בתשובה לשוקי שמאל, 24/04/19 15:08
 |
|
 |
||
|
||||
 |
זאת בדיוק הנקודה שאני לא מסכים איתה. היעילות של ההיתוך בשמש היא נמוכה. אנחנו עוד לא הצלחנו להגיע אפילו ליעילות הנמוכה הזאת. גם אם נצליח להגיע אליה, זה לא יספיק כדי לייצר אנרגיה לצרכינו באופן כלכלי, לשם כך נצטרך יעילות גבוהה עוד יותר. הדרך היחידה להשגת יעילות גבוהה שאני מכיר (ייתכנו כמובן אחרות שעדיין לא ידועות) היא טמפרטורה ולחץ כמו שיש בכוכבים מסיביים בהרבה מהשמש. |  |
 |
 |
|
|
|
||
|
||||
|
אני חושב שיש בעיה בהגדרת המושג יעילות. אתה מדבר על תפוקת אנרגיה ליחידת זמן ליחידת מסה. ואז תפוקה כזו במימדים של כור סביר לא תהיה מספיקה. יש מושג פיסיקלי של breakeven (הפקת יותר אנרגיה ביציאה מאשר נכנסת בכניסה). זה הושג מזמן. בפרקטיקה גם זה לא מספיק, מפני שאנרגיה אובדת גם בתהליך הפיכת האנרגיה המופקת לאנרגיה מועילה, למשל חשמל. הבעיה האמיתית היא כפי שתארת שתהליך השקעת האנרגיה יותר יקר ממה שאפשר לקבל בעד רווח האנרגיה. הנקודה היא שתהליך הפקת האנרגיה על כדוה"א שונה ממה שקורה בשמש ולא רק בסקאלה. בשתי הטכנולוגיות שדובר עליהן בימי התיכון שלי, הגודל של המתקנים לא נבע מן התהליך עצמו אלא מן הכלים שהיו צריכים לגרום לו (לייזרים ענקיים שהיו אמורים לחמם כדורית מימן או אלקטרומגנטים גדולים שהיו צריכים לדחוס את הפלסמה). אם תהיה פריצת דרך טכנולוגית ותמצא דרך לייצר לייזרים חזקים וקטנים יותר או מגנטים חזקים וקטנים או בכלל תהליך אחר, נראה לי שתקבל מספיק אנרגיה בכורים הרבה יותר קטנים ממה שיש היום. דרך אגב, מנין המידע הכמותי שרוב האנרגיה בפצצת המימן מופק מן הביקוע? חשבתי שהביקוע משמש אך ורק כנפץ לדחיסת ופיצוץ כדור המימן שבתוכו. הגיוני שפיצוץ הביקוע לא יעיל והרבה אנרגיה ונפולת רדיואקטיבית מתפזרת, אבל אם ההיתוך לא מוסיף אנרגיה משמעותית, איך פצצת המימן כל כך חזקה ומה הטעם בכל המנגנון המסובך? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
להפיק יותר אנרגיה ביציאה זאת לא חוכמה: גם אם תשקיע טריליון ג'אול כדי להתיך זוג אטומי מימן תקבל יותר אנרגיה מאשר השקעת: טריליון ג'אול ועוד אנרגיית ההיתוך, רק שהטריליון ג'אול שלך ייתפזרו ברובם כקרינה הרבה לפני שיושג ההיתוך של האטומים ולא יביאו לך הרבה תועלת. אתה רוצה להגיע למצב שהוא היתוך רציף ויציב שמספק לעצמו את האנרגיה הדרושה לו ומשאיר לך קצת עודף. לזה עד כמה שידוע לי אפילו לא קרובים. גם אם יגיעו ליעילות כזו, עדיין נראה שיהיה צורך במסה עצומה ובנפח עצום של מימן כדי ליצור מתקן כלכלי שמייצר הספק סביר. זה בהנחה שמדובר על דחיסה וחימום של מימן כדי להשיג היתוך. כל עוד לא נמצא דרך אחרת, נצטרך טמפרטורה ולחץ גבוהים מאלו שבליבת השמש כדי להשיג תפוקה משמעותית. לגבי השאלה בסוף, ראה תגובה 705993. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לגבי הפצצה אם הבנתי נכון מדובר שם על סוג נפוץ של פצצות מימן שהן תלת-שלביות. בשלב הראשון נפץ ביקוע מצית מתקן היתוך בשלב השני שבתורו משמש כנפץ להצתת ביקוע בשלב השלישי ולכן אתה צודק. לגבי עניין ה-breakeven אתה טועה. בשנות ה-80-90 נעשו מאמצים ממושכים עד שהגיעו למצב הזה. תחשוב על מתקן ניסויי מן הסוג המתואר כאן היתוך בכליאה אינרציאלית [ויקיפדיה]. בגדול יש לך כאן לייזרים מאוד גדולים המשמשים כדי לחמם ולדחוס טיפת מימן (דאוטריום וטריטיום במצב גז או מוצק). אאל"ט לייזרים הם מכשירים בעלי נצילות נמוכה כבר בשלב יצירת הלייזר. חלק מאנרגית הלייזר מתבזבז בתווך, חלק מחמם את הכלי שבו מוחזק הדלק וחלק את האויר שסביבו. כאשר