När vår energi tar slut!

Jo och allt längre än 100 år in i framtiden räcker för att man ska kunna ansätta en väldig teknikutveckling och därmed helt nya möjligheter. Det finns tillräckligt med uran för att driva världen åtminstonde 100 år in i framtiden.
Fortfarande så förbrukas väldigt lite uran per år och även om det blir en stor procentuell ökning så blir det inte speciellt mycket i faktiska tal. Dessutom tillkommer ju MOX-bränsle och mycket annat som slätar ut ökningen rejält.

Skilj dessutom på bränslekonsumtion och elproduktion. Det är två mycket olika saker. Den fossila elproduktionen kan lätt ersättas med kärnkraft däremot är det mycket svårare att ersätta fordonsbränslet med kärnkraft. Det mesta av oljan går ju till transporter och förhållandevis lite till andra områden, 98% av alla transporter drivs med olja. Kärnkraften är inte en ersättare för oljedrivna transporter och peak oil är inte speciellt relevant för kärnkraftens situation. Elproduktion och transporter är väldigt olika saker.

Breedreaktorer är möjligen av marginell vikt, däremot är snabba klyvare mycket intressantare då de är tekniskt mycket enklare och mer lätthanterade än breeders. Att kunna klyva U-238 och andra liknande kärnor ökar ju energitillgångarna rejält.

IEC-konceptet är knappast nytt och kommer säkert inte att revolutionera energimarknaden. Det har funnit många forskare som påstått sig ha en lösning på fusionsproblemet och det är ytterst få som hållit måttet. Hela fusorkonceptet har ganska mycket problem. Däremot tror jag mer på "focus fusion" eftersom det skulle innebära en sann revolution av elproduktionen.

Tack, det var nog "snabba klyvare" jag främst tänkte på, men jag kom inte ihåg vad de kallades.


Alla har ju sina favoriter, och när det gäller p-11B-fusion är jag inte tillräckligt kunnig för att avgöra om Robert Bussards IEC-koncept eller Focus Fusion (Dense Plasma Focus) har störst potential. Faktum är att jag inte är kunnig alls, är ju historiker, inte naturvetare!
Nej, ingen har påstått att Inertial Electrostatic Confinement är något nytt. Vad som är nytt är att Bussard hävdar att han genom sitt särskilda koncept har löst alla väsentliga problem för dess förverkligande. Han uppskattar att 200 miljoner dollar och 6-12 år är vad som fattas för att få fram en fungerande prototyp. Så varför skall man då lita på detta?
Robert W. Bussard är nu inte vem som helst. De flesta känner honom som skaparen av "the Bussard Ramjet", men han är i själva verket bland dem som ledde in forskningen på tokamaker på 70-talet, det som ITER idag fortfarande försöker uppnå, och något som han idag ångrar. Han mer eller mindre är Mr Fusion!

Följ gärna länken jag gav, åse anförandet på Google Tech och läs hans paper. Du är ju ändå fusionsexperten här på forumet, Quanthilo, så ditt omdöme äger vikt.


Ja, givetvis. Vill dock hävda att det beror lite på hur man ser det, vilka perspektiv man anlägger. Om vi ser det så här så borde det som jag förstår det bli annorlunda:

Fusionsreaktorn producerar elekricitet. Denna kan användas för att genom elektrolys i massiv skala skilja väte och syre ur vatten. Vätet blir råmaterial för Haber-Boschprocessen (som också kräver elektricitet) och som med kväve ur luften bildar ammoniak. Ammoniak är ett effektivt, ekonomiskt och säkert sätt att lagra väte (som annars kokar bort och är explosivt). På detta sätt möjliggörs övergång till bränsleceller för fordon. Man "tankar" helt enkelt fordonen med ammoniak, varefter vätet skiljs ut som bränsle, se länk:
http://www.sciencedaily.com/releases...0907102549.htm

Sålunda ett helt miljömässigt energisystem som binder samman elproduktion (ur t.ex. fusionsreaktorer) med fordon och transporter, där insatsresurserna väsentligen utgörs av elekricitet och vatten. Stämmer detta behöver vi inte göra bränsle av återstoden av våra fossila resurser, utan istället kan dessa öronmärkas för framställning av nödvändiga produkter såsom plaster. I själva verket kan man driva fordon direkt på ammoniak också om man vill, även om man inte lär komma upp i lika höga hastigheter som på kolväten.

