Programi i Energjisë Fusion të Mbretërisë së Bashkuar: U zbulua koncepti i projektimit për termocentralin prototip STEP 

Qasja e prodhimit të energjisë me shkrirje në Mbretërinë e Bashkuar mori formë me shpalljen e programit STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) në vitin 2019. Faza e tij e parë (2019-2024) ka përfunduar me lëshimin e një koncepti për termocentralin e integruar prototip të shkrirjes. Ai do të bazohet në përdorimin e fushës magnetike për kufizimin e plazmës duke përdorur makinën tokamak, megjithatë STEP i MB-së do të përdorë një tokamak sferik në vend të tokamakit tradicional në formë donuti që përdoret në ITER. Një tokamak sferik mendohet të ketë disa përparësi. Fabrika do të ndërtohet në Nottinghamshire dhe pritet të jetë funksionale në fillim të viteve 2040.  

Nevoja për një burim të besueshëm të energjisë së pastër për të përmbushur kërkesën në rritje për energji të popullsisë në rritje dhe ekonomisë botërore, e cila mund të ndihmojë në përballimin e shpejtë të sfidave (të paraqitura nga lëndët djegëse fosile të shterueshme, emetimi i karbonit dhe ndryshimet klimatike, rreziqet mjedisore të lidhura me reaktorët e ndarjes bërthamore dhe të varfërve shkallëzueshmëria e burimeve të rinovueshme) nuk është ndjerë kurrë kaq intensivisht sesa në kohën e tanishme.  

Në natyrë, shkrirja bërthamore fuqizon yjet, përfshirë diellin tonë, të cilët ndodhin në thelbin e yjeve ku mbizotërojnë kushtet e shkrirjes (dmth. temperatura jashtëzakonisht e lartë në rangun prej qindra milionë gradë celsius dhe presioni). Aftësia për të krijuar kushte të kontrolluara të shkrirjes në tokë është çelësi për energjinë e pastër të pakufizuar. Kjo përfshin ndërtimin e një mjedisi bashkimi me një temperaturë shumë të lartë për të provokuar përplasje me energji të lartë, që ka densitet të mjaftueshëm të plazmës për të rritur probabilitetin e përplasjeve dhe që mund të kufizojë plazmën për një kohëzgjatje të mjaftueshme për të mundësuar shkrirjen. Natyrisht, infrastruktura dhe teknologjia për të kufizuar dhe kontrolluar plazmën e mbinxehur është kërkesa kryesore për shfrytëzimin komercial të energjisë së shkrirjes. Qasje të ndryshme janë duke u eksploruar dhe aplikuar në të gjithë botën për izolimin e plazmës drejt realizimit komercial të energjisë së shkrirjes.   

Fusioni i izolimit inercial (ICF) 

Në qasjen e shkrirjes inerciale, kushtet e shkrirjes krijohen duke kompresuar dhe ngrohur me shpejtësi një sasi të vogël karburanti me shkrirje. Impianti Kombëtar i Ndezjes (NIF) në Laboratorin Kombëtar Lawrence Livermore (LLNL) përdor teknikën e implosionit të drejtuar nga lazeri për të shpërthyer kapsulat e mbushura me karburant deuterium-tritium duke përdorur rreze lazer me energji të lartë. NIF arriti ndezjen me shkrirje fillimisht në dhjetor 2022. Më pas, ndezja me shkrirje u demonstrua në tre raste në vitin 2023, gjë që konfirmoi provën e konceptit se shkrirja e kontrolluar bërthamore mund të shfrytëzohet për të përmbushur nevojat e energjisë.  

Kufizimi magnetik i qasjes plazmatike  

Përdorimi i magneteve për të kufizuar dhe kontrolluar plazmën për shkrirje po provohet në shumë vende. IITER, bashkëpunimi më ambicioz për energjinë e shkrirjes i 35 kombeve me bazë në St. Paul-lez-Durance në Francën jugore përdor një torus unazor (ose pajisje magnetike me donut) të quajtur tokamak i cili është krijuar për të kufizuar karburantin e shkrirjes për periudha të gjata në temperatura mjaft të larta për të ndodhë ndezja e shkrirjes. Një koncept kryesor i izolimit të plazmës për termocentralet me shkrirje, tokamaks mund të mbajë reagimin e shkrirjes për aq kohë sa ka stabilitet plazmatik. Tokamak i ITER do të jetë më i madhi në botë.   

Programi i shkrirjes STEP (Tokamak Sferik për Prodhimin e Energjisë) të MB: 

Ashtu si ITER, programi i shkrirjes STEP i Mbretërisë së Bashkuar bazohet në mbylljen magnetike të plazmës duke përdorur tokamak. Megjithatë, tokamak i programit STEP do të jetë në formë sferike (në vend të formës së donutit të ITER). Një tokamak sferik është kompakt, me kosto efektive dhe mund të jetë më i lehtë për t'u shkallëzuar.  

Programi STEP u njoftua në vitin 2019. Faza e tij e parë (2019-2024) ka përfunduar me publikimin e një koncepti të projektimit për termocentralin e integruar të prototipit të shkrirjes.  

Një numër tematik i Transaksioneve Filozofike A të Shoqërisë Mbretërore, me titull "Shpërndarja e Energjisë së Fusionit - Tokamak Sferik për Prodhimin e Energjisë (STEP)” i përbërë nga 15 punime të rishikuara nga kolegët u botua më 26 gusht 2024, të cilat detajojnë progresin teknik të programit për të projektuar dhe ndërtuar centralin e parë prototip të MB për të prodhuar energji elektrike nga bashkimi. Dokumentet kapin një pamje të plotë të dizajnit dhe skicimit të teknologjive të kërkuara dhe integrimin e tyre në një fabrikë prototip deri në fillim të viteve 2040.  

Programi STEP synon të hapë rrugën për qëndrueshmërinë komerciale të shkrirjes duke demonstruar energjinë neto, vetë-mjaftueshmërinë e karburantit dhe një rrugë të qëndrueshme drejt mirëmbajtjes së impiantit. Ajo kërkon një qasje holistike për të ofruar një impiant prototip plotësisht funksional, i cili gjithashtu konsideron çaktivizimin si pjesë të projektimit. 

*** 

Referencat:  

1. Qeveria e Mbretërisë së Bashkuar. Njoftim për shtyp - MB kryeson botën në dizajnimin e termocentraleve me shkrirje. Publikuar më 03 shtator 2024. Në dispozicion në https://www.gov.uk/government/news/uk-leading-the-world-in-fusion-powerplant-design  

2. "Shpërndarja e Energjisë së Fusionit - Tokamak Sferik për Prodhimin e Energjisë (STEP). Edicioni me tematik i Shoqërisë Mbretërore i Transaksioneve Filozofike A,. Të 15 artikujt e rishikuar nga kolegët në numrin e temës të botuar më 26 gusht 2024. Në dispozicion në https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2024/382/2280  

3. Studiuesit në Mbretërinë e Bashkuar zbulojnë një paraqitje të shkurtër të modeleve për një termocentral të ri me shkrirje. Shkenca. 4 shtator 2024. DOI:  https://doi.org/10.1126/science.zvexp8a 

*** 

Artikujt  

• Xhuxhët kafe (BD): Teleskopi James Webb identifikon objektin më të vogël të formuar në një mënyrë të ngjashme me yjet (5 Janar 2024) 

• "Fusion Ignition" u demonstrua për herë të katërt në Laboratorin Lawrence (20 Dhjetor 2023) 

• Fusion Ignition bëhet realitet; Ndarja e Energjisë e arritur në Laboratorin Lawrence  (15 Dhjetor 2022)  

***