նախընտրելի դարձնել
Ամերիկյան Cambridge Heavy Industries ընկերությունը մշակում է կառավարվող ջերմամիջուկային սինթեզի կոմպակտ կայանք, որը տեղավորվում է լաբորատոր սեղանի վրա։ Ի տարբերություն պլազմայի իներցիոն պահման այլ կայանքներում օգտագործվող բազմաթիվ հզոր լազերների, այս համակարգը կիրառում է երկու հիմնական լազեր և լուսային իմպուլսների հատուկ հաջորդականություն՝ վառելիքային թիրախը սեղմելու համար։
Ստարտափը գործում է Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (MIT) մոտ գտնվող փոքր լաբորատորիայում և վերջերս ներգրավել է 6,2 մլն դոլարի սիդային ներդրումներ։ Հեռանկարում ընկերությունը նախատեսում է իր տեխնոլոգիայի հիման վրա կառուցել էլեկտրակայան, սակայն մինչ այդ ծրագրում է զբաղվել տրիտիումի՝ ջրածնի հազվագյուտ իզոտոպի արտադրությամբ, որն անհրաժեշտ է մշակվող բազմաթիվ ջերմամիջուկային ռեակտորների համար։
Ինչու է ջերմամիջուկային ռեակտորին պետք սեղանի չափ
Ջերմամիջուկային սինթեզը սովորաբար ասոցացվում է խոշոր հետազոտական համալիրների, հզոր մագնիսների կամ լազերային համակարգերի հետ։ Cambridge Heavy Industries-ը ընտրել է այլ մոտեցում․ նրա ներկայիս կայանքը բավական փոքր է, որպեսզի փորձարկումներ անցկացվեն լաբորատորիայում՝ առանց լայնածավալ ենթակառուցվածք կառուցելու։
Ընկերության համահիմնադիր և գլխավոր տնօրեն Յուն Կայի խոսքով՝ կոմպակտ մոդուլային կառուցվածքը թույլ է տալիս օրական իրականացնել 50-ից 80 փորձարարական գործարկում։ Սա հնարավորություն է տալիս արագ ստուգել կայանքի տարբեր պարամետրերը, համեմատել արդյունքները և կատարելագործել կառուցվածքը։
Ստացված տվյալները ընկերությունը մտադիր է օգտագործել համակարգչային մոդելավորման համար՝ արհեստական բանականության կիրառմամբ։ Ալգորիթմները պետք է օգնեն օպտիմալացնել սարքը և արագացնել աշխատանքի ամենաարդյունավետ ռեժիմների որոնումը։
Վերջերս Cambridge Heavy-ը ներգրավել է 6,2 մլն դոլար սիդային ռաունդի շրջանակում։ Այն գլխավորել է Azolla Ventures հիմնադրամը, իսկ ֆինանսավորմանը միացել են նաև Overlay-ը, Neta Foundation-ը, P3A-ն, MassCEC-ը և Ռոթրոքների ընտանիքը։
Ինչպես են երկու լազերները օգնում սեղմել ջերմամիջուկային վառելիքը
Մշակման հիմքում ընկած է իներցիոն պահումը․ վառելիքային թիրախը սեղմվում է հզոր լազերային իմպուլսներով՝ ստեղծելով պայմաններ ջերմամիջուկային ռեակցիայի համար։ Այս սկզբունքն արդեն ցույց է տվել, որ վերահսկվող փորձի ընթացքում հնարավոր է ստանալ ավելի շատ ջերմամիջուկային սինթեզի էներգիա, քան անմիջապես մուտք է գործել վառելիքի մեջ։ Սակայն այդպիսի արդյունքն ինքնին դեռ չի նշանակում, որ ամբողջ կայանքն արտադրում է ավելի շատ էներգիա, քան սպառում է։
Cambridge Heavy-ը փորձում է անհրաժեշտ պայմաններին հասնել համեմատաբար փոքր թվով լազերների օգնությամբ։ Համակարգում օգտագործվում են երկու հիմնական լազեր, որոնցից մեկը լույսը բաժանում է մի քանի ճառագայթների։ Դրանք օղակներով ուղղվում են հարթ շրջանաձև վառելիքային թիրախի վրա։
Իմպուլսները գալիս են ոչ թե միաժամանակ, այլ որոշակի հաջորդականությամբ՝ արտաքին օղակներից դեպի ներքինները։ Առաջին իմպուլսը գործարկում է սեղմման ալիք, որը շարժվում է դեպի թիրախի կենտրոնը։ Հաջորդ իմպուլսները տրվում են հաշվարկված պահերին՝ ուժեղացնելով այդ ալիքը և լրացուցիչ սեղմելով վառելիքը։
Երբ հարվածային ալիքը հասնում է կենտրոնական հատվածին, երկրորդ լազերը ներգործում է թիրախի վրա՝ բարձրացնելով ջերմաստիճանը և ստեղծելով մագնիսական դաշտ։ Բավարար ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում վառելիքի միջուկները կարող են սկսել միավորվել՝ անջատելով էներգիա։
