
De a töltött részecskék képesek leadni a plazmában az energiájukat, és egy jövőbeli reaktort erre érdemes tervezni. A nagyobb térfogat ebben nyilván segít. -
_svd_ #18 Azt tudjuk, hogy a Napban mi moderálja a fúziót?
Minden megvan ami szükséges. Nyomás, hőmérséklet és üzemanyag. Mégsem robbannak fel a csillagok, lassan fűtik el a rendelkezésre álló üzemanyagot. -
BladeW #19 A gravitáció összehúzó erejének áll ellen a belső nyomás, és ez tartja egyensúlyban a folyamatot. Aztán ha elégett az üzemanyag jön a szupernóva robbanás, és létrejönnek a héliumnál nehezebb atommagok is.
Utoljára szerkesztette: BladeW, 2021.01.07. 00:59:07 -
#20
én csak egyet nem értek, az atom és a fuzios reaktoroknál, meg ugy általában a hóerőmüvekkel.
Hogy mindegy, hogy mivel állitják elö a hót, az akkor is csak vizgöz elöállitásra használják ami meghajt egy generátort.
Tehát hiába jó a generátor hatásfoka, ha a megtermelt energiának csak a töredéke fog átalakulni villamos árammá.
Itt is a fuzio során hatalmas energiák szabadulnak fel , de nem tudják egybol kinyerni belölük.
Az atomreaktornál is,
A maghasadás alkalmával sokkal több energia szabadul el, mint amenynit megtermel az erőmü.
Arról nem is beszélve, hogy a generátor turbináét meghajtó göz a közeli folyobol vagy tóbol van elöállitva igy akármenynire is környezetbarát egy atomerőmü ,nem lehet azt garantálni, hogy nem okoz, olyqan változásokat ami kárt okoz a folyo /tó élóvilágába.
Ha jol tudom Paksnál is 10 fokkal magasabb hömérséklető a viz ami visszamegy a dunáva, szóval ott megváltozuhat az alga és egyébb életformák összképe, meg az sem lehet biztositani, hogy minden hal megussza a folyamatot.
Tehát azon kellene inkább valamit kitalálni, hogy tudnál egybol a felszabaduló energiát átalakitani elektromossággá, kihagyva a turbina és generátor részeket.
Mert addig ezek a atommal futott erőmüvek nem más, csak egy multszázadi gőzgép. vagy verébre ágyuval, hogy egy nagy tábortüzet rakok és megmelegitem vele a pohár kávét. -
kvp #21 "Tehát azon kellene inkább valamit kitalálni, hogy tudnál egybol a felszabaduló energiát átalakitani elektromossággá, kihagyva a turbina és generátor részeket."
Erre letezik mar megoldas. Ilyenek pl. a nuklearis termoelektromos generatorok, amit pl. a NASA is hasznal. Problema, hogy a hatasfoknovekedeshez kepest eleg dragak. Aztan ott vannak az egykoros gazuteses reaktorok, ahol sokkal jobb hatasfokkal lehet a felmelegitett nemesgazt a turbinakra vezetni. Csak eppen egyetlen kor van, tehat barhol ereszt a hutokor nuklearis szennyezest okoz. Lehetne ketkoros, kulso korben Striling hoerogepeket, leginkabb a NASA fele Stirling genetatorokat hasznalo megoldast hasznalni. Ezek mar 90% folotti hatasfokkal rendelkeznek. A maradek hulladekho pedig felhasznalhato egy harmadik hutokoron at pl. futesre. Ezt a megoldast hivjak cogeneration-nek. Ez utobbi meg Paks II. eseten is benne van a tervekben, de a legtobb pesti foldgazos futomu is igy termel aramot es tavhot.
A fuzios energiakinyeresre lenne meg egy megoldas, lathato fennye alakitani, amiket utanna napelemekkel kozvetlenul lehetne aramma alakitani, de sajnos a napelemek sem eleg jo hatasfokuak es mivel felvezetok, ezert a nem is birjak tul jol a sugarzast. Egy Stirling generatoros megoldas viszont barmilyen homerseklet kulonbseget kepes hasznositani es mellekhataskent a felepitese miatt megoldja a kulonbozo hutokorok levalasztasat is.
