Prihodnost čiste, neomejene energije

Ključni odvzemi

• 5. decembra so ameriški znanstveniki v National Ignition Facility v Kaliforniji z reakcijo jedrske fuzije proizvedli več energije, kot so jo porabili
• Eksperimentalni rezultat je ogromen preboj jedrske energije v stoletnem prizadevanju za sprostitev moči sonca na zemlji
• Z več raziskavami in finančnimi naložbami raziskovalci verjamejo, da bomo v štirih desetletjih proizvajali 100-odstotno čisto, neomejeno energijo

"Ponedeljek, 5. december 2022, je bil pomemben dan v znanosti."

To podcenjevanje je podala Jill Hruby, podsekretarka Nacionalne uprave za jedrsko varnost (NNSA), na tiskovni konferenci 13. decembra.

Zadeva: preboj v jedrski energiji v Nacionalnem obratu za vžig (NIF) nacionalnega laboratorija Lawrence Livermore (LLNL) v Kaliforniji.

Direktor urada Bele hiše za politiko znanosti in tehnologije dr. Arata Prabhakar je dosežek razglasil za "znanstveni mejnik" in "inženirski čudež, ki ga ne morete verjeti."

»Ta dvojnost napredovanja raziskav, gradnje zapletenih inženirskih sistemov, obe strani se učita druga od druge, tako delamo res velike, težke stvari, in to je le lep primer,« je dodala.

Neto dobiček energije iz fuzijske reakcije je prvi v človeški zgodovini. Medtem ko je več raziskav (a Veliko več raziskav), da bo tehnologija ponovljiva, razširljiva in učinkovitejša, je bistven korak na poti do čiste energije.

In za vlagatelje to predstavlja desetletja priložnosti, zrelih za trganje.

Kaj je jedrska fuzija?

Jedrska fuzija vključuje združevanje atomov v en sam, večji atom. Proces ustvarja ogromne količine energije in je glavna reakcija, ki poganja naše sonce.

Jedrska fuzija se razlikuje od jedrske fisije, procesa, ki se uporablja v jedrskih elektrarnah. Fisija razcepi atome, namesto da jih združi, pri čemer nastajajo nevarni radioaktivni odpadki.

Nasprotno pa je jedrska fuzija veliko bolj učinkovita, ne ustvarja skoraj nobenih odpadkov in odvaja atome vodika, ki so lahko dostopni v morski vodi, namesto radioaktivnih materialov, zakopanih v tleh. Zaradi tega je idealen kandidat za napajanje vsega, od hiš do proizvodnih obratov ... če bi ga bilo mogoče povečati.

Odkar so pred stoletjem odkrili fuzijo, so znanstveniki tekmovali, da bi odklenili in ponovili mehaniko v laboratoriju. Toda izvajanje fuzijske reakcije, ki zahteva manj energije, kot jo odda, procesa, imenovanega vžig, se je znanstvenikom izognilo ...

Do zdaj.

Jedrski energetski preboj na kratko

Decembrski preboj v jedrski energiji se je zgodil v National Ignition Facility, ki uporablja postopek, imenovan "termonuklearna inercialna fuzija".

V bistvu 3.5 milijarde dolarjev vreden laserski kompleks izstreli 192 laserjev na majhno kapsulo. Kapsula vsebuje dva vodikova izotopa, ki ob bombardiranju z energijo skoraj takoj izhlapita. Pri fuzijskem procesu se sproščajo ogromne količine energije.

V preteklosti je vnos energije iz laserjev daleč presegel izhod energije iz fuzijske reakcije. Toda 5. decembra so raziskovalci poskusili nekaj novega.

Lupina okoli kapsule, ki so jo uporabili, je bila debelejša kot v preteklih poskusih, kar pomeni, da majhne napake manj vplivajo na poskus. Ta preprosta – in neverjetno ponovljiva – sprememba je omogočila, da se je zgodilo nekaj neverjetnega.

Dr. Marvin Adams, namestnik upravitelja NNSA za obrambne programe, je opisal postopek na torkovi tiskovni konferenci. Opozoril je, da se je proces začel s sferičnim cilindrom, ki je vseboval majhno kapsulo, "približno polovico premera BB."

»192 laserskih žarkov je vstopilo z obeh koncev cilindra,« je dejal, »in udarilo v notranjo steno …. Rentgenski žarki iz stene so padli na sferično kapsulo. Fuzijsko gorivo v kapsuli se je stisnilo, začele so se fuzijske reakcije. Vse to se je že zgodilo, 100-krat prej. Toda prejšnji teden so prvič zasnovali ta poskus tako, da je fuzijsko gorivo ostalo dovolj vroče, dovolj gosto in dovolj okroglo dovolj dolgo, da se je vžgalo. In proizvedlo je več energije, kot so jo odložili laserji. Približno 2 megajoula noter, približno 3 megajoule ven. Dobitek 1.5.

Pomen tega preboja

Dobiček 1.5 se sliši malo in z energetskega vidika tudi je. Vendar ni pomembna velikost reakcije – pomembno je, da se je zgodila Sploh.

Preboj z jedrsko fuzijo 5. decembra je bil vrhunec stoletja raziskav, financiranja dolarjev in neuspehov. Čeprav je med današnjim časom in komercialno upravičenostjo veliko korakov, je bila brez tega koraka fuzija kot vir energije komaj kaj več kot znanstvenofantastični trik. Danes je to realnost.

In dolgoročni potencial fuzijske prihodnosti je preprosto osupljiv. Za razliko od premoga in fosilnih goriv fuzijske reakcije ne povzročajo emisij CO2 ali drugih stranskih produktov. In ker deluje na vodik, najpogostejši element v vesolju, je njegov proizvodni potencial praktično neomejen.