Կայի խոսքով՝ կառուցվածքը թույլ է տալիս ստեղծել բարձր ճնշում լազերների համեմատաբար փոքր հզորության դեպքում։ Գաղափարը ծագել է MIT-ի քիմիկոս Քիթ Նելսոնի լաբորատորիայում, որտեղ գիտնականները ուսումնասիրում էին նյութերի վարքը ծայրահեղ պայմաններում։ Ճնշման աճին զուգընթաց հետազոտողները նկատել են, որ մոտենում են ջերմամիջուկային սինթեզի համար անհրաժեշտ պայմաններին։
Առայժմ խոսքը մշակվող տեխնոլոգիայի մասին է․ կոմպակտ չափերը և հաճախակի փորձարարական գործարկումները հեշտացնում են հետազոտությունները, սակայն ինքնին չեն ապացուցում, որ կայանքը կկարողանա ապահովել էլեկտրակայանի էներգետիկորեն շահավետ աշխատանքը։
Ինչու է ստարտափին պետք տրիտիումը՝ 30 հազար դոլար մեկ գրամի դիմաց
Մինչև էլեկտրակայանի ստեղծումը Cambridge Heavy-ը մտադիր է օգտագործել կոմպակտ կայանքները տրիտիումի՝ ջրածնի ռադիոակտիվ իզոտոպի արտադրության համար, որը նախատեսվում է կիրառել բազմաթիվ ջերմամիջուկային ռեակտորների վառելիքային համակարգերում։
TechCrunch-ի նյութում բերված գնահատականի համաձայն՝ տրիտիումը այսօր արժե մոտ 30 հազար դոլար մեկ գրամի համար։ Միևնույն ժամանակ դրա համաշխարհային պաշարները չափազանց սահմանափակ են․ հրապարակման տվյալներով՝ այժմ գոյություն ունի այդ նյութի ընդամենը մոտ 40 կգ։
Մեկ էլեկտրակայանին կարող է պահանջվել համեմատաբար քիչ տրիտիում՝ տարեկան մի քանի գրամի կարգի։ Բայց եթե ջերմամիջուկային էներգետիկան սկսի մասշտաբավորվել, համախառն պահանջարկը կարող է գերազանցել հասանելի մատակարարումները։
TechCrunch-ի հղում կատարած հետազոտությունում կանխատեսվում է, որ նոր աղբյուրների չառաջացման դեպքում մինչև 2054 թվականը ոլորտին կարող է պակասել մոտ 28 կգ տրիտիում։ Այսօրվա գներով դա համարժեք է մոտ 840 մլն դոլարի։
Այսպիսով, իզոտոպի արտադրությունը կարող է Cambridge Heavy-ի համար դառնալ առանձին եկամտի աղբյուր դեռևս մինչև սեփական էլեկտրակայանի հայտնվելը։ Սա հատկապես կարևոր է, քանի որ ջերմամիջուկային տեխնոլոգիաների մշակումն ու մասշտաբավորումը ժամանակ են պահանջում։
Այնուամենայնիվ, տրիտիումի արտադրությունն ինքնին կապված է տեխնիկական բարդությունների հետ։ Ոլորտում մշակվում են վառելիքային համակարգեր, որոնք ռեակտորներին թույլ կտան ինքնուրույն համալրել իզոտոպի պաշարները, թեև պարբերական լրացում, միևնույն է, կարող է պահանջվել։ Կայի խոսքով՝ նման համակարգերի ստեղծման համար կարող է պահանջվել մինչև տասը տարի։
Էլեկտրակայանը նպատակ է՝ մոտ մեկ տասնամյակի համար
Cambridge Heavy-ի երկարաժամկետ ծրագրերում իր տեխնոլոգիայի հիման վրա էներգետիկ կայանքի կառուցումն է։ Կայի գնահատմամբ՝ դրա համար կարող է պահանջվել մոտ տասը տարի։ Ապագա համակարգը զգալիորեն ավելի մեծ կլինի, քան լաբորատոր նախատիպը, սակայն, ինչպես ակնկալում է ընկերությունը, ավելի կոմպակտ կլինի, քան ջերմամիջուկային էլեկտրակայանների բազմաթիվ այլ նախագծեր։ Դրա չափերը նա համեմատել է մոտավորապես երկու բասկետբոլի դաշտի մակերեսի հետ։
Այդ փուլի գլխավոր խնդիրը ստուգելն է, թե արդյոք տեխնոլոգիան կկարողանա ապահովել բավարար էներգիայի արտադրություն լիարժեք էլեկտրակայանի համար։ Մինչ այդ պետք է լուծվեն ամբողջ համակարգի մասշտաբավորման, հուսալիության և արդյունավետության հարցերը։
Կոմպակտ ռեակտորը, որը կարելի է արագ փոփոխել և բազմիցս փորձարկել, ստարտափին հնարավորություն է տալիս ավելի արագ ստուգել ինժեներական հիպոթեզները։ Իսկ տրիտիումի արտադրությունը պոտենցիալ կարող է օգնել ֆինանսավորել հետագա մշակումը։ Բայց առայժմ Cambridge Heavy-ին դեռ предстоит пройти путь от лабораторной установки до системы, способной стабильно производить полезную энергию в промышленных масштабах.