מתרחשת הצתה של הדלק (תגובת שרשרת המכלה את כל הדלק. מושגת כאשר מצליחים להגיע לתנאים המתוארים ע"י קריטריון לאוסון) רק חלק קטן מן הדלק עובר ריאקציית היתוך כאשר האנרגיה הקינטית של התוצרים הופכת לאנרגיה תרמית של כל הטיפה (תוצרי הריאקציה). בגלל שהאנרגיה המופקת בכל תהליך ביקוע יחיד היא גבוהה (אסביר מיד), הצליחו לאחר שנים רבות של מאמצים להגיע למצב בו האנרגיה המופקת בצורת אנרגיה תרמית של הטיפה גבוהה יותר מהאנרגיה שהושקעה בהפעלת הלייזרים. האנרגיה המופקת בתהליך היתוך יחיד היא בערך עשירית מזו של תהליך ביקוע יחיד. אבל בגלל שהדלק של ביקוע כבד פי 40-50 מדלק ההיתוך, עדיין מופקת בהיתוך בערך פי 4 אנרגיה ליחידת מסה. צריך גם לזכור שכורי הביקוע הם גדולים מפני שצריך בולעי נייטרונים כדי למנוע תגובת שרשרת בלתי מבוקרת וכן צריך שכבות הגנה עבות כנגד התוצרים הרדיואקטיביים. בהיתוך אין תוצרים רדיואקטיביים (התוצרים הם מים והליום) ודי קשה להגיע לתגובת שרשרת, לכן אני לא יודע בודאות אבל כורי היתוך לאו דוקא חייבים להיות גדולים. עד כאן הדברים הטובים. מכאן ואילך אתה צודק. הושג breakeven (מה שמוכיח שהיתוך אכן התרחש) אבל לא הרבה מעבר לזה. רווח האנרגיה הוא די שולי. זה גם רחוק מאד מבעירה רציפה ומבוקרת המספקת תפוקה משמעותית ורצופה של אנרגיה. יתר על כן התגלתה בעיה קשה של חוסר יציבות של הדלק ה"מחומם" מה שאומר שבד"כ ההיתוך כלל לא קורה (לא משיגים את קריטריון לאוסון). בשנות ה-90 הצליחו לכלוא את הדלק בכליאה יציבה יותר אבל זה הוריד את יעילות המערכת עוד יותר. אני חושב כמוך שעד היום לא קיים אף כור לייצור אנרגיה בשיטת ההיתוך, למרות שלפחות כור נסיוני אחד כזה מתוכנן. האנלוגיה עם מה שקורה בשמש היא לא טובה, מפני שהתהליך שם שונה לגמרי. הדלק שם נמצא באופן קבוע במצב פלסמה ויש שם אוסף שלם של ריאקציות גרעיניות המתבצעות במקביל ובשרשרת. התהליך שם מבוקר ע"י גרדיאנט הטמפרטורות בתוך לב השמש ומה שקראת חוסר היעילות של השמש הוא בעצם מה שגורם לכך שהיא יכולה לבעור לאורך זמן ממושך כל כך. שוב, אני לא בטוח, אבל נדמה לי שהמסקנה שכדי לייצר כמות משמעותית של אנרגיה יידרשו כמויות גדולות של דלק אינה נכונה. יתר על כן דלק היתוך ניתן לצבור בכל כמות שהיא מבלי חשש להתלקחות תגובת שרשרת ספונטנית (כמו בביקוע). |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לגבי הסיבה בגלל עדיין אין כורי-היתוך בכל מקום, אני חושב שהגרף המדכא הזה כבר הופיע בעבר באייל. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אכן. וחוזרים לנקודת המוצא שלי. כל עוד לא יפותחו לייזרים/מתקנים אלקטרומגנטיים חזקים, קטנים יותר, יעילים וזולים, אין טעם להשקיע בכיוון. השקעות רק יניבו בזבוז כסף ונוכלויות בנוסח ההיתוך הקר. במו"פ % ההצלחות האמיתיות נמוך גם כאשר לא יורים באפילה. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אני לא בטוח שאני מבין מה הגרף אומר. מהם ארבעת הקווים הצבעוניים הגבוהים? האם הם היו שלושה מסלולי תקצוב שמנהל הארנגיה האמריקאי ביקש ב-1976 עבור מחקר באנרגיית היתוך, ולצד כל אחד מהם תחזית מתי הוא יבשיל לכדי משהו פרקטי? אם כן, אני מתקשה להתרשם. זה שהם הציגו גרפים יפים עולים ויורדים, לא אומר שהם באמת יכלו להבטיח מימוש, בתחום מחקר כל כך חלוצי. ההפך, אם הם מבקשים תקציב, חזקה עליהם שהם יהיו אופטימיים מדי בתחזית. קהל היעד של הגרף ב-1976 - מי שידם על שיבר התקציב - צריכים לשבור את הראש עד כמה התחזית סבירה, מעבר לשאלת הכדאיות וההחזר על ההשקעה (2.5~ מיליארד לשנה במשך שלושים שנה במסלול הכתום? כסף