Fusionsreaktoren "wirtschaftlich", sagen Experten | 2020

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Anonim

Forscher der Durham University und des Culham Centre for Fusion Energy in Oxfordshire haben die Wirtschaftlichkeit der Fusion erneut untersucht und dabei erstmals die jüngsten Fortschritte in der Supraleitertechnologie berücksichtigt. Ihre Analyse des Aufbaus, des Betriebs und der Stilllegung eines Fusionskraftwerks zeigt die finanzielle Machbarkeit der Fusionsenergie im Vergleich zur herkömmlichen Kernspaltung.

Die Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Fusionstechnik und -design baut auf früheren Erkenntnissen auf, dass ein Fusionskraftwerk Strom zu einem ähnlichen Preis wie ein Spaltkraftwerk erzeugen könnte, und identifiziert neue Vorteile beim Einsatz der neuen Supraleitertechnologie.

Professor Damian Hampshire vom Zentrum für Materialphysik der Durham University, der die Studie leitete, sagte: "Natürlich mussten wir Annahmen treffen, aber wir können sagen, dass unsere Vorhersagen darauf hindeuten, dass die Fusion nicht wesentlich teurer sein wird als Fission."

Solche Erkenntnisse stützen die Möglichkeit, dass Fusionsreaktoren innerhalb von ein oder zwei Generationen eine nahezu unbegrenzte Energieversorgung bieten könnten, ohne zur globalen Erwärmung beizutragen oder gefährliche Produkte in erheblichem Umfang zu produzieren.

Fusionsreaktoren erzeugen Strom, indem sie Plasma auf etwa 100 Millionen Grad Celsius erwärmen, sodass Wasserstoffatome miteinander verschmelzen und Energie freisetzen. Dies unterscheidet sich von Spaltreaktoren, bei denen Atome bei viel niedrigeren Temperaturen gespalten werden.

Der Vorteil von Fusionsreaktoren gegenüber derzeitigen Spaltreaktoren besteht darin, dass sie fast keinen radioaktiven Abfall erzeugen. Fusionsreaktoren sind sicherer, da kein hochradioaktives Material in die Umwelt gelangen kann, was bedeutet, dass Katastrophen wie Tschernobyl oder Fukushima unmöglich sind, da das Plasma einfach heraussprudelt, wenn es austritt.

Fusionsenergie ist auch politisch sicherer, weil ein Reaktor keine waffenfähigen Produkte produzieren würde, die Atomwaffen vermehren. Es wird mit Deuterium oder schwerem Wasser betrieben, das aus dem Meerwasser gewonnen wird, und mit Tritium, das im Reaktor entsteht. Daher besteht auch kein Problem mit der Versorgungssicherheit.

Ein Testfusionsreaktor, der International Thermonuclear Experimental Reactor, ist etwa 10 Jahre vom Betrieb in Südfrankreich entfernt. Ziel ist es, die wissenschaftliche und technologische Machbarkeit der Fusionsenergie zu beweisen.

Professor Hampshire hoffte, dass die Analyse die politischen Entscheidungsträger und den privaten Sektor dazu bewegen würde, stärker in Fusionsenergie zu investieren.

"Spaltung, Fusion oder fossile Brennstoffe sind die einzigen praktischen Optionen für zuverlässige Grundlastenergieträger in großem Maßstab. Die Berechnung der Kosten eines Fusionsreaktors ist angesichts der Schwankungen der Rohstoffkosten und der Wechselkurse komplex. Dies funktioniert jedoch ist ein großer Schritt in die richtige Richtung ", sagte er.

"Wir kennen die Möglichkeit von Fusionsreaktoren seit vielen Jahren, aber viele Menschen haben nicht geglaubt, dass sie jemals gebaut werden würden, da die technologischen Herausforderungen überwunden werden mussten und die Kosten ungewiss sind."

"Obwohl noch einige technologische Herausforderungen zu bewältigen sind, haben wir, gestützt auf die besten verfügbaren Daten, ein starkes Argument vorgebracht, dass Fusionskraftwerke bald wirtschaftlich rentabel sein könnten. Wir hoffen, dass diese Kick-Start-Investition die verbleibenden technologischen Herausforderungen bewältigen und beschleunigen wird." der Planungsprozess für die Möglichkeit einer fusionsgetriebenen Welt. "

Der Bericht, der vom britischen Energieprogramm des Research Council in Auftrag gegeben wurde, befasst sich mit den jüngsten Fortschritten bei Hochtemperatursupraleitern. Diese Materialien könnten verwendet werden, um die starken Magnete zu konstruieren, die das heiße Plasma im Inneren des als Tokamak bezeichneten Aufnahmebehälters im Herzen eines Fusionsreaktors in Position halten.

Diese fortschreitende Technologie bedeutet, dass die supraleitenden Magnete in Abschnitten anstatt in einem Stück aufgebaut sein könnten. Dies würde bedeuten, dass die Wartung, die in einer radioaktiven Umgebung teuer ist, viel billiger ist, da einzelne Teile des Magneten zur Reparatur oder zum Austausch entnommen werden könnten, anstatt das gesamte Gerät.

Die Analyse berücksichtigt zwar die Kosten für den Bau, den Betrieb und die Stilllegung eines Fusionskraftwerks, berücksichtigt jedoch nicht die Kosten für die Entsorgung radioaktiver Abfälle, die mit einer Spaltungsanlage verbunden sind. Für eine Fusionsanlage wäre der einzige radioaktive Abfall der Tokamak, der bei Stilllegung während seiner Lebensdauer leicht radioaktiv geworden wäre.