Fuzijska energija
Fuzijska energija je predloženi oblik proizvodnje energije koja bi proizvodila električnu energiju korištenjem toplote iz reakcija nuklearne fuzije. U procesu fuzije, dva lakša atomska jezgra spajaju se da tvore teže jezgro, oslobađajući energiju. Uređaji namijenjeni iskorištavanju ove energije poznati su kao fuzijski reaktori.
Fuzijski procesi zahtijevaju gorivo i zatvoreno okruženje s dovoljnom temperaturom, pritiskom i vremenom zatvaranja za stvaranje plazme u kojoj može doći do fuzije. Kombinacija ovih brojki koja rezultira sistemom za proizvodnju energije poznata je kao Lawsonov kriterij. U zvijezdama je najčešće gorivo vodik, a gravitacija osigurava izuzetno dugo vrijeme zatvaranja koje dostiže uslove potrebne za proizvodnju fuzijske energije. Predloženi fuzijski reaktori općenito koriste izotope vodika, kao što su deuterij i tricij (a posebno mješavinu ova dva), koji reaguju lakše od vodika i omogućuju im da ispune zahtjeve Lawsonovog kriterija u manje ekstremnim uslovima. Većina dizajna nastoji zagrijati svoje gorivo na oko 100 miliona stepeni, što predstavlja veliki izazov u stvaranju uspješnog dizajna.
Očekuje se da će nuklearna fuzija kao izvor energije imati mnoge prednosti u odnosu na fisiju. To uključuje smanjenu radioaktivnost u radu i malo nuklearnog otpada visokog nivoa, velike zalihe goriva i povećanu sigurnost. Međutim, pokazalo se da je potrebnu kombinaciju temperature, pritiska i trajanja teško proizvesti na praktičan i ekonomičan način.
Istraživanje fuzijskih reaktora počelo je 1940-ih, a samo jedan dizajn, inercijalna zatvorena laserska mašina za fuziju u Američkom nacionalnom postrojenju za paljenje, je konačno proizvela pozitivan faktor povećanja energije fuzije, tj. više izlazne snage nego ulazne.[1][2][3]
Drugo pitanje koje utiče na uobičajene reakcije je upravljanje neutronima koji se oslobađaju tokom reakcije, a koji vremenom razgrađuju mnoge uobičajene materijale koji se koriste u reakcijskoj komori.
Istraživači fuzije su istraživali različite koncepte zatvaranja. Rani naglasak je bio na tri glavna sistema: z-pinč, stelarator i magnetno ogledalo. Trenutni vodeći dizajni su tokamak i inercijalno ograničenje (ICF) laserom. Oba dizajna se istražuju u vrlo velikim razmjerima, posebno ITER tokamak u Francuskoj i laser National Ignition Facility (NIF) u Sjedinjenim Državama. Istraživači proučavaju i druge dizajne koji mogu ponuditi jeftinije pristupe. Među ovim alternativama, postoji sve veći interes za magnetiziranu fuziju cilja i inercijsku elektrostatičku konfinaciju, te nove varijacije stelaratora.
Uobičajeni alati
[uredi | uredi izvor]Mnogi pristupi, oprema i mehanizmi se koriste u više projekata za rješavanje fuzijskog zagrijavanja, mjerenja i proizvodnje energije.[4]
Mašinsko učenje
[uredi | uredi izvor]Sistem dubokog učenja s potkrepljenjem korišten je za kontrolu reaktora baziranog na tokamaku.[5] Sistem je bio u stanju manipulirati magnetskim zavojnicama kako bi upravljao plazmom. Sistem je bio u stanju kontinuirano se prilagođavati kako bi održao odgovarajuće ponašanje (složenije od sistema baziranih na koracima).[ potreban citat ] Google je 2014. godine započeo saradnju sa kalifornijskom kompanijom za fuziju TAE Technologies na kontroli Zajedničkog evropskog torusa (JET) radi predviđanja ponašanja plazme.[6] DeepMind je također razvio shemu upravljanja sa TCV-om.[7] Istraživači u Laboratoriji za fiziku plazme Princeton (PPPL) i Univerzitetu Princeton ostvarili su značajan napredak koristeći vještačku inteligenciju za kontrolu plazme u tokamaku, postižući visoko ograničenje bez štetnih naleta energije na rubu (poznati modovi lokalizovani na rubu) na dva tokamaka: DIII-D i KSTAR.[8] Međunarodna saradnja u kojoj su učestvovali neki od istih istraživača sa Univerziteta Princeton i PPPL, kao i istraživači sa Univerziteta Chung-Ang, Univerziteta Columbia i Nacionalnog univerziteta u Seulu, također je dovela do novog sistema vještačke inteligencije poznatog kao Diag2Diag,[9][10] koji popunjava nedostajuće podatke senzora za fuzijske sisteme, nudeći više detalja nego što bi senzor u stvarnom svijetu mogao pružiti. Podaci prikupljeni istraživanjem Diag2Diag također su pružili novu podršku vodećoj teoriji o kontroli poremećaja plazme.[11][12]
Zakonska regulativa
[uredi | uredi izvor]Američka nuklearna regulatorna komisija (NRC) je donijela odluku o razdvajanju regulacije za fuzijsku energiju od fisijske energije. Po toj odluci, fuzijski reaktori nisu nuklearni reaktori, i biti će pod istim regulatornim režimom kao i akceleratori čestica.[13][14][15][16]
Komercijalizacija
[uredi | uredi izvor]Microsoft je potpisao ugovor po kojem će im fuzijska kompanija Helion Energy isporučivati struju iz fuzijske elektrane snage 50 MW, nakon 2028. godine.[17][18][19]
Također pogledati
[uredi | uredi izvor]Reference
[uredi | uredi izvor]- ↑ Chang, Kenneth (13. 12. 2022). "Scientists Achieve Nuclear Fusion Breakthrough With Blast of 192 Lasers". The New York Times (jezik: engleski). ISSN 0362-4331. Pristupljeno 14. 12. 2022.