Om platinum kvarstår som ett krav i bränsleceller (är inte säker på om detta faktiskt gäller längre), så bidrar väte-boronfusion med en lösning även på det problemet, närmare bestämt med raketteknologi som kommer att ge oss en våldsamt mera effektiv och billig tillgång till Low Earth Orbit och därbortom. Kolla gärna in angivna egenskaper för IEC-fusion applicerat på raketmotorer och hur isp och thrust/weight ratio är variabelt.
Behöver du platinagruppsmetaller som på Jorden är begränsade till mafiska komplex? Gräv ut dem på Månen, Mars eller andra himlakroppar och du får därutöver en kommersiell språngbräda som kan bidra till vidare kolonisation av solsystemet.

Alla IEC-apparater brukar ha problem med plasmadensiteten. Temperaturen är sällan något problem och inneslutningstiden kan också hållas tillräckligt stor. Däremot är det knepigt att få upp densiteten i tillräckligt höga nivåer för att kunna generera energi i tillräckligt stor mängd för att det ska vara kommersiellt. Om vi nu inte ska gå in på detaljer.
Framför allt uppstår problem med att behålla den icke-Maxwelliska plasman för fusion, speciellt när man använder ett mer komplext bränsle som p-11B. Det har gjorts en hel del studier från MITs fusiongrupp som visar detta stabilitetsproblem. Inte för att klaga för mycket, men Bussard undviker den frågeställningen lite väl ofta enligt experter.
Det faktum att han undviker traditionella fusionstidskrifter och möten i rätt stor utsträckning och presenterar sina idéer för mer alternativa personligheter är ju inte ett gott tecken enligt mig. Man ska alltid vara försiktig med forskare som har väldigt alternativa idéer och undviker att få dem granskade av det etablerade forskarsamhället.

Bara för att han var en prominent forskare tidigare så betyder det inte att han inte kan vara ute och cykla. Sir Hoyle är ett fint exempel på hur en känd forskare kan försöka använda sitt rykte för att driva igenom suspekta idéer.

Beträffande ditt fina förslag med elproduktion i stor skala så måste jag fråga vad meningen med väte då blir? producerar vi el i sådana stora mängder, så varför inte driva bilarna och fordonen med el direkt? Mycket effektivare än bränsleceller och dessutom har vi redan transmissionsledningar så dyra nybyggnationer slipper vi helt. Nya koncept och förbättrade batterier har ju gjort elbilar mycket bättre. Gud bevare oss från vätgassamhället!

http://www.teslamotors.com är ett fint exempel på vad en modern elbil kan klara av.

Gruvdrift på främmande planeter är en fin tanke men den är nog mycket långt in i framtiden. När det väl blivit verklighet så lär redan energiproblemet på jorden ha blivit löst.

Menar du att fusion skulle användas i raketmotorer ända nere från jordytan? Borde inte det kunna innebära ganska stora problem med strålning i området kring uppskjutningsplatsen?

Själv tror jag snarare på kärndrift i rymdskepp som startar från jordbana för att nå andra planeter i solsystemet.

Ja.


Nej, inte som jag förstår det. Fusionsprocessen skapar inte radioaktivitet i sig. Däremot avges i vissa fusionsreaktioner en fri neutron som kan ge upphov till radioaktivitet i material som den träffar, exempelvis reaktorväggar. Så är t.ex fallet med deuterium/tritium-fusion, vilket är den enklast erhållna fusionsprocessen i s.k. tokamaker, som ITER.
Det jag, med mina blygsamma kunskaper, försöker diskutera med Quantilho om är dock inte deuterium/tritium-fusion, utan varianter på protium/Boron-11-fusion. Denna avger inga fria neutroner.


