/Idaho Ulusal Laboratuvarı, füzyon güvenliği ve trityum tedarik zinciri üzerinde çalışıyor

Idaho Ulusal Laboratuvarı, füzyon güvenliği ve trityum tedarik zinciri üzerinde çalışıyor

Bu, Idaho Ulusal Laboratuvarı’nda füzyon için kullanılacak potansiyel bir aday malzeme üzerinde yüzey kimyasını ölçen bir X-ışını Fotoelektron Spektroskopi sisteminin yakından görünümüdür.

Masashi Shimada California San Diego Üniversitesi’nde yüksek lisans programına katıldığı 2000 yılından beri nükleer füzyon üzerine araştırma yapmaktadır. Halen, federal hükümetin önde gelen bilimsel araştırma laboratuvarlarından biri olan Idaho Ulusal Laboratuvarı’ndaki Güvenlik ve Trityum Uygulamalı Araştırma (STAR) tesisinde baş bilim adamıdır.

Alan çok değişti.

Kariyerinin başlarında, eğer hiç tartışıldıysa, füzyon genellikle şakaların poposuydu. Shimada’nın her zaman duyduğu çatlak “Füzyon geleceğin enerjisidir ve her zaman olacaktır” idi.

Ama bu değişiyor. Onlarca start-up göre, özel fonda yaklaşık 4 milyar dolar topladı Füzyon Endüstrisi Derneğibir endüstri ticaret grubu.

Yatırımcılar ve Enerji Bakanlığı Sekreteri Jennifer Granholm füzyon enerjisini temiz enerjinin “kutsal kâsesi” olarak adlandırdılar.herhangi bir sera gazı salmadan ve nükleer fisyonun sahip olduğu aynı tür uzun ömürlü radyoaktif atık olmadan neredeyse sınırsız enerji sağlama potansiyeline sahip.

Füzyon alanında çalışan yeni, genç bilim adamlarından oluşan bir dolu ürün var ve ilham alıyorlar.

Shimada, “Gençlerle konuşursanız, kaynaşmaya inanırlar. Başaracaklar. Çok olumlu, iyimser bir zihniyetleri var” dedi.

Kendi adına, Shimada ve ekibi, ABD’yi cesur yeni bir füzyon endüstrisi için kurma umuduyla, birçok füzyon girişiminin peşinde olduğu popüler bir yakıt olan trityum yönetimi hakkında araştırma yapıyor.

CEO Andrew Holland, “Hükümetin füzyon ticarileştirme konusundaki yeni ‘cesur vizyonunun’ bir parçası olarak, trityum işleme ve üretimi bilimsel araştırmalarının önemli bir parçası olacak.” Füzyon Endüstrisi Derneği CNBC’ye söyledi.

Masashi Shimada

Fotoğrafın izniyle Idaho Ulusal Laboratuvarı

Trityum tedarik zincirini incelemek

Füzyon, daha hafif iki atom çekirdeğinin tek bir ağır çekirdek oluşturmak üzere bir araya getirildiği bir nükleer reaksiyondur. “büyük miktarda enerji” salıveriyor. Güneşin gücü böyle. Ancak Dünya’daki füzyon reaksiyonlarını kontrol etmek karmaşık ve hassas bir süreçtir.

Çoğu durumda, bir füzyon reaksiyonu için yakıtlar, her ikisi de hidrojenin formu olan döteryum ve trityumdur. evrende en bol bulunan element.

Döteryum çok yaygındır ve deniz suyunda bulunabilir. Füzyon Dünya ölçeğinde sağlanırsa, bir galon deniz suyu Enerji Bakanlığı’na göre, 300 galon benzin kadar enerji üretecek kadar döteryuma sahip olacaktı.

Bununla birlikte, trityum Dünya’da yaygın değildir ve üretilmesi gerekir. Shimada ve Idaho Ulusal Laboratuvarı’ndaki araştırmacı ekibi, Idaho’daki Idaho Şelalelerinin 55 mil batısında, izotopun nasıl üretileceğini araştırdıkları küçük bir trityum laboratuvarına sahipler.

Shimada CNBC’ye verdiği demeçte, “Trityum doğada mevcut olmadığı için onu yaratmak zorundayız.”

Şu anda, Amerika Birleşik Devletleri’nin kullandığı trityumun çoğu, Kanada’nın ulusal nükleer laboratuvarıdedi Shimada. Shimada, “Ama bu malzemelere gerçekten güvenemeyiz. Çünkü bir kez kullandığınızda, geri dönüştürmezseniz, temel olarak tüm trityumu tüketirsiniz,” dedi. “Yani bir füzyon reaktörünü çalıştırırken trityum yaratmamız gerekiyor.”

Shimada, pilot füzyon projelerini ve araştırmayı desteklemek için yeterli trityum bulunduğunu, ancak bunun ticarileştirilmesinin yüzlerce reaktör gerektireceğini söyledi.

Bu nedenle, trityumu oluşturmak ve geri dönüştürmek için şu anda trityum yakıt çevrimi teknolojilerine yatırım yapmalıyız.

