W&T Wetenschap & Technologie
Een plek om te discussiëren over wetenschappelijke onderwerpen, wetenschappelijke problemen, technologische projecten en grootse uitvindingen.
Het zal nog jaren duren voordat het financieel en technisch volledig haalbaar wordt om door middel van fusie aan onze energiebehoefte te voldoen. Om nog maar niet te spreken van politieke haalbaarheid en tegenstanders die duidelijk geen belang hebben bij alternatieve energievoorziening. Maar ik vind het spannend om te zien dat er weer een stap in de goede richting wordt gezet. Go science!quote:Nuclear fusion milestone passed at US lab
By Paul Rincon
Science Editor, BBC News website
Researchers at a US lab have passed a crucial milestone on the way to their ultimate goal of achieving self-sustaining nuclear fusion.
Harnessing fusion - the process that powers the Sun - could provide an unlimited and cheap source of energy.
But to be viable, fusion power plants would have to produce more energy than they consume, which has proven elusive.
Now, a breakthrough by scientists at the National Ignition Facility (NIF) could boost hopes of scaling up fusion.
NIF, based at Livermore in California, uses 192 beams from the world's most powerful laser to heat and compress a small pellet of hydrogen fuel to the point where nuclear fusion reactions take place.
The BBC understands that during an experiment in late September, the amount of energy released through the fusion reaction exceeded the amount of energy being absorbed by the fuel - the first time this had been achieved at any fusion facility in the world.
This is a step short of the lab's stated goal of "ignition", where nuclear fusion generates as much energy as the lasers supply. This is because known "inefficiencies" in different parts of the system mean not all the energy supplied through the laser is delivered to the fuel.
But the latest achievement has been described as the single most meaningful step for fusion in recent years, and demonstrates NIF is well on its way towards the coveted target of ignition and self-sustaining fusion.
For half a century, researchers have strived for controlled nuclear fusion and been disappointed. It was hoped that NIF would provide the breakthrough fusion research needed.
In 2009, NIF officials announced an aim to demonstrate nuclear fusion producing net energy by 30 September 2012. But unexpected technical problems ensured the deadline came and went; the fusion output was less than had originally been predicted by mathematical models.
Soon after, the $3.5bn facility shifted focus, cutting the amount of time spent on fusion versus nuclear weapons research - which was part of the lab's original mission.
However, the latest experiments agree well with predictions of energy output, which will provide a welcome boost to ignition research at NIF, as well as encouragement to advocates of fusion energy in general.
It is markedly different from current nuclear power, which operates through splitting atoms - fission - rather than squashing them together in fusion.
NIF, based at the Lawrence Livermore National Laboratory, is one of several projects around the world aimed at harnessing fusion. They include the multi-billion-euro ITER facility, currently under construction in Cadarache, France.
However, ITER will take a different approach to the laser-driven fusion at NIF; the Cadarache facility will use magnetic fields to contain the hot fusion fuel - a concept known as magnetic confinement.
http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-24429621
Dit geeft mooi aan dat politici totaal geen visie hebben... We geven in 10 jaar grofweg hetzelfde uit aan kernfusie als per dag aan olie! Ik zou een Apollo-achtige aanpak willen: "Voor het einde van het decennium een werkende fusiereactor", en dan onbeperkte middelen ter beschikking stellen.quote:the $3.5bn facility
censuur :O
Dat is denk ik geen issue. De voordelen van energieopwekking dmv. kernfusie zijn dermate groot dat dat belang het belang van de tegenstanders zal overtreffen. Als de mensheid kan beschikken over kernfusie-energie zal dat misschien wel de grootste vooruitgang van de mensheid tot nu toe zijn. Energie wordt dan van een schaars iets, iets wat quasi oneindig beschikbaar is.quote:Op dinsdag 8 oktober 2013 13:29 schreef Thomas B. het volgende:
Om nog maar niet te spreken van politieke haalbaarheid en tegenstanders die duidelijk geen belang hebben bij alternatieve energievoorziening.
