Le caratteristiche della fusione nucleare del reattore General Fusion canadese e del reattore East cinese hanno causato ciò Si vocifera che una fonte illimitata di energia pulita diventi realtà nel contesto della crescente domanda di energia da parte dell’intelligenza artificiale e dell’elettricità. Allo stesso tempo, nuove startup sono emerse in tutto il mondo e hanno attirato miliardi di investimenti privati.
Ecco uno sguardo più da vicino alla fusione nucleare e dove Il suo sviluppo Disponibile in Canada e nel mondo.
Cos’è la fusione nucleare?
La fusione nucleare è stata studiata per decenni come un modo per produrre energia pulita, sicura e illimitata da una fonte abbondante.
La fusione avviene quando i nuclei al centro di due atomi si uniscono per formare un unico nucleo, formando un elemento più pesante e liberando un’enorme quantità di energia. La fusione di un nucleo di idrogeno in elio fornisce energia al nostro sole. La stessa reazione può essere utilizzata nei reattori sulla Terra.
L’idrogeno, il carburante per questa reazione, è ampiamente disponibile nell’acqua sulla Terra. A differenza delle reazioni nei reattori nucleari convenzionali, che dividono gli atomi di elementi radioattivi come l’uranio, le reazioni di fusione non generano scorie radioattive. Ma i reattori commerciali a fusione nucleare non sono ancora disponibili.
Il conduttore di Quirks & Quarks della CBC spiega il processo per ottenere energia pulita dalla fusione nucleare e sottolinea i progetti canadesi e francesi che sono in corso.
Perché la fusione nucleare è stata al centro delle notizie ultimamente?
Il reattore cinese a fusione nucleare sperimentale avanzato superconduttore Tokamak (EAST) ha recentemente raggiunto un importante traguardo. I reattori a fusione devono mantenere l’idrogeno estremamente caldo e condensato, sotto forma di plasma, come si trova nel Sole. L’Accademia cinese delle scienze ha annunciato all’inizio di questo mese che EAST aveva fatto proprio questo Mantenere la stabilità del plasma a densità superiori al limite precedente. Ciò potrebbe consentire in futuro reattori a fusione commerciale più piccoli ed economici. Rapporti sulla natura.
Questi risultati sono stati previsti da anni, anche se in realtà farlo rappresenta un “passo avanti”, ha affermato Robert Fedosiev, professore dell’Università di Alberta che è stato coinvolto nella ricerca sulla fusione laser per più di 50 anni.
UN Annuncio novembre 2024 Dalla General Fusion, anch’essa con sede a Richmond, British Columbia È tornato nelle notizie Questo mese, che viene descritto come un “record mondiale” nella produzione di neutroni, sottoprodotti che mostrano quanta fusione ha avuto luogo.
Fedosiev ha affermato che il record si applica solo alla tecnologia della General Fusion, poiché alcuni reattori a fusione finanziati dal governo hanno effettuato integrazioni più ampie con altre tecnologie. Tuttavia, ha aggiunto, General Fusion è “più avanti rispetto alla maggior parte delle startup (di fusione) che non hanno mai prodotto neutroni”.
Creare condizioni solari sulla Terra è stata una sfida globale lunga decenni, ma se riuscissimo a superarla, potrebbe significare energia pulita illimitata. Joanna Wagstaffe visita un’azienda canadese che scommette su un nuovo approccio audace per arrivare prima a raggiungere questo obiettivo.
Entrambi i recenti sviluppi sono importanti, ma incrementali, ha affermato Blair Bromley, ex copresidente della divisione scientifica e tecnologica dell’energia da fusione e degli acceleratori scientifici e tecnologici della Canadian Nuclear Society.
In altre notizie sulla fusione canadese, Nuovo centro per l’energia da fusione in Ontario L’annuncio è avvenuto meno di due mesi fa. Verrà creato con 33 milioni di dollari dal governo federale e dalla Crown Corporation Atomic Energy of Canada Ltd., 19,5 milioni di dollari dal governo dell’Ontario e dalla Crown Corporation Ontario Power Generation e 39 milioni di dollari dalla startup di fusione Stellarex Group Ltd. Stellarix dice La missione del centro includerà la progettazione, la costruzione e il funzionamento di un reattore sperimentaleMa non ha fornito alcun orario.
Perché recentemente c’è un interesse globale per le fusioni?
Andrew Holland è amministratore delegato della Fusion Industry Association (FIA), un’organizzazione globale che afferma di rappresentare tutte le principali società di fusione private del mondo al di fuori della Cina.
Holland ha affermato che gli investitori di tutto il mondo stanno prendendo in considerazione il cambiamento climatico e la sicurezza energetica in un contesto di crescente domanda di energia da parte dei data center e dell’intelligenza artificiale: “Idealmente, abbiamo bisogno di più energia priva di emissioni di carbonio, sempre disponibile, e la fusione può risolvere questo problema”.
Allo stesso tempo, ha affermato, “la scienza è progredita al punto in cui le aziende sono sicure che la prossima macchina che costruiranno funzionerà”.
Il gruppo industriale è stato fondato nel 2021 e conta 24 aziende associate. Negli ultimi cinque anni, il numero di fusioni è più che raddoppiato arrivando a 53, e più di 10 miliardi di dollari sono stati investiti in fusioni di startup private.