Det är inga problem att tänka ut en hel flora av effektiva raketteknologier under förutsättning att de startar i omloppsbana. T.ex. olika jonraketer, fissionssystem, rymdsegel m.m (som vi alla kan bygga idag), liksom också framtida fusionstyper. De blir dock värdelösa om vi inte kan nå upp till omloppsbanan på ett någorlunda effektivt och kostnadseffektivt sätt till att börja med. Svårigheten att ta sig ur gravitationsbrunnen är i själva verket den fundamentala bromskloss som gjorde att rymdåldern aldrig blev av.

Jag har förut föreslagit att man med utgångspunkt i tokamakteknologi kanske borde kunna bygga fusionsraketer som når omloppsbana och sedan landar i ett stycke, givet att man ökar massflödet i reaktionsplasman som sprutar ut därbak genom tillsats av något tyngre element (i enlighet med thrust = exhaust velocity x propellant mass flow). Tanken är alltså att man byter ut bränsleeffektivitet mot kraft, ren råstyrka, och eftersom en fusionsraket har så mycket exhaust velocity att offra, så kanske det just borde funka.
Tokamaker är nu förstås väldigt stora och massintensiva apparater. Om man däremot kan göra en fusionsreaktor relativt lätt och liten, såsom i fallet IEC-fusion, så vinner man motsvarande fördelar i prestanda och praktisk genomförbarhet.
Billig och reguljär tillgång till omloppsbanan, där man kan skicka upp nämnvärda laster åt gången, är själva rymdålderns heliga graal. Med ett genombrott i exempelvis Bussards fusionsforskning så kan den också komma att erövras.

Ursäkta, här blev det risk för missförstånd. Det är ju inte bara bränsle i form av fusionsplasma som skjuts ut ur raketen, utan framförallt ett inskjutet drivmedel (vanligtvis väte). Det skall stå:

Jag har förut föreslagit att man med utgångspunkt i tokamakteknologi kanske borde kunna bygga fusionsraketer som når omloppsbana och sedan landar i ett stycke, givet att man ökar massflödet, dvs använder ett tyngre drivmedel än väte (i enlighet med thrust = exhaust velocity x propellant mass flow). Tanken är alltså att man byter ut bränsleeffektivitet mot kraft, ren råstyrka, och eftersom en fusionsraket har så mycket exhaust velocity att offra, så kanske det just borde funka.


Fasen vad jag avskyr att man inte får ändra i meddelanden efter att en timma gått!

Jag vet att reaktionsprodukterna inte är radioaktiva, däremot tänkte jag att själva fusionsreaktionen och/eller det heta plasmat kanske ger upphov till gamma- och/eller röntgenstrålning som skulle kunna skada människor i närheten av uppskjutningen.

Kanske. Bygg en betongsilo runt uppskjutningsrampen då eller stå inte precis i närheten. Dagens raketuppskjutningar lär väl inte vara det hälsosammaste i världen heller.

Jag tror att Bussard tar upp precis den frågan i sitt paper under rubriken "Discussion of Technical Concept and Experiments", s. 10-12 (11-13).

Ytligt beskrivet, såvitt jag förstår den grundläggande dynamiken: elektroner koncenteras i centrum och bildar en "brunn" av negativ potential. Dessa drar till sig (postivt laddade) joner som sugs ner i brunnen och krockar i hög hastighet (fusion). Jonerna som cirkulerar ut ur brunnen repelleras av omgivande positivt laddade magnetfält, hålls kvar i maskinen och sugs således ned i brunnen igen.
Elektroner som lämnar brunnen orsakar inte plasmaförluster i tillräcklig grad pga att krockarna blir färre med den mycket lägre densiteten, hastigheten/energitillståndet m.m, utanför brunnens centrum. Vidmakthållen plasmadensitet och icke-Maxwelliansk fördelning av gasen blir en naturlig följd av dessa skillnader i densitet och regleras bl.a med inskjutningsfrekvens av elektroner och joner.