Inderdaad. Maar de belangen zijn te groot en de lobby van de partijen die niet direct belang hebben bij alternatieve energie, en op termijn dalende energieprijzen, te sterk.quote:
[..]
Dit geeft mooi aan dat politici totaal geen visie hebben... We geven in 10 jaar grofweg hetzelfde uit aan kernfusie als per dag aan olie! Ik zou een Apollo-achtige aanpak willen: "Voor het einde van het decennium een werkende fusiereactor", en dan onbeperkte middelen ter beschikking stellen.
Daar zit dus het probleem. Er is een groot belang om die schaarste (kunstmatig) te creëren. Maar ik ben ook optimistisch. Onder druk wordt alles vloeibaar en op een gegeven moment kunnen we er niet meer omheen.quote:
[..]
Dat is denk ik geen issue. De voordelen van energieopwekking dmv. kernfusie zijn dermate groot dat dat belang het belang van de tegenstanders zal overtreffen. Als de mensheid kan beschikken over kernfusie-energie zal dat misschien wel de grootste vooruitgang van de mensheid tot nu toe zijn. Energie wordt dan van een schaars iets, iets wat quasi oneindig beschikbaar is.
Nog veel erger. 3.5 miljard aan alternatieve energie is te veel gevraagd. Maar 665 miljard uitgeven aan een oorlog in Afghanistan, dat is dan wel weer ok.quote:
quote:
---------------------------------------------------------------------
the $3.5bn facility
---------------------------------------------------------------------
Dit geeft mooi aan dat politici totaal geen visie hebben... We geven in 10 jaar grofweg hetzelfde uit aan kernfusie als per dag aan olie! Ik zou een Apollo-achtige aanpak willen: "Voor het einde van het decennium een werkende fusiereactor", en dan onbeperkte middelen ter beschikking stellen.
Maar zeer mooi dat er nu voor de eerste keer meer energie is opgewekt dan er is ingestopt.
Het is ook een gebied van energieopwekking waar we nog veel over moeten leren. Het feit dat hun wiskundige vergelijkingen niet klopten, zegt al genoeg. En het is mooi dat ze die nu kloppender hebben kunnen maken.
Het is ook een gebied van energieopwekking waar we nog veel over moeten leren. Het feit dat hun wiskundige vergelijkingen niet klopten, zegt al genoeg. En het is mooi dat ze die nu kloppender hebben kunnen maken.
Waar gaan we al die deuterium vandaan halen om die kernfusiereactoren te voeden?
There are no things, but as a consequence there are as many things as we like
Waarom zou je deuterium nodig hebben? Dat is slechts één van de methoden.quote:Op dinsdag 8 oktober 2013 17:31 schreef SpecialK het volgende:
Waar gaan we al die deuterium vandaan halen om die kernfusiereactoren te voeden?
Dat is toch wat die dingen vreten? Of een andere isotoop van waterstof? Hoe dan ook moet er iets in en datgene wat er in moet kan je niet in Irak uit de grond pompen.quote:
[..]
Waarom zou je deuterium nodig hebben? Dat is slechts één van de methoden.
There are no things, but as a consequence there are as many things as we like
Uit de zee?quote:
Waar gaan we al die deuterium vandaan halen om die kernfusiereactoren te voeden?
Nee, er zijn veel meer potentiële kandidaten:quote:
[..]
Wat is toch wat die dingen vreten? Of een andere isotoop van waterstof? Hoe dan ook moet er iets in en datgene wat er in moet kan je niet in Irak uit de grond pompen.
http://en.wikipedia.org/w(...)errestrial_reactions
Het NIF zal niet gebruikt kunnen worden om rendablele fusie te verwezenlijken. Men zou dagelijks duizenden speciaal vervaardigde pallets op precies de juiste wijze op de juiste plaats met de lasers moeten comprimeren. Dit werpt enorme problemen op. ITER en de Stellarator maken een veel grotere kans op een vorm van continu fusie.
Geld maakt meer kapot dan je lief is.
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Er is enorm veel deuterium 1:3200 van het water op aarde is HDO. Het is onder andere door gecascadeerde electrolyse van water te concentreren.quote:
Waar gaan we al die deuterium vandaan halen om die kernfusiereactoren te voeden?