- ↑ "DOE National Laboratory Makes History by Achieving Fusion Ignition". Energy.gov (jezik: engleski). Pristupljeno 14. 12. 2022.
- ↑ CNN, Adrienne Vogt, Mike Hayes, Ella Nilsen, Elise Hammond (13. 12. 2022). "December 13, 2022 US officials announce nuclear fusion breakthrough". CNN (jezik: engleski). Pristupljeno 14. 12. 2022.
- ↑ "Plasma Physics". Government Reports Announcements. 72: 194. 1972.
- ↑ Degrave, J.; Felici, F. (2022). "Magnetic control of tokamak plasmas through deep reinforcement learning". Nature. 602 (7897): 414–419. Bibcode:2022Natur.602..414D. doi:10.1038/s41586-021-04301-9. PMC 8850200 Provjerite vrijednost parametra
|pmc=(pomoć). PMID 35173339 Provjerite vrijednost parametra|pmid=(pomoć). - ↑ Katwala, Amit (16. 2. 2022). "DeepMind Has Trained an AI to Control Nuclear Fusion". Wired (jezik: engleski). ISSN 1059-1028. Pristupljeno 17. 2. 2022.
- ↑ Katwala, Amit. "DeepMind Has Trained an AI to Control Nuclear Fusion". Wired.
- ↑ Kim, S. K.; Shousha, R.; Yang, S. M.; Hu, Q.; Hahn, S. H.; Jalalvand, A.; Park, J.-K.; Logan, N. C.; Nelson, A. O. (11. 5. 2024). "Highest fusion performance without harmful edge energy bursts in tokamak". Nature Communications (jezik: engleski). 15 (1): 3990. doi:10.1038/s41467-024-48415-w. ISSN 2041-1723. PMC 11088687 Provjerite vrijednost parametra
|pmc=(pomoć). PMID 38734685 Provjerite vrijednost parametra|pmid=(pomoć). - ↑ "Diag2Diag: Multimodal super-resolution diagnostics for physics discovery with application to fusion".
- ↑ "Princeton's AI reveals what fusion sensors can't see". ScienceDaily (jezik: engleski). Pristupljeno 13. 3. 2026.
- ↑ Jalalvand, Azarakhsh; Kim, SangKyeun; Seo, Jaemin; Hu, Qiming; Curie, Max; Steiner, Peter; Nelson, Andrew Oakleigh; Na, Yong-Su; Kolemen, Egemen (26. 9. 2025). "Multimodal super-resolution: discovering hidden physics and its application to fusion plasmas". Nature Communications (jezik: engleski). 16 (1): 8506. doi:10.1038/s41467-025-63492-1. ISSN 2041-1723. PMC 12475251 Provjerite vrijednost parametra
|pmc=(pomoć). PMID 41006246 Provjerite vrijednost parametra|pmid=(pomoć). - ↑ "New AI enhances the view inside fusion energy systems | Princeton Plasma Physics Laboratory". www.pppl.gov (jezik: engleski). Pristupljeno 3. 2. 2026.
- ↑ Holland, Andrew (14. 4. 2023). "NRC Decision Separates Fusion Energy Regulation from Nuclear Fission". Fusion Industry Assn (jezik: engleski). Pristupljeno 11. 5. 2023.
- ↑ NRC (3. januar 2023). "OPTIONS FOR LICENSING AND REGULATING FUSION ENERGY SYSTEMS" (PDF). SECY-23-0001. line feed character u
|title=na mjestu 51 (pomoć) - ↑ "US fusion regulation will separate it from nuclear fission". fusionenergyinsights.com (jezik: engleski). Pristupljeno 11. 5. 2023.
- ↑ Clifford, Catherine. "Nuclear fusion will not be regulated the same way as nuclear fission — a big win for the fusion industry". CNBC (jezik: engleski). Pristupljeno 11. 5. 2023.
- ↑ Gardner, Timothy (10. 5. 2023). "Microsoft signs power purchase deal with nuclear fusion company Helion". Reuters (jezik: engleski). Pristupljeno 11. 5. 2023.
- ↑ Kamps, Haje Jan (10. 5. 2023). "Helion Energy will provide Microsoft with fusion power starting in 2028". TechCrunch (jezik: engleski). Pristupljeno 11. 5. 2023.
- ↑ Clifford, Catherine. "Microsoft agrees to buy electricity generated from Sam Altman-backed fusion company Helion in 2028". CNBC (jezik: engleski). Pristupljeno 11. 5. 2023.