Idaho Ulusal Laboratuvarı’nda bir bilim adamı olan Chase Taylor, X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi ile füzyonda kullanılacak potansiyel bir malzemenin yüzey kimyasını ölçüyor.

Fotoğrafın izniyle Idaho Ulusal Laboratuvarı

Güvenlik protokolleri

Trityum radyoaktiftirancak nükleer fisyon reaktörlerinin yakıtı ile aynı şekilde değil.

“Tritium’un radyoaktif bozunması zayıf bir beta yayıcı şeklini alır. Bu tür radyasyon birkaç santimetre su tarafından engellenebilir,” diyor Jonathan Cobb. Dünya Nükleer BirliğiCNBC’ye söyledi.

Cobb, yarılanma ömrü veya bir radyoaktif maddenin yarısının bozunması için geçen sürenin tritum için yaklaşık 12 yıl olduğunu ve bozunduğunda salınan ürünün radyoaktif olmayan helyum olduğunu açıkladı.

Karşılaştırıldığında, nükleer fisyon reaksiyonu, uranyumu kendileri radyoaktif olan ve günlerden on binlerce yıla kadar değişen yarı ömürleri olan iyot, sezyum, stronsiyum, ksenon ve baryum gibi ürünlere ayırır.

Bununla birlikte, radyoaktif olduğu için trityumun davranışını incelemek hala gereklidir. Özellikle, Idaho Ulusal Laboratuvarı, trityumun füzyon içeren bir makine oluşturmak için kullanılan malzeme ile nasıl etkileşime girdiğini araştırıyor. Çoğu durumda bu, tokamak adı verilen çörek şeklinde bir makinedir.

Bir füzyon reaksiyonunun meydana gelmesi için yakıt kaynaklarının ısıtılarak belirli bir sıcaklığa getirilmesi gerekir. plazma, maddenin dördüncü hali. Shimada, bu reaksiyonların 100 milyon dereceye kadar yüksek sıcaklıklarda meydana geldiğini ve bunun potansiyel olarak trityumun plazmayı tutan malzemeye ne kadar ve ne kadar hızlı girebileceğini etkileyebileceğini söyledi.

Çoğu füzyon reaksiyon kabı, iç kısmında ince bir tungsten tabakası olan özel bir paslanmaz çelikten yapılmıştır. Shimada, “Tungsten, periyodik tablodaki tüm elementlerde en düşük trityum çözünürlüğüne sahip olduğu için seçildi.” Dedi.

Ancak füzyon reaksiyonundan üretilen yüksek enerjili nötronlar, tungstende bile radyasyon hasarına neden olabilir.

Burada, Idaho Ulusal Laboratuarı’nda, Sandia Ulusal Laboratuarlarından bir işbirlikçi olan Rob Kolasinski, Trityum Plazma Deneyi için bir torpido gözüyle çalışıyor.

Fotoğrafın izniyle Idaho Ulusal Laboratuvarı

Ekibin araştırması, füzyon şirketlerine, programlarının güvenliğini oluşturup ölçebilmeleri için bunun ne zaman olabileceğini anlamaları için bir veri seti vermeyi amaçlıyor.

Shimada, CNBC’ye verdiği demeçte, füzyon reaksiyonunu içermek için kullanılacak malzeme hakkında “Muhtemelen çok fazla endişelenmeden 5, 10 saniye boyunca bir füzyon reaksiyonu yapabiliriz” dedi. Ancak ticari ölçekte enerji üretimi için, bir füzyon reaksiyonunun her seferinde yıllarca yüksek sıcaklıklarda muhafaza edilmesi gerekir.

Shimada, CNBC’ye verdiği demeçte, “Araştırmamızın amacı, füzyon reaktörlerinin tasarımcısının, malzemelerdeki trityum birikiminin ve gemiden trityum geçirgenliğinin kabul edilemez seviyelere ulaştığını tahmin etmesine yardımcı olmaktır.” “Bu şekilde, bir kaza durumunda potansiyel trityum salınımı riskini azaltmak için malzemeleri ısıtmak (yani fırında pişirmek) ve trityumu kaptan çıkarmak için protokoller belirleyebiliriz.”

Idaho Ulusal Laboratuvarı, gelişen endüstri için güvenlik standartları oluşturmak için trityumun davranışını araştırırken, atık, günümüzün fisyonla çalışan nükleer tesislerinden çok daha az sorunlu. Federal hükümet, 40 yılı aşkın bir süredir fisyon bazlı atıklar için kalıcı bir deponun nasıl oluşturulacağını araştırıyor ve henüz bir çözüm bulamıyor.

Shimada, CNBC’ye verdiği demeçte, “Füzyon, uzun ömürlü radyoaktif nükleer atık oluşturmaz. Bu, füzyon reaktörlerinin fisyon reaktörlerine göre avantajlarından biridir.”

#Idaho #Ulusal #Laboratuvarı #füzyon #güvenliği #trityum #tedarik #zinciri #üzerinde #çalışıyor