[ Bericht 0% gewijzigd door Digi2 op 08-10-2013 21:06:07 ]
Geld maakt meer kapot dan je lief is.
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Wow.. dus je moet eerst 3200 liter zeewater bewerken met zwavel en er komt electrolyse bij kijken?quote:
[..]
Er is enorm veel deuterium 1:3200 van het water op aarde is HDO. Het is onder andere door gecascadeerde electrolyse van water te concentreren.
Klink 1. super vervuilend en 2. energieslurpend al die electrolyse.
There are no things, but as a consequence there are as many things as we like
Valt nogal mee. De gewone waterstof en de zuurstof die en masse bij de electrolyse vrijkomen kan je gewoon verkopen en gebruiken. Voor de electrolyse voegt men zwavelzuur of een loog toe om de geleidbaarheid te vergroten en zo een hogere efficiency te verkrijgen. Deze worden echter niet verbruikt. De bulkprijs voor zwaar water ligt rond ca $300 per liter. 20% van dit zware water bestaat uit Deuterium. Deuterium kost dan ca $1500 per Kg. Bedenk echter dat 1 gram deuterium/tritium bij fusie 350 miljoen kJ oftewel 97.000 KWh oplevert. Dat is 9700 euro aan stroom als je stelt dat 1 KWh 0,1 euro oplevert. De input kosten aan deuterium zijn dan $0,75 voor de halve gram benodigd als je uitgaat van ca $1500 per Kg deuterium. De kosten voor fusie energie liggen dan ook vooral bij de hoge investeringen in de constructie van de reactors.quote:
[..]
Wow.. dus je moet eerst 3200 liter zeewater bewerken met zwavel en er komt electrolyse bij kijken?
Klink 1. super vervuilend en 2. energieslurpend al die electrolyse.
[ Bericht 5% gewijzigd door Digi2 op 09-10-2013 09:46:42 ]
Geld maakt meer kapot dan je lief is.
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Zo'n verhaal als dat van Digi2 heb ik ook wel eens gelezen. Het kwam er op neer dat er echt een asociale hoeveelheid energie kon worden omgezet met het op Aarde beschikbare deuterium. En bovendien kun je, als je de techniek goed beheerst, het vrijgekomen reactieproducten weer gebruiken voor verdere kernfusie. Kernfusie is echt de heilige graal in het duurzaam opwekken van energie, alleen annihilatie levert nog meer energie op. Daarom vind ik het ook heel onverstandig dat er maar zo weinig geld naar onderzoek mbt. kernfusie gaat, om nog maar niet te spreken over de ruzies waar de reactor moet komen te staan.
Interessant!quote:
[..]
Valt nogal mee. De gewone waterstof en de zuurstof die en masse bij de electrolyse vrijkomen kan je gewoon verkopen en gebruiken. Voor de electrolyse voegt men zwavelzuur of een loog toe om de geleidbaarheid te vergroten en zo een hogere efficiency te verkrijgen. Deze worden echter niet verbruikt. De bulkprijs voor zwaar water ligt rond ca $300 per liter. 20% van dit zware water bestaat uit Deuterium. Deuterium kost dan ca $1500 per Kg. Bedenk echter dat 1 gram deuterium/tritium bij fusie 350 miljoen kJ oftewel 97.000 KWh oplevert. Dat is 9700 euro aan stroom als je stelt dat 1 KWh 0,1 euro oplevert. De input kosten aan deuterium zijn dan $0,75 voor de halve gram benodigd als je uitgaat van ca $1500 per Kg deuterium. De kosten voor fusie energie liggen dan ook vooral bij de hoge investeringen in de constructie van de reactors.
