Spheromak-tyyppisellä fuusioreaktorilla halpaa energiaa?

[borg]

Ainakin siellä tarvitaan se blanketti jossa olevasta litiumista hyödetään polttoaineeksi tarvittava tritium sekä vesivaippa joka vie tehon pois...

Piti vähän tutkia tuota pöntön seinää kun alkoi kiinnostamaan. Nähtävästi ensin pitää olla jotain korkeita lämpötiloja kestävää materiaalia lähimpänä itse plasmaa. Tähän tarkoitukseen ovat kai ajatelleet volframia, molybdeenia ja kenties hiiltäkin? Sitten tulee tuo refyn mainitsema blanketti, joka kai on sulaa litiumia:

Sen ympärillä on sitten vesivaippa, josta saadaan höyryä turbiinille.

Näin maalaisjärjellä ajateltuna (joka kenties ei tässä päde), luulisi tuon sisäpinnan olevan aika kriittinen osa. Lämmön pitäisi johtua siitä litiumiin mahdollisimman tehokkaasti, joten se ei kärsi olla kovin paksua tavaraa. Toisaalta luulisi, ettei ihan kaljatölkin pelti tuossa kestä. Litium hajoaa neutronirökityksessä osittain ja se kai on jopa toivottukin tapahtuma, koska siitä saadaan tuota tritiumia itse fuusioon. Kun se on joka tapauksessa nesteenä, niin sitähän voidaan vaihtaa tarvittaessa.

Sisäpinnasta tulee kai jonkin verran säteilevää neutronipommituksen takia. Tietysti pienessä reaktorissa tuo sisähylsy voi olla aika edullinen jos vaikka ITER:iin verrataan. Jostakin luin, että säteileviksi tulevat rojut eivät loppujen lopuksi ole kovin aktiivista tavaraa ja ne voidaan haudata vaikka aavikolle rauhoittumaan.

 

[borg]

Jos oikein ymmärsin, niin tuon blanketin tärkeänä tehtävänä on ainakin tokamakissa toimia myös säteilysuojana rinkeliä kiertäville käämeille. Ne ovat ilmeisesti suprajohtavia, eli niiden pitää pysyä kylminä tai sitten niiden jäähdyttäminen tulee ongelmalliseksi ja kalliiksi jos säteilyä pääsee niitä kuumentamaan. Ja kyllähän säteily saa käämien eristeetkin kulahtamaan.

Muu gammasuojaus kai sitten hoituu vaikka vedellä, betonilla, lyijyllä tai vaikka turpeella, jos niitä on sopivan paksuisesti.

 

[refy]

Kuvittelisin, että ainoa tapa toivoa että ensiseinä kestää on mahdollisimman hyvä vakuumi plasman ulkopuolella. Jotenkin kuitenkin pitää onnistua hankkiutumaan reaktiotuotteena syntyvästä heliumista eroon. Riippuen magneettikentän voimakkuudesta fuusioreaktion aikaansaamiseen tarvitaan vähintään kymmenien miljoonien asteiden lämpötila, joten tavallisen hyvä termospullo pitää olla - semminkin kun ne magneettikenttien luomisessa tarvittavat suprajohtavat käämit täytyy varmaan onnistua pitämään lähellä absoluuttista nollapistettä ettei suprajohtavuus häviä.

 

[jusape]

Joten hyvinkin lyhyellä välimatkalla pitää toisaalla olla -270 ast ja toispuolella väh +10-20.000.000 ast.... On siinä termospullon kehittäjille haastetta....

 

[refy]

Ei ole näistä kompakteista laitteista minkäänlaista kokemusta, mutta plasman syttymisehto on joka tapauksessa sellainen että mitä kovempi paine, sitä pienemmillä lämpötiloilla pärjätään. Auringon sisällä on 15 miljoonaa astetta, ITERissä muistikuvieni mukaan lähes sata miljoonaa (tosin reaktiokin on hiukan eri). Kompakteissa laitteissa varmaan saadaan parempi puristus kuin tokamakeissa ja lämpötilaa vähän pienennettyä, mutta ei se hommaa paljon helpommaksi tee.

 

[borg]

Kuvittelisin, että ainoa tapa toivoa että ensiseinä kestää on mahdollisimman hyvä vakuumi plasman ulkopuolella. Jotenkin kuitenkin pitää onnistua hankkiutumaan reaktiotuotteena syntyvästä heliumista eroon...

Ymmärsin tuon niin, että lämpö ei saa johtua kaasusta sisäkuoreen, vaan sisäkuori saa vastaanottaa vain säteilylämpöä. Eli plasmavuon pitää olla kammion kokoon suhteutettuna sen verran pieni, että välinen etäisyys tipauttaa lämpösäteilyn hallittavaan mittakaavaan. Välissä pitää olla lähes tyhjiö. Plasmahan pysyy kai kasassa magneettikenttien avulla.

 

[refy]

Ymmärsin tuon niin, että lämpö ei saa johtua kaasusta sisäkuoreen, vaan sisäkuori saa vastaanottaa vain säteilylämpöä. Eli plasmavuon pitää olla kammion kokoon suhteutettuna sen verran pieni, että välinen etäisyys tipauttaa lämpösäteilyn hallittavaan mittakaavaan. Välissä pitää olla lähes tyhjiö. Plasmahan pysyy kai kasassa magneettikenttien avulla.

Näin, ja vielä parempi jos säteilylämpökin solahtaisi läpi ja lämmittäisi suoraan jäähdytysnestettä. Ei tuommoisesta suorasta levystä montaa megawattia saa läpi johtumalla ilman älyttömiä lämpötilaeroja.

 

[borg]

funtsailua:

Jos ajattelisi sisäkuoren olevan vaikka wolframia, niin se voisi olla sisäpinnaltaan sileä ja blanketin puolelta rivoitettu, jotta lämpö siirtyisi litiumiin tehokkaammin. Periaatteessahan sisäkuori voisi jopa olla plasman puolelta pinnaltaan sulana toiminnan aikana hieman samoin kuin TIG-elektrodi on kärjestään osittain sulana alumiinia hitsattaessa. Onko tämä mahdollista käytännössä, sen tutkiminen jää minua viisaammille, enkä aio kokeilla tätä kotona. Volframi ei kuitenkaa voisi sulaa läpi asti, koska sen ulkopintahan olisi luultavasti litiumin sulamislämpötilassa tai jossakin korkeammassa, kuitenkin alemmassa kuin litiumin höyrystymislämpötila (1347 C-astetta). Jos litiumin lämpö olisi tätä korkeampi, niin silloinhan blanketin jäähdytys seuraavaan lämmönvaihtimeen päin ei olisi oikein mitoitettu. Blanketissa pitäisi kai olla aika voimakas konvektio, että lämpö siirtyisi seuraavan lämmönvaihdinpinnan kautta veteen.

 

[refy]

Wiki-sivu aiheesta: http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma-facing_material

 

[borg]

Tuolla wikissä olikin olennainen sanottuna:

French Nobel laureate in physics, Pierre-Gilles de Gennes said of nuclear fusion, "We say that we will put the sun into a box. The idea is pretty. The problem is, we don't know how to make the box."