Sí, las plantas de energía de fusión por inercia ciertamente podrían estar a menos de diez años. Es totalmente posible que dentro de 10 años puedan estar operando plantas de energía seguras de confinamiento por inercia comercialmente seguras.
La fusión por confinamiento inercial es actualmente la única forma terrestre de fusión nuclear COMPROBADA que funciona y produce una fusión con un aumento sustancial de energía.
Sin embargo, en la actualidad, la fusión de confinamiento inercial puro que no utiliza la fisión nuclear para producir las condiciones para la fusión está limitada por el conductor. Todavía no es posible construir un láser (o un acelerador de partículas de iones) lo suficientemente grande como para producir la ignición por fusión DT. El progreso en la construcción de láseres de pulso rápido extremadamente grandes a un costo cada vez más bajo está avanzando muy rápidamente. De hecho, una revisión del registro técnico de las últimas cuatro décadas mostraría que la tasa de avance técnico en la potencia de los grandes láseres de pulso rápido, como los que son adecuados para la fusión ICF, excede la tasa de avance técnico sostenido en cualquier otra área técnica, incluida la Número de transistores en chips de CPU (Ley de Moore).
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Los láseres Fast Pulse están mejorando rápidamente. En la última década, el poder rápido que pueden producir los láseres de pulso ha aumentado en un factor de más de mil veces y mientras que los láseres son cada vez más potentes, también se están volviendo físicamente más pequeños y más baratos de construir y operar.
El progreso en el poder de Fast Pulse Losers excede el progreso sostenido en cualquier otro campo técnico (y excede la velocidad de avance en semiconductores (transistores en un chip de CPU – Ley de Moore) –
Progreso en láseres pulsados de alta potencia
Diagrama que muestra el progreso inicial en la producción de potentes láseres de pulso rápido. La tendencia a una potencia máxima cada vez mayor en los láseres de pulso rápido ha continuado durante las últimas décadas. Los láseres Petawatt capaces de encender de manera confiable las cápsulas de fusión DT son una excelente apuesta para el futuro cercano (y los costos de estos láseres grandes están cayendo implacablemente).
Sin embargo, muchas personas, incluido el Congreso, han deseado saber con certeza si la fusión por inercia en el funcionamiento funcionará y en realidad producirá energía neta a partir de la fusión. Para responder a esta pregunta, en los últimos años en pruebas nucleares subterráneas, tanto LANL como LLNL diseñaron una serie de tomas de prueba llamadas Halite-Centurion.
Las tomas de la serie Halite-Centurion estaban relacionadas con la fusión y las tomas se apoyaron en las tomas que ya estaban en el calendario. Estas tomas se diseñaron para utilizar una pequeña porción de los rayos X producidos desde la parte primaria de un dispositivo experimental a través de una línea de visión hasta un experimento de fusión remoto ubicado a cierta distancia en el recipiente de prueba experimental subterráneo. Los láseres y los controladores de fusión de haz de iones como los que estaban disponibles en ese momento (1980 – 1992) no pudieron proporcionar la energía necesaria para producir el encendido por fusión, pero los rayos X de un dispositivo de fisión de encendido remoto podrían proporcionar la energía necesaria para el controlador (> 20 La energía MJ entregada en un punto de aproximadamente 2 mm en un tiempo de menos de 3 nanosegundos).
Los experimentos de fusión Halite-Centurion en el desierto de Nevada funcionaron de manera confiable y repetida, y produjeron el encendido por fusión total de pequeñas muestras de sub-gramos de combustible DT (en pequeñas esferas llenas). Una vez que se clasificaron estos experimentos, el DOE permitió al científico principal, el Dr. John Lindl, desclasificar y revelar aproximadamente la mitad de la información del proyecto relacionada con la fusión.
Lo que falta en los experimentos de fusión ICF actuales para apoyar la construcción de centrales eléctricas de fusión ICF prácticas es un controlador de fusión con características lo suficientemente cercanas al controlador empleado por LANL y LLNL en las pruebas de Halite-Centurion para permitir el encendido por fusión total con ganancia de energía. Un controlador capaz de entregar más de 20 MJ en un área enfocada a menos de 2 mm en el tiempo de menos de 3 nanosegundos. El controlador láser NIF actual es capaz de suministrar aproximadamente 2 MJ de energía total y solo puede lograr la fase de “calentamiento alfa” de la operación de fusión, una etapa que precede inmediatamente al encendido por fusión. Las simulaciones por computadora LASNEX e HYDRA de mediados de los años 90 en las cuales LLNL basó el diseño de ingeniería del láser NIF fueron demasiado optimistas en la predicción de las características requeridas del controlador de fusión para producir la ignición. La falla de las simulaciones LASNEX y HYDRA resultó en que NIF se construyó demasiado pequeño para lograr el objetivo de encendido por fusión y que NIF sirviera como la base de la tecnología de la planta de energía de fusión LIFE ICF. Sin embargo, también se debe admitir que, además del poder del conductor, existen otros problemas de ingeniería no resueltos (pero aún importantes) para ICF, que incluyen simetría de implosión e inestabilidades de plasma (Rayleigh-Taylor) que roban energía del plasma de ICF cuando se aproxima a las condiciones de fusión. El uso de un controlador de fusión más robusto, como el que se empleó en los experimentos de fusión DT iniciados por rayos X con rayos X de halita-centurión, permitió un poco menos de la simetría óptima y las inestabilidades leves del plasma para seguir funcionando y producir la fusión DT con ganancia de energía.