[ afbeelding ]
There are no things, but as a consequence there are as many things as we like
Het belangrijkste reactieproduct zijn hoog energetische neutronen. En het is de bedoeling deze in te vangen in lithium. Dat levert een aantal enorme voordelen op.quote:
Zo'n verhaal als dat van Digi2 heb ik ook wel eens gelezen. Het kwam er op neer dat er echt een asociale hoeveelheid energie kon worden omgezet met het op Aarde beschikbare deuterium. En bovendien kun je, als je de techniek goed beheerst, het vrijgekomen reactieproducten weer gebruiken voor verdere kernfusie. Kernfusie is echt de heilige graal in het duurzaam opwekken van energie, alleen annihilatie levert nog meer energie op. Daarom vind ik het ook heel onverstandig dat er maar zo weinig geld naar onderzoek mbt. kernfusie gaat, om nog maar niet te spreken over de ruzies waar de reactor moet komen te staan.
1. De schadelijke neutronen worden geneutraliseerd.
2. Er vindt een secundaire kernreactie plaats die extra energie oplevert.
Tritium is produced in nuclear reactors by neutron activation of lithium-6. This is possible with neutrons of any energy, and is an exothermic reaction yielding 4.8 MeV. In comparison, the fusion of deuterium with tritium releases about 17.6 MeV of energy.
3. Het ontstane tritium kan eenvoudig gebruikt worden als brandstof voor de fusie reactie.
4. Lithium kost slechts ca $ 0,30 per gram in zuivere vorm en levert zo een extreem goedkope tritium bron op.
ITER zal in 1e instantie tritium gebruiken afkomstig als bijproduct van de huidige kerncentrales.
Men wil ITER o.a. gebruiken om onderzoek te doen naar deze lithium fuel cycle.
Praktisch bezien zullen commerciele fusie-centrales dus deuterium/lithium centrales zijn gezien vanuit hun verbruiks¨brandstoffen¨. Beide elementen zijn in enorme hoeveelheden beschikbaar.
Geld maakt meer kapot dan je lief is.
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
De 1e jaren dat ITER in gebruik wordt genomen, ca 2022 ipv 2020 zal worden begonnen met gewone waterstof om het plasma te bestuderen/controleren en de machine te optimaliseren/robotiseren. Reden is dat vanaf het moment dat de reactiekamer wordt gebruikt voor daadwerkelijke fusie deze radioactief wordt. Vanaf dat moment is reparatie of onderhoud door mensen niet meer mogelijk. Zelf denk ik trouwens dat het eerder een uitganspunt is. Wetenschappers laten zich niet tegenhouden door wat radioactiviteit als hun levenswerk kaduuk is lijkt me. Pas rond 2027 zal begonnen worden met daadwerkelijke fusie.
China wil samen met de UK het hele fusie gebeuren versnellen. Geld speelt voor de chinezen geen rol. De 1e commerciele centrale verwacht ik dan ook rond 2035 van start te gaan in China. 15 jaar eerder dan ca 2050 wat de huidige projecties zijn.
[ Bericht 49% gewijzigd door Digi2 op 09-10-2013 14:05:34 ]
China wil samen met de UK het hele fusie gebeuren versnellen. Geld speelt voor de chinezen geen rol. De 1e commerciele centrale verwacht ik dan ook rond 2035 van start te gaan in China. 15 jaar eerder dan ca 2050 wat de huidige projecties zijn.
Bronquote:1929: Scientists use Einsteins equation E=mc² to predict release of large amounts of energy by fusing atomic nuclei together.
1939: German-born physicist Hans Bethe, pictured, demonstrates that nuclear fusion powers stars.
1950: Andrei Sakharov and Igor Tamm in the USSR propose a tokamak fusion reactor.
1956: Tokamak programme begins in strict secrecy.
1969: Tokamak results declassified, astounding Western scientists.
1973: Design work begins on Joint European Torus (Jet), a tokamak-type reactor in Europe.
1983: Jet completed at Culham, Oxfordshire, on time and to budget.
1985: USSR proposes an international fusion-energy project.
1988: Design work begins for International Thermonuclear Experimental Reactor, later known as simply Iter. 1992: Design phase begins for Iter.
1997: Jet produces 16 megawatts of fusion power, the current world record.
2005: Cadarache, France, chosen as Iter site.
2021-22: First plasma scheduled, when ionised gases will be injected into the Iter tokamak.
