Sunday, October 31, 2021

Q tähendab conFUSION

ITER termotuumareaktor
Viimasel ajal on blogimaailmas juttu olnud inimkonna jätkusuutlikkusest. Enamusele selge, et vana moodi edasi minna ei saa kui tahame, et planeet jääks inimestele suht mugavalt elukõlblikuks. Selle pärast ma ei muretse, et inimene praeguse tehnoloogia taseme juures suudaks planeedi täiesti ära steriliseerida, aga enda elu võib küll äärmiselt ebamugavaks või halvemal juhul lausa võimatuks muuta. Kas see juhtub mõnekümne, mõnesaja, mõnetuhande või mõne miljoni aastaga pole võimalik ette ennustada. Me ei suuda isegi ilma nädala jagu ette ennustada, mis siis kliimast rääkida. Trende on muidugi märgata aga kuidas need tegelikksues edasi arenevad ei tea keegi, süsteem on liiga keeruline, liiga suure hulga muutujate ja nii negatiivsete kui positiivsete tagasiside ahelatega, igaüks neist isepikkuse ja tugevusega inertsiga.

Põhiprobleemiks on energia ja toorainete kasutuse järsk ja jätkuv kasv, mis tuleneb nii inimeste arvu suurenemisest kui soovist järjest rohkem asju omada ning luksuslikumalt elada. Päris pikka aega on "Valgeks laevaks" peetud juhitava energiakasumliku termotuumareaktsiooni saavutamist. Tõepoolest, kui me suudaks ehitada termotuumareaktorid saaks energianälja probleem pikaks ajaks lahendatud. Sisuliselt inimvajadusteks piiramatu energiaressursi puhul kaoks vajadus fossiilkütuste järgi ja igasugu tehnoloogilised protsessid oleks võimalik äärmiselt keskkonnasõbralikuks ehkki energiamahukaks teha.

Termotuumareaktoritega on paraku olukord nadi ja vaatamata aeg-ajalt ajakirjanduses ja ka teaduslikes artiklites välja toodud lubadustele pole valgust tunneli lõpus näha. Tegu on teada tuntud naljaga: Juhitava termotuumareaktsioonini jõuame 20 (30) aasta pärast sõltumata sellest millal asjast juttu tehakse, on need siis 50'dad, 70'dad, 90'dad või 2020'dad aastad😜 Lingin globaalse energiatööstuse veebilehelt hiljutise ülevaatliku, optimistliku, kuid kahjuks tüüpiliselt tendentslikult ebatäpse infoga artikli "Fusion is coming and maybe sooner than you think". Põhiprobleemiks on asjaolu, et nii rahvale kui ka poliitikutele esitatakse andmed, mis on küll tõesed, kuid ei kajasta olulisi fakte. Põhimõtteliselt ilustatakse olukorda rohkem kui suurusjärgu (kümme korda) jagu.

Q(total) << Q(plasma)

Q on kasutegur, mis näitab süsteemist väljuva ja siseneva energia suhet. Hiljuti saavutati juhitava termotuumareaktsiooni rekord Q=0.7, ehk siis iga sisse mineva energiaühiku kohta tuli välja 0.7 ühikut. Ikka veel negatiivne tulemus kuid hakkab tasapisi murdepunktile lähenema. Paraku on Q puhul äärmiselt oluline, kust me süsteemi mõõtma hakkame. See 0.7 saavutati ainult plasmat vaadates, kogu reaktori puhul on Q väärtuseks vähem kui 0.01. Aga rahvale ja valitsustele müüdi numbrit 0.7 - andke meile veel pappi ja peagi saame üle murdepunkti, jättes mainimata üle millise. Äärmiselt paljulubavaks peetakse kümnekordset 10X kasumlikkust tõotavat ITER projekti. Paraku täpselt sama lugu: isegi kui plasma Q väärtuseks saadakse 10 siis kogu süsteemi puhul jõutakse ehk 0.57'ni. Summa summaarum reaktori käimashoidmise energia on pea kaks korda suurem kui toodetav energia - ükski riik ega ka riikide ühendus ei suuda sellist energia "tootjat" kaua käigus hoida.

Kokkuvõttes lähemal ajal valget laeva silmapiirile ilmumas pole, 20 aasta pärast lähme uuesti randa kaema, või mis me ikka papusid ja närve kulutame, parem juba natu realistlikumalt 50 aasta pärast ... kui vahepeal pole meist läbi kontrollimatu termotuumareaktsiooni vaid tuhk järgi jäänud😜 Positiivsema nurga alt vaadates juhtub aeg-ajalt tehnoloogilisi läbimurdeid, mida me ei oska uneski näha. Samas lootmine õnnelikule juhusele pole eriti jätkusuutlik plaan. Kui tahame püsima jääda peaks Muumioru Väikest My'd kuulda võtma: Looda parimat kuid valmistu halvimaks.

P.S. conFUSION on peen sõnademäng: confusion on segadus aga con on suli, vihjab asjast huvitatute ettekavatsetud väärinfo levitamisele. Fusion - termotuumareaktsioon.

P.P.S. Kõigele vaatamata toetan alati teadusele suunatud investeeringuid! Tegu on riskikapitaliga: paljud projektid jooksevad tühja aga need üksikud, mis õnnestuvad võivad nii osanikele kui inimkonnale laiemalt väga suurt kasu tuua.

5 comments:

  1. ja kui kõik need tehnilised probleemid ka laheneks, tuleks ikkagi mängu Jevonsi paradoks: mida säästlikum (tähendab, ka odavam) mingi lahendus on, seda enam toob see mängu uusi tarbijaid, kuni nende vajadused on summa summarum ikkagi suuremad kui enne uut tehnoloogilist lahendust.

    Isegi kui me saaks energiat võlumasinast, kuhu ei tule midagi sisse panna, tähendaks energiatarbe eksponentsiaalne kasv ikkagi seda, et Maa hakkaks helendama eredamalt kui päike.

    vt eksponentsialistist ökonoomiku ja finitistliku füüsiku vestlust.

    "Physicist: .... Second, thermodynamic limits impose a cap to energy growth lest we cook ourselves. I’m not talking about global warming, CO2 build-up, etc. I’m talking about radiating the spent energy into space. I assume you’re happy to confine our conversation to Earth, foregoing the spectre of an exodus to space, colonizing planets, living the Star Trek life, etc.

    Economist: More than happy to keep our discussion grounded to Earth.

    Physicist: [sigh of relief: not a space cadet] Alright, the Earth has only one mechanism for releasing heat to space, and that’s via (infrared) radiation. We understand the phenomenon perfectly well, and can predict the surface temperature of the planet as a function of how much energy the human race produces. The upshot is that at a 2.3% growth rate (conveniently chosen to represent a 10× increase every century), we would reach boiling temperature in about 400 years. [Pained expression from economist.] And this statement is independent of technology. Even if we don’t have a name for the energy source yet, as long as it obeys thermodynamics, we cook ourselves with perpetual energy increase."

    ReplyDelete
    Replies
    1. Päris nii see siiski pole, sest energiakülluse korral on võimalik jääksoojust õige mitmel moel Maa pealt minema transportida ilma, et planeet üle kuumeneks. Maakera ei pea ju vaatama suletud süsteemina.

      Delete
    2. Sellest oli seal dialoogis samuti juttu, füüsik polnud väga optimistlik.

      Delete
    3. Jevonsi paradoks - mida rohkem juttu, seda vähem sisu.

      Delete