Documentos de Halite-Centurion Source (con enlaces donde sea posible) –
Artículo de NY Times publicado en el momento de las pruebas de campo de Halite-Centurion – Secret Advance in Nuclear Fusion Spurs una disputa entre científicos
El avance secreto en la fusión nuclear provoca una disputa entre los científicos
El siguiente documento contiene lo que John Lindl pudo publicar públicamente con respecto a Halite-Centurion ICF por el DOE
“Desarrollo del enfoque de impulsión indirecta a la fusión por confinamiento inercial y las bases de la física objetivo para la ignición y la ganancia”. John Lindl. Página: 3937. AIP Física de Plasma. Instituto Americano de Física, 14 de junio de 1995.
http://hifweb.lbl.gov/public/Sha…
Ya se ha demostrado que tipos específicos de fusión por confinamiento inercial funcionan en pruebas nucleares subterráneas durante la guerra fría. No hay necesidad de conjeturar o adivinar, actualmente conocemos las características del controlador de fusión requerido para producir con éxito la fusión con la ganancia de energía (no solo el factor de ganancia de fusión Qe> 1) o la energía de equilibrio.
Se puede sugerir que se haga un poco de dinero y esfuerzo para adaptar la tecnología de fusión por fisión en funcionamiento conocida para que funcione en una forma de fusión pura mucho más limpia y más adecuada para la generación de energía de fusión eléctrica segura. Debemos considerar
elevar el presupuesto nacional para la fusión para posibilitar la búsqueda paralela de una gama más amplia de posibles tecnologías de fusión, incluida la fusión por confinamiento por inercia DT-DD pura en 2 etapas. La práctica actual de poner virtualmente todos los fondos y esfuerzos en uno o dos grandes experimentos conlleva un mayor riesgo técnico que ejecutar en paralelo una gama mucho más amplia de enfoques de tecnología de fusión en una variedad de experimentos de diferentes tamaños.
Nadie sabe hoy qué tecnología de fusión algún día formará la base de las centrales comerciales de fusión. Desde el punto de vista del riesgo técnico, es más seguro seguir simultáneamente muchas vías hacia la fusión y no elegir la tecnología “ganadora” al principio del proceso. Es totalmente posible que ITER y NIF finalmente “trabajen” desde el punto de vista de producir energía de equilibrio a partir de la fusión, pero que sigan siendo demasiado costosos para competir con las plantas de energía de combustibles fósiles y nucleares de fisión existentes. Alternativamente, los enfoques más pequeños para la fusión podrían ser, en última instancia, la base de una fusión competitiva en costos.
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Al querer evitar una excesiva controversia, me gustaría señalar que existe una tecnología de fusión práctica que habitualmente no consideramos (principalmente debido a sus orígenes militares).
Podría valer la pena recordar que la tecnología de fusión-fisión Ivy-Mike funcionó la primera vez que se probó en 1952. La tecnología de Mike fue la base de las primeras armas termonucleares en el arsenal de los Estados Unidos. Adaptar la tecnología de Mike para que sea pura fusión híbrida DT-DD encendida por un controlador de fusión del tamaño apropiado (láser o haz de iones) abre muchas aplicaciones nuevas en la generación de energía económica.
Imagen conceptual de un dispositivo de fusión pura DT-DD de 2 etapas. El primario deuterio-tritio esférico detona y produce una onda de deflagración por choque termonuclear en un cilindro comprimido de líquido deuterio criogénico. (Nota: algunos detalles técnicos se omiten intencionalmente de este dibujo conceptual)
La tecnología de Mike funcionó la primera vez que se probó y produjo enormes cantidades de energía neta (y nunca ha fallado en más de 800 pruebas subterráneas en el sitio de pruebas de Nevada).
En lugar de poner nuestra fe en las leyes de escalamiento mientras construimos experimentos de fusión de MCF cada vez más grandes y más caros, al mismo tiempo que intentamos lograr una generación de energía de equilibrio.
¿por qué no volver al campo y adaptar la tecnología comprobada de fusión por confinamiento inercial para operar como fusión pura, evitando el uso de un primario de fisión? ¿Por qué no adaptar y modificar la tecnología de fusión de ICF que nunca ha fallado en el campo en lugar de hundir toda la financiación de fusión actual en los sistemas de fusión magnética de confinamiento que en cientos de dispositivos de fusión de MCF en todo el mundo y en cientos de miles de disparos ha fallado sistemáticamente una sola vez? producir energía de fusión de equilibrio?