Ang fusion energy production approach ng UK ay nabuo sa pag-anunsyo ng STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) program noong 2019. Ang unang yugto nito (2019-2024) ay nagwakas sa paglabas ng isang konseptong disenyo para sa integrated fusion prototype powerplant. Ito ay ibabatay sa paggamit ng magnetic field para sa pagkulong sa plasma gamit ang tokamak machine gayunpaman ang STEP ng UK ay gagamit ng spherical tokamak sa halip na tradisyonal na donut shaped tokamak na ginagamit sa ITER. Ang isang spherical tokamak ay naisip na may ilang mga pakinabang. Ang planta ay itatayo sa Nottinghamshire at inaasahang magiging operational sa unang bahagi ng 2040s.
Ang pangangailangan para sa isang mapagkakatiwalaang mapagkukunan ng malinis na enerhiya upang matugunan ang lumalaking pangangailangan ng enerhiya ng lumalaking populasyon at ekonomiya ng mundo na maaaring mabilis na tumulong sa pagharap sa mga hamon (na idudulot ng mga nauubos na fossil fuel, carbon emission at pagbabago ng klima, mga panganib sa kapaligiran na nauugnay sa mga nuclear fission reactor, at mahirap scalability ng renewable sources) ay hindi pa naramdaman nang ganito katindi kaysa sa kasalukuyang panahon.
Sa kalikasan, pinapagana ng nuclear fusion ang mga bituin kabilang ang ating araw na nagaganap sa core ng mga bituin kung saan nangingibabaw ang mga kondisyon ng pagsasanib (hal. napakataas na temperatura sa hanay na daan-daang milyong degree centigrade at pressure). Ang kakayahang lumikha ng mga kinokontrol na kondisyon ng pagsasanib sa lupa ay susi sa walang limitasyong malinis na enerhiya. Kabilang dito ang pagbuo ng isang fusion na kapaligiran na may napakataas na temperatura upang pukawin ang mataas na enerhiya na banggaan, na may sapat na plasma density upang mapataas ang posibilidad ng mga banggaan at na maaaring makulong ang plasma para sa isang sapat na tagal upang paganahin ang fusion. Malinaw, ang imprastraktura at teknolohiya upang makulong at makontrol ang sobrang init na plasma ay ang pangunahing kinakailangan para sa komersyal na pagsasamantala ng enerhiya ng pagsasanib. Ang iba't ibang mga diskarte ay ginalugad at inilalapat sa buong mundo para sa plasma confinement tungo sa komersyal na pagsasakatuparan ng fusion energy.
Inertial Confinement Fusion (ICF)
Sa inertial fusion approach, ang mga kondisyon ng pagsasanib ay nilikha sa pamamagitan ng mabilis na pag-compress at pag-init ng maliit na dami ng fusion fuel. Gumagamit ang National Ignition Facility (NIF) sa Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ng laser-driven implosion technique upang pasabugin ang mga kapsula na puno ng deuterium-tritium fuel gamit ang mga high-energy laser beam. Unang nakamit ng NIF ang fusion ignition noong Disyembre 2022. Kasunod nito, ipinakita ang fusion ignition sa tatlong pagkakataon noong 2023 na nagkumpirma ng proof-of-concept na ang kontroladong nuclear fusion ay maaaring samantalahin upang matugunan ang mga pangangailangan sa enerhiya.
Magnetic confinement ng diskarte sa plasma
Ang paggamit ng mga magnet upang ikulong at kontrolin ang plasma para sa pagsasanib ay sinusubukan sa maraming lugar. IITER, ang pinaka-ambisyosong fusion energy collaboration ng 35 na bansa na nakabase sa St. Paul-lez-Durance sa southern France ay gumagamit ng ring torus (o donut magnetic device) na tinatawag na tokamak na idinisenyo upang i-confine ang fusion fuel sa mahabang panahon sa sapat na mataas na temperatura para sa fusion ignition na magaganap. Isang nangungunang plasma confinement concept para sa fusion power plants, ang tokamaks ay maaaring panatilihin ang fusion reaction hangga't mayroong plasma stability. Ang tokamak ng ITER ay magiging pinakamalaki sa mundo.
Ang HAKBANG ng UK (Spherical Tokamak para sa Produksyon ng Enerhiya) Fusion Program:
Tulad ng ITER, ang STEP fusion program ng United Kingdom ay batay sa magnetic confinement ng plasma gamit ang tokamak. Gayunpaman, ang tokamak ng STEP program ay magiging spherical shaped (sa halip na ITER's donut shaped). Ang isang spherical tokamak ay compact, cost effective at maaaring mas madaling sukatin.
Ang STEP program ay inanunsyo noong 2019. Ang unang yugto nito (2019-2024) ay natapos na sa paglabas ng isang konseptong disenyo para sa integrated fusion prototype powerplant.
Isang may temang isyu ng Philosophical Transactions A ng Royal Society, na pinamagatang "Paghahatid ng Fusion Energy – Ang Spherical Tokamak para sa Produksyon ng Enerhiya (STEP)” na binubuo ng 15 peer-reviewed na mga papel ay inilathala noong 26 Agosto 2024 na nagdedetalye ng teknikal na pag-unlad ng programa upang magdisenyo at bumuo ng unang prototype na planta ng UK upang makagawa ng kuryente mula sa pagsasanib. Kinukuha ng mga papel ang kumpletong snapshot ng disenyo at mga teknolohiyang outline na kinakailangan at ang kanilang pagsasama sa isang prototype na planta sa unang bahagi ng 2040s.
Ang STEP program ay naglalayong magbigay daan para sa komersyal na posibilidad na mabuhay ng pagsasanib sa pamamagitan ng pagpapakita ng netong enerhiya, fuel self-sufficiency at isang mabubuhay na ruta sa pagpapanatili ng halaman. Kailangan ng isang holistic na diskarte sa paghahatid ng isang ganap na pagpapatakbo ng prototype na planta na isinasaalang-alang din ang pag-decommissioning bilang bahagi ng disenyo.
***
Sanggunian:
- Pamahalaan ng UK. Press release - Nangunguna ang UK sa mundo sa disenyo ng fusion powerplant. Nai-publish noong Setyembre 03, 2024. Magagamit sa https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design
- 'Paghahatid ng Fusion Energy – Ang Spherical Tokamak para sa Produksyon ng Enerhiya (STEP). Ang may temang Royal Society na edisyon ng Philosophical Transactions A,. Lahat ng 15 peer-reviewed na artikulo sa isyu ng tema na inilathala noong 26 Agosto 2024. Available sa https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280
- Inihayag ng mga mananaliksik sa UK ang sulyap ng mga disenyo para sa nobelang fusion power plant. Agham. Setyembre 4, 2024. DOI: https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a
***
Mga kaugnay na artikulo
- Brown Dwarfs (BDs): Tinutukoy ng James Webb Telescope ang Pinakamaliit na Bagay na nabuo sa paraang parang Bituin (5 Enero 2024)
- Ang 'Fusion Ignition' ay nagpakita ng ikaapat na pagkakataon sa Lawrence Laboratory (20 Disyembre 2023)
- Nagiging Reality ang Fusion Ignition; Nakuha ang Energy Breakeven sa Lawrence Laboratory (15 Disyembre 2022)
***
