Die Kernfusion ist ein unglaublich komplexes wissenschaftliches Problem, das Forscher aus allen möglichen Blickwinkeln angehen, aber das in den USA ansässige Zap Energy beginnt dank eines der weniger bekannten Ansätze Schlagzeilen zu machen. Das in Seattle ansässige Startup hat einen wichtigen Meilenstein für seine „Z-Pinch“-Fusionstechnologie erreicht und arbeitet nun daran, sie durch modulare, garagengroße Reaktoren zu einer kommerziellen Realität zu machen.
Die Kernfusionsforschung zielt darauf ab, den Prozess nachzubilden, der im Inneren der Sonne stattfindet, wo sich intensive Hitze und Druck verbinden, um ein Plasma zu erzeugen, in dem Atomkerne verschmelzen, um Energie freizusetzen. Ein Großteil der Bemühungen auf diesem Gebiet konzentriert sich darauf, diese Plasmaströme in Donut- oder Twisted-Ring-Reaktoren zu suspendieren, wobei unglaublich komplexe Magnetfelder verwendet werden, und das wird der Name des Spiels in ITER, dem größten Reaktor der Welt, sein Welt, die noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb gehen wird.
Z-Pinch stellt einen ganz anderen Weg dar, der sich aber letztendlich als billiger und effizienter herausstellen kann. Tatsächlich verlassen sich Z-Pinch-Systeme anstelle von komplizierten Netzwerken aus teuren Magnetspulen und teuren Abschirmmaterialien zu ihrem Schutz auf ein elektromagnetisches Feld, das im Plasma selbst erzeugt wird. Dieses Feld schließt das Plasma in einer relativ kurzen Säule ein und "zwickt" es, bis es heiß und dicht genug wird, um eine Kernfusion zu ermöglichen.
Im Jahr 2019 haben wir uns die Arbeit einer Gruppe von Wissenschaftlern der University of Washington angesehen, die eine Lösung für die Instabilitätsprobleme gefunden haben, die die Z-Pinch-Technologie seit ihrer Einführung in den 1950er Jahren geplagt haben. Unter Verwendung dessen, was in der Fluiddynamik als geschnittener axialer Fluss bekannt ist, demonstrierte das Team einen Weg, um Plasmaflüsse zu glätten, um Schwellungen und Verzerrungen zu vermeiden, die in der Vergangenheit zu ihrem Zusammenbruch geführt haben.
In der Zwischenzeit versuchte einer der Autoren dieser Studie, Uri Shumlak, diese Axial-Cut-Flow-Technik zu nutzen, um die Z-Pinch-Fusionstechnologie zu verwirklichen, nachdem er 2017 Zap Energy mitbegründet hatte. Letzte Woche erreichte das Unternehmen einen Meilenstein in seiner Reise und erzeugte die ersten Plasmaströme in seinem Prototypreaktor namens FuZE-Q.
„Z-Pinch ist seit langem ein attraktiver Weg, um Kernfusion zu erreichen, aber seit vielen Jahren betrachten Forscher die Instabilitäten des Z-Pinch-Plasmas als unüberwindbare Herausforderung“, sagt Shumlak, der als Chief Science Officer von Zap Energy fungiert. Wir haben durch Simulationen und Experimente gezeigt, dass Scherströmungen Fusionsplasmen stabilisieren können und dass die Stabilität auf ein wirtschaftlich tragfähiges Maß ausgedehnt werden sollte. Das Team von Zap Energy hat schnelle Fortschritte gemacht, seit diese Technologie aus dem Labor kam, vor allem dank des jüngsten Wachstums des Teams und der Investitionen.
Zuvor hatte das Team Plasmen mit einem elektrischen Strom von 500 Kiloampere (kA) demonstriert, dem Maximum, das seine früheren Reaktorprototypen bewältigen konnten. Doch je höher der Strom, desto heißer und dichter wird das Plasma, weshalb die neue Generation FuZE-Q für Ströme von 650 kA ausgelegt ist. Die wissenschaftliche Modellierung des Teams zeigt, dass dies der Break-Even-Punkt ist, an dem die aus dem Gerät austretende Energie größer ist als das, was für den Betrieb erforderlich ist, definiert als Q = 1.
„FuZE-Q ist die vierte Generation von Z-Pinch-Geräten, die wir gebaut haben, und wohl die ehrgeizigste“, sagte Brian A. Nelson, Chief Technology Officer von Zap Energy. "Wir haben es so konzipiert, dass es vielseitig, widerstandsfähig und in vielerlei Hinsicht abstimmbar ist, was entscheidend sein wird, wenn wir zu höheren Strömen, Temperaturen und Dichten übergehen."
Das Team von Zap Energy hat gerade eine Finanzierungsrunde in Höhe von 160 Millionen US-Dollar abgeschlossen, die dazu beitragen wird, seine Form der Fusionskraft auf den Markt zu bringen. Ohne wie bei anderen Ansätzen teure Magnete oder Hochleistungslaser zu benötigen, plant das Unternehmen, dies mit massenproduzierten Vorschaltgeräten zu erreichen, die klein genug sind, um in eine Garage zu passen. Diese modularen Geräte könnten verwendet werden, um abgelegene Gemeinden mit Strom zu versorgen, oder kombiniert und skaliert werden, um ganze Städte mit Strom zu versorgen. Ein unglaubliches Ergebnis, insbesondere im Vergleich zum traditionellen ITER-Ansatz, der bisher Milliarden gekostet und zu nichts geführt hat.
Die neuen, innovativen Fusionsansätze, wie der von Oxford, versprechen viel einfachere Lösungen als die bisher verfolgten, basierend auf dem Conenumento-Forcing.
Dank unseres Telegrammkanals können Sie über die Veröffentlichung neuer Artikel von Wirtschaftsszenarien auf dem Laufenden bleiben.
Der Artikel Z-Pinch: das Start-up, das Kernfusion in einer Einheit von der Größe einer Garage durchführen will… stammt von ScenariEconomici.it .
Dies ist eine Übersetzung eines Artikels, der am Sun, 03 Jul 2022 21:23:07 +0000 im italienischen Blog Scenari Economici unter der URL https://scenarieconomici.it/z-pinch-la-start-up-che-vuole-realizzare-la-fusione-nucleare-in-ununita-grande-come-un-garage/ veröffentlicht wurde.