Pakson is lehetne a kifolyo meleg hutovizre meg egy alacsony homersekletu generator sort epiteni, de az a +10 fok (ami a folyoba erve mar csak atlag +1 fok) nem igazan eri meg. (nagyon draga lenne a kinyerheto energiahoz kepest a 10 fokos hokulonbsegen uzemelo generator felepitese es mukodtetese) Szoval egyszeru anyagi megfontolas, nem eri meg a kis plusz energiamennyiseg miatt sokkal dragabb technologiat hasznalni.
ps: Pakson a Duna tulterheleset hutotavakkal es/vagy aktiv hutotornyokkal lehetne kivaltani. Viszont pont azert tudnak ennyire olcson termelni a reaktorok, mert a hutes kvazi igyen van es ehhez minimalis infrastruktura es minimalis energia szukseges csak. A vilag mas reszein ahol nincs nagy ingyenes vizmennyiseg a reaktor mellett kenytelenek dragabban termelo, a hutest aktivan kezelo eromuveket epiteni, ami jelenleg nem eri meg. (a foldgaz, a koolaj es a szen meg mindig tul olcso) -
VolJin #22 Téves. Egy nagytömegű csillag nem áll le a héliumnál, eljut az a vasig. Ekkor az utolsó másodperceben, amikor omlik össze a mag és emelkedik a hőmérséklet, szétveri a héliumig, ezzel energiát von el, úgymond hűti magát, így felgyorsul az összeomlás, a végén már neutronokká kezd alakítani mindent a mag közepén, és rengeteg neutrínó termelődik, amik amúgy mindenen át mennek, de a milliárd fokos plazmán már ők is fennakadnak, és az összeomlásban befele zuhanó anyag és a neutrínó "fal" ütközése maga a szupernóva, és ekkor keletkeznek a különböző elemek. Elvileg a magban héliumokat pakol össze a fúzió, így a páratlan rendszámú elemek, és a legtöbb izotóp létre sem jönne. Tíz éve téves modellekkel kalkuláltak, de azok a legtöbb izotópot és a robbanást sem adták ki a szuperszámítógépeken. Közvetlen összeomlások lettek az eredmények... -
VolJin #23 Ha több energia szabadulna fel egy atomreaktorban, mint amit megtermel az erőmű, akkor az reaktorleolvadást jelentene...
Legfeljebb nem használják fel mind áramfejlesztésre. -
VolJin #24 A napban két hidrogénből egy deutérium lesz, majd két deutériumból egy hélium (He4) alfa-részecske. -
Csaba161 #25 Persze hogy NEM!!!!!
![]()
-
VolJin #26 Megnéztem, tényleg... -
#27
Remélem használtál kormos üveget. ;-) -
t_robert #28 Pakson van már egy másodlagos turbina. Az eredeti reaktor blokkok 440 MW elektromos energiát termeltek. Majd építettek még minden blokkhoz másodlagos turbinákat, amelyek felhasználják további áramtermelésre a megtermelt gőz maradék nyomását és hőjét. Ezzel sikerült további 4*60 MW-tal megnővelni az elektromos teljesítményt. így ma Paks 4*500 azaz 2000 MW elektromos teljesítményű az eredeti 1760 MW helyett.
-
#29
Még annyit tennék hozzá, hogy az un. termoelektromos cella viszonylag jó hatásfokkal képes egy termikus fényspektrumból elektromos áramot előállítani. Elvileg. Egy 1800 K fokos emitter és 300 K-es kollektror/cella hőmérséklet esetén 83%-os elméleti hatásfok jön ki.
A gyakorlati, lásd az általad is írt RTG, meg 10-20%. Szóval itt lehetne azért még mit fejleszteni. -
Sir Cryalot #30 https://en.wikipedia.org/wiki/Aneutronic_fusion
"proponents see a potential for dramatic cost reductions by converting energy directly to electricity, as well as in eliminating the radiation from neutrons, which are difficult to shield against."
Utoljára szerkesztette: Sir Cryalot, 2021.01.12. 17:13:02 -
VolJin #31 Hülye! :-) -
mumoka 2012 #32 te jóságos ég egybe gyűlt a jó nép kezdődik az iskola minden mennyiség be. De a 20 másodperc rettentő sovány.
Utoljára szerkesztette: mumoka 2012, 2021.02.20. 19:21:28