Include gli investitori Le aziende tecnologiche Microsoft e Google, i miliardari Bill Gates e Jeff Bezos e la compagnia petrolifera Chevron.
La FIA afferma che la maggior parte dei suoi membri si aspetta di vedere la fusione produrre elettricità per la rete negli anni ’30.
Sembra ottimistico. Quanto siamo vicini in realtà?
La sfida con la fusione era l’enorme quantità di energia che doveva essere spesa anche solo per avviare la reazione.
tre anni fa, Reazione di fusione Presso il National Ignition Facility del Lawrence Livermore National Laboratory negli Stati Uniti Sono nato Un po’ più di energia di quella immessa. Questa è stata la prima volta (e finora l’unica volta) che una reazione di fusione ha prodotto energia netta.
Questo “credo abbia davvero aumentato la consapevolezza e l’ottimismo”, ha detto Fedosiev.
Gli scienziati statunitensi affermano di aver prodotto una reazione di fusione che crea un guadagno netto di energia, un importante passo avanti nella ricerca decennale di produrre energia verde illimitata e a basso costo attraverso la fusione nucleare. Tuttavia, potrebbero volerci anni prima che questa scienza possa essere utilizzata per generare energia sostenibile.
Ma ottenere un po’ più di potenza di quella immessa non è sufficiente. Il rapporto dovrebbe essere molto più alto nella centrale elettrica.
ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), un enorme reattore a fusione costruito in Francia in collaborazione con Cina, Unione Europea, India, Giappone, Corea, Russia e Stati Uniti per un costo stimato di 13 miliardi di euro (21 miliardi di dollari canadesi), mira a fare proprio questo. Utilizzerà 50 megawatt di elettricità per generare 500 megawatt di energia da fusione, che è quasi 10 volte migliore di LLNL.È sufficiente per fornire energia a circa 250.000 case Dovrebbe essere pronto per il funzionamento alla fine degli anni ’30.
Gli scienziati sono abbastanza fiduciosi che un reattore a fusione di queste dimensioni sarà in grado di farlo, ha detto Fedosiev.
Video dall’interno di un reattore mentre gli scienziati europei stabiliscono un record mondiale per la produzione di energia da fusione nucleare. Anche se richiede molti anni, questo processo ha il potenziale per generare energia senza inquinamento, scorie radioattive o gas serra.
Ma ci sono ancora altre sfide prima di poter gestire le centrali a fusione nucleare.
Calore estremo e Le radiazioni provenienti dalle reazioni di fusione danneggiano il reattore, limitandone la vita operativa a circa “meno di un’ora di funzionamento totale”, anche se questo sarà suddiviso in più di una dozzina di cicli di poche centinaia di secondi, ha detto Fedosiev. eL’espansione richiederà ingegneria e soluzioni come nuovi materiali.
Il ruolo del Canada nel favorire l’integrazione
Inoltren per sfide con output, no Nessuno ha ancora creato un sistema di alimentazione autosufficiente.
Gli odierni reattori a fusione nucleare si basano sulla combinazione di due diversi tipi di idrogeno chiamati deuterio e trizio.
Il deuterio si trova naturalmente nell’acqua, ma il trizio viene prodotto utilizzando neutroni e litio. In futuro, gli ingegneri mirano a creare un sistema che alimenti i neutroni generati dalle reazioni di fusione in un contenitore “generatore” di litio che genererà più trizio, ma questo non esiste ancora.
Nel frattempo il trizio deve essere prodotto altrove e immesso nel reattore.
La maggior parte del trizio commerciale mondiale è attualmente prodotto dai reattori nucleari CANDU in Ontario.
Forniture canadesi Trizio e apparecchiature e tecnologie correlate al trizio A ITER fornirai trizio Autorità per l’energia atomica del Regno Unito per la fusione nucleare.
I costi devono diminuire
Sebbene reattori giganti come ITER possano essere in grado di generare energia da fusione, sono molto costosi. Bromley ha affermato che la questione ora è se i reattori a fusione commerciale potranno diventare economicamente competitivi con altre fonti di elettricità prive di carbonio.. La fusione è destinata a competere con fonti di “carico di base” più continue, come il nucleare convenzionale e l’idroelettrico. Allo stesso tempo, l’energia solare ed eolica sono già più economiche dei combustibili fossili.
Ecco perché le startup nel settore della fusione stanno cercando di trovare modi per realizzare reattori più piccoli e meno costosi utilizzando nuove tecnologie come i magneti superconduttori ad alta temperatura.
Bromley afferma che la scienza ha raggiunto uno stadio in cui l’industria privata può lavorare in parallelo con i governi su molte sfide pratiche tecnologiche e ingegneristiche.
“Molte persone nel settore privato hanno pensato, sai, questo è un problema, questa è un’opportunità per realizzare un profitto e affrontare un problema di necessità globale”, ha detto.
Holland afferma di credere che ora siamo abbastanza vicini ai reattori a fusione perché l’industria abbia bisogno di iniziare a creare catene di approvvigionamento, e i governi debbano iniziare a mettere in atto politiche e regolamenti pubblici per sostenerli.
“Dobbiamo iniziare a rendere le persone consapevoli di ciò che accadrà”, ha detto. “Dobbiamo assicurarci che le persone sappiano e capiscano quanto sia entusiasmante in modo che possano effettivamente costruire questa cosa nelle loro comunità.”