קטן, כשהתועלת בסוף הדרך כמעט אינסופית. אני די בטוח שהשאלה היחידה היא סבירות ההצלחה). אם הם החליטו שלא, מי אמר שהם טעו? | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אתה מוכן להגדיר בצורה פורמלית את יעילות ההיתוך בשמש, איך מחשבים אותה באופן מספרי ומהן יחידות המידה שלה. ואיך מחשבים את אותו מספר לגבי כור היתוך גרעיני, כדי שאפשר להשוות האם הוא נמוך יותר, שווה או גבוה יותר. אולי זה יעזור לי להבין את המשמעות של ײלהגיעײ למספר הזה בכור היתוך גרעיני על כדור הארץ. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
לצורך העניין, תניח שהיעילות היא כמות האנרגיה נטו המופקת ליחידת מסה של ליבת השמש/כור ליחידת זמן. יש הבדל שבשמש אין אספקה של דלק חדש ובכור מן הסתם יוסיפו מדי פעם עוד דלק גרעיני, אבל נסתפק בזה לבינתיים. | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
איך באופן מעשי מודדים את כמות האנרגיה *נטו* המופקת בכור? למיטב ידיעתי, כמות האנרגיה נטו המופקת בכור נמדדת בכמות חשמל נטו (מושקעת לעומת מופקת). זה מה שכתבתי בתגובה 706405. כל זה כמובן לא רלוונטי עבור השמש. זה מה שאני מנסה להגיד. אגב, ויקיפדיה מפנה אל Lawson_criterion [Wikipedia] בתור מדד חשוב עבור כורי היתוך. לא הצלחתי למצוא השוואה מספרית, אפילו עקרונית, של מדד זה (או מדד דומה אחר) בין כורי היתוך לבין השמש. האם יש לך מראה מקום להשוואה כזו? |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
אופס. תגובה 706004 | |
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
הסבר חביב וקצר על כח היתוך (6 דקות): https://youtu.be/mZsaaturR6E הסיכום: כורי ההיתוך הם הימור. יכול להיות שהטכנולוגיה בלתי אפשרית. יכול להיות שהיא אפשרית, אבל זה פשוט יקר מדי לבנות אותם. ויכול להיות שלא נדע, כי נחליט שזה יקר מדי ושעדיף להשקיע את הכסף במקומות אחרים. |
|
|
|
|
|
|
||
|
||||
|
כשניסיתי להסתכל קצת על קריטריון לאוסון שלא ראיתיו מאז ימי התיכון שלי, מצאתי שני דברים שלא הבנתי קודם. א. הצתה - קריטריון לאוסון הוא פשוט מכפלת צפיפות הפלסמה במשך זמן הכליאה (הזמן שמצליחים לשמור על הצפיפות). כאשר המכפלה עוברת ערך מסויים הדלק ניצת באופן המקביל לתגובת שרשרת בביקוע. במצב הצתה הדלק יוצר יותר אנרגיה ממה שהוא מצליח לפזר, ולכן "בוער" עד למיצוי או עד להתפזרותו. הטכנולוגיות שבהן מנסים להשיג היתוך ע"פ כדוה"א שונות ממה שקורה על השמש. בשמש הכליאה מושגת ע"י כוח הגרביטציה של מסת השמש. על כדוה"א השיטות המוכרות הן כליאה אינרציאלית (ICF) וכליאה מגנטית (יש שיטה שלישית שנמצאת עדיין בשלב ניסיוני). מסיבה זו ההשוואות בין מה שקורה בשמש להיתוך מבוקר אינן תופשות. ב. באחד הקטעים בויקיפדיה מסופר שמה שהושג במעבדת לורנס ליברמור שהיא המתקן הותיק ביותר של ICF היה Breakeven, כלומר פלט הדלק התחמם לאנרגיה שעלתה על זו שהלייזרים השקיעו בה. ההיתוך נגרם ע"י פולס הפצצה של פלט המימן. ה"פיצוץ" יצר גל דחיסה פנימה, כך שבמרכז הטיפה גרעיני המימן היו קרובים מספיק למשך זמן שהספיק להתרחשות היתוכים. יחד עם זה קריטריון לאוסון לא הושג ולא היתה הצתה. אפשר לתאר זאת כפיצוץ רגעי של טיפת הדלק שהפיקה יותר אנרגיה משהושקע בה, אבל לא נוצר מצב של בעירה שבו האנרגיה המופקת מספיקה כדי להבטיח את המשך הבעירה ללא השקעה נוספת מבחוץ. |
|
|
|
| חזרה לעמוד הראשי | המאמר המלא |
| מערכת האייל הקורא אינה אחראית לתוכן תגובות שנכתבו בידי קוראים | |
 RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש
|
© כל הזכויות שמורות |