Detta är bara ett försök att förstå från min sida, kan inte garantera att det är rätt uppfattat eller att det jag tror mig förstå är relevant.

Vad som fattas i ovanstående källa är nog framförallt matematik. Detta kan antagligen irritera den professionellt insatte och bevandrade. Å andra sidan uppger Bussard i föredragsvideon att en längre utläggning med all relevant matematik kommer att presenteras i sinom tid. Bland annat handlar det om tusentals sidor rapporter som måste kondenseras till hanterbart format, något som inte är gjort i en handvändning.


Ja, varför inte?

Enda anledningen till att jag gav ett vätgasrelaterat scenario är givetvis att elbilar får mig att tänka på något sådant här:
http://upload.wikimedia.org/wikipedi...7b/Ed_d22m.jpg
eller så här:
http://z.about.com/d/inventors/1/0/0/M/citicar.GIF

Kort sagt, elbilar låter otroligt mesigt, och jag kände helt enkelt inte till att det fanns sådana med vare sig hästkrafter, toppfart eller räckvidd att tala om.


Det är bara en fråga om teknologi och vilja, inte om tid i sig. Sitter vi bara på våra häckar som vi gjort i snart ett halvt sekel, så kommer inget att hända i fortsättningen heller och världen se precis likadan ut om tusen år som den gör idag, inklusive skitmusiken på MTV (alltså bortsett från att våra resurser tar slut med allt det för med sig).

Det är helt korrekt uppfattat om Bussards tekniska beskrivning, men det som jag ställer mig skeptisk mot är just avsaknaden av matematik och relevanta fysikaliska formler och liknande. Det är mycket enkelt att beskriva hur man vill att sakerna ska bete sig i ord men att ställa upp formler och annat avslöjar mycket mer.
Man kan direkt hitta svaga punkter och annat genom att studera ekvationerna. Kanske kommer hans formel för Q-värdet att innehålla parametrar som blir löjligt stora eller orealistiska vid vettiga Q-värden. Det är just sådana saker man måste kunna se för att avgöra om konceptet är lovande eller hur det ska behandlas.
Jag får väl vänta tills mer koncentrerade matematiska beskrivningar presenteras. Mer experimentella datan vore också roligt att se, samt kanske mer simuleringar.

Elbilar rockar ju. Verkningsgraden är mycket högre än bränsleceller och andra sorters motorer, vilket är väldigt bra. Att därtill minimera mängden rörliga delar i fordonet är ju också en positiv grej.

Gruvdrift i rymden och annat borde definitivt undersökas mer. Det är ju den enda realistiska lösningen på jordens trytande resurser, samt en nagel i ögat på alla som tramspratar om ändliga resurser. Universum är oändligt (iallafall praktiskt sett) och det finns därmed enorma mängder resurser att exploatera. Om inte vi gör det så kommer någon annan att göra det...

Du får det att låta som att en bränslecellsbil inte är en elbil. Bränslecellerna plus bränsletanken är ju bara en ersättning för batterierna.

Helt sant men för det totala systemet blir det lite annorlunda, men du tappar ju total effektivitet när man måste producera själva vätgasen. Det gör ju den totala effektiviteten för en vätgasbil blir en produkt av 4 faktorer mindre än ett, medan det bara är en produkt av tre faktorer mindre än ett för elbilen utan bränslecell.

Med typiska effektiviteter blir totala systemeffektiviteterna följande:

Typisk elbil: 0.5*0.95*0.95 = 0,45 (termisk effektivitet för kraftverket*effektiviteten hos elgenerator*effektiviteten för elmotorn)

Bränslecell: 0.5*0.95.0.6*0.5 = 0.14 (termisk eff för kraftverket*effektiviteten hos elgeneratorn*effektiviteten för vätgastillverkning*effektiviteten hos bränslecellen)

Alltså är elbilen mycket bättre än bränslecellsbilen.