2027-28: Iter goes nuclear with injection of tritium.
2030s: First demonstration fusion reactor to produce electricity for grid.
2050s onwards: First commercial nuclear fusion power plants.
[ Bericht 49% gewijzigd door Digi2 op 09-10-2013 14:05:34 ]
Geld maakt meer kapot dan je lief is.
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Het zijn sterke ruggen die vrijheid en weelde kunnen dragen
Heel interessant allemaal Digi2. 
Het zou mooi zijn als de Chinezen het voortouw gaan nemen, want 2050 duurt nog achterlijk lang.
Het zou mooi zijn als de Chinezen het voortouw gaan nemen, want 2050 duurt nog achterlijk lang.
Klinkt in principe heel mooi maar als ik het goed begrijp moet je vrijwel 100% neutronen capture hebben door het lithium om genoeg tritium te genereren om de fusie reactie te voeden. Immers:quote:
[..]
Het belangrijkste reactieproduct zijn hoog energetische neutronen. En het is de bedoeling deze in te vangen in lithium. Dat levert een aantal enorme voordelen op.
1. De schadelijke neutronen worden geneutraliseerd.
2. Er vindt een secundaire kernreactie plaats die extra energie oplevert.
Tritium is produced in nuclear reactors by neutron activation of lithium-6. This is possible with neutrons of any energy, and is an exothermic reaction yielding 4.8 MeV. In comparison, the fusion of deuterium with tritium releases about 17.6 MeV of energy.
3. Het ontstane tritium kan eenvoudig gebruikt worden als brandstof voor de fusie reactie.
4. Lithium kost slechts ca $ 0,30 per gram in zuivere vorm en levert zo een extreem goedkope tritium bron op.
ITER zal in 1e instantie tritium gebruiken afkomstig als bijproduct van de huidige kerncentrales.
Men wil ITER o.a. gebruiken om onderzoek te doen naar deze lithium fuel cycle.
Praktisch bezien zullen commerciele fusie-centrales dus deuterium/lithium centrales zijn gezien vanuit hun verbruiks¨brandstoffen¨. Beide elementen zijn in enorme hoeveelheden beschikbaar.
Fusie:
H21 + H31 => He42 + 1 neutron
Tritium breeding:
1 neutron + Li63 => He42 + H31
Per fusiereactie van één tritium atoom en één deuterium atoom komt maar één neutron vrij die dus één nieuw tritium atoom moet vormen om de tritium balans neutraal te houden. Maar tritium heeft een halfwaardetijd van 12 jaar dus een deel van de tritium 'verdwijnt' spontaan tijdens transport en opslag en bovendien moet de lithium 100% van de geproduceerde neutronen succesvol opvangen.
100% efficientie zal het breeden van tritium nooit zijn aangezien je de lithium niet rechtstreeks aan het fusiegeweld bloot kunt stellen. Er zal een afscheiding nodig zijn (ook om de opgewekte warmte af te voeren) waar mogelijk neutronen in verloren gaan. Ik verwacht dus dat zo'n centrale niet zomaar zelfvoorzienend wordt en dus op de markt in moet kopen.
Tritium op de vrije markt kost zo'n 30 miljoen per kg maar de wereldmarkt is momenteel slechts 400g per jaar.
Edit:
Uitgaande van 100% tritium inkoop ($30.000 per gram, 97.000kWh) moet een kWh uit fusie $0,30 kosten (puur brandstof, geen kapitaal-, onderhoud- of personeelskosten). De groothandelsprijs is zo'n $0.05 per kWh.
Een GW centrale met 80% capaciteitsfactor draait 7000 vollasturen en produceert per uur 1 miljoen kWh en verbruikt in dat uur 10 gram tritium.
Een breeding factor < 1 betekend
1) dat de centrales altijd duur tritium van de markt moet kopen.
2) dat centrales elkaar niet kunnen kickstarten (erg belangrijk om de techniek uit te rollen).
Beide punten zijn funest voor een (snelle) economisch rendabele uitrol.
[ Bericht 2% gewijzigd door cynicus op 09-10-2013 17:49:29 ]
|
|