S toliko energije ne bomo le zmanjšali svojega emisijskega odtisa – lahko bi ga obrnili.

Neomejena moč bi omogočila hitrejši, cenejši in čistejši razvoj vseh vrst tehnologij, od rešitev za podnebne spremembe do boljših prenosnikov.

Fuzijska energija bi lahko ublažila izpade energije, napajala čistilne naprave in nam pomagala odkriti boljše načine za recikliranje in odstranjevanje smeti.

Nove tehnologije bi lahko potegnile CO2 iz ozračja v velikem obsegu, ublažile podnebne spremembe in zmanjšale človeške žrtve zaradi onesnaževanja.

Tehnologija baterij bi lahko napredovala, kar bi omogočilo množično sprejetje proizvodnje in shranjevanja čiste energije za domove, vozila in drugo.

V velikem, dolgoročnem obsegu bi lahko fuzijska energija odpravila emisije človeštva, kar bi omogočilo čistejši, bolj zelen in zdrav planet – da ne omenjam višjega življenja za vse človeštvo.

Če to zveni nekoliko idealistično, se ne motite. Toda spet je bila možnost fuzijske energije pred 50 leti idealistična. Ta mesec so znanstveniki dokazali, da je fuzija mogoča. Zakaj se ne morejo uresničiti tudi druge dolgoročne koristi?

Kaj to pomeni za vlagatelje?

Toda preden fuzijska prihodnost postane resničnost, energetski prostor zahteva več raziskav in inovacij – veliko teh.

Čas in tehnologija sta ključna

Tiskovna konferenca je razkrila, da laserski niz, ki je omogočil preboj jedrske energije, temelji na 40 let stari tehnologiji. Ne samo, da so sodobni laserji zmogljivejši, so tudi učinkovitejši – kar pomeni, da je večji dobiček fuzijske energije tik za vogalom.

Direktor LLNL dr. Kim Budil je novinarje in vlagatelje opozoril, da fuzija ni čez štiri tedne ali celo štiri leta. Postopek bo trajal nekaj časa.

"Obstajajo zelo pomembne ovire, ne le v znanosti, ampak tudi v tehnologiji," je dejala. »To je ena enkrat vžgana kapsula in za realizacijo komercialne fuzijske energije morate narediti veliko stvari. Morate biti sposobni proizvesti veliko, veliko dogodkov fuzijskega vžiga na minuto in imeti morate robusten sistem gonilnikov, da to omogočite.«

Vendar pa je tudi optimistična, da je prihodnost, ki jo poganja fuzija, na dosegu roke.

"[Verjetno] še ni pet desetletij [stran], kar smo včasih govorili," je dodala. »Mislim, da prehaja v ospredje. Z nekaj desetletji raziskav in naložb ... bi nas lahko postavilo v položaj za gradnjo elektrarn.

Finančne naložbe lahko pospešijo komercializacijo

LLNL se je v veliki meri zanašal na javna nepovratna sredstva in financiranje, da bi preboj jedrske energije uresničil. Toda ameriška ministrica za energijo Jennifer Granholm meni, da so za izvedbo fuzije potrebne tako zasebne kot javne raziskave.

"Vemo, da je med zasebno finančno skupnostjo vladalo veliko zanimanje ... in to spodbujamo," je dejala na torkovi tiskovni konferenci. "To kaže, da je to mogoče storiti, kar je bilo vedno vprašanje: ali lahko prideš tja?"

"Ta prag, ki je presežen, omogoča [znanstvenikom], da začnejo delati na boljših laserjih, učinkovitejših laserjih, na boljših zadrževalnih kapsulah itd. [To so] stvari, ki so potrebne, da se omogoči modularizacija in prenos v komercialni obseg."

Na srečo se zasebni sektor vključuje. Kim Budil je opozoril, da mnoga zasebna podjetja raziskujejo proizvodnjo inercialne fuzije poleg njenega bratranca, magnetne fuzije. (Magnetna fuzija uporablja tokamak, napravo v obliki krofa, ki uporablja močne magnete za omejevanje plazme v določeni obliki.)

Budil verjame, da je ne glede na to, da je magnetna fuzija "malo v ospredju" in preboj vžiga tega meseca, naš trenutni tehnološki "portfelj pristopov res odlična priložnost."

Dodala je: "Te skupnosti se bodo hranile druga od druge, učili se bomo, še naprej bomo napredovali na tem področju in številne tehnologije bodo zrasle iz obeh področij poleg poti do fuzijske elektrarne."

Izkoriščanje preboja jedrske fuzije

Med tiskovno konferenco je Arata Prabhakar delil trenutek razmišljanja z občinstvom.

"Razmišljala sem tudi o tem, kako dolga je lahko pot od znanja do dejanj," je dejala. »Ker je minilo stoletje, odkar smo ugotovili, da je to fuzija [poganja zvezde]. In v tistem stoletju je bilo potrebnih toliko različnih napredkov, ki so se na koncu združili do te mere, da smo lahko posnemali to fuzijsko aktivnost na ta nadzorovan način v laboratoriju.«

Čas – tudi na lestvici desetletij – je koncept, ki ga vlagatelji poznajo. Potreben je čas, da zaslužimo denar, vložimo denar in vidimo rezultate teh naložb.

Če je jedrsko fuzijo mogoče doseči v komercialnem obsegu, predstavlja neomejeno energijo za človeštvo – in ogromen potencial zaslužka za vlagatelje, ki so ostali.

Q.ai je tu, da vam pomaga vlagati v to prihodnost in ta potencial zaslužka.

Z našimi Komplet Clean Tech, naš AI združuje najboljše inovacije zelene energije. Vlaganje v ta komplet je hiter in enostaven način, da svoj denar vložite v gradnjo boljše prihodnosti – in upajmo, da boste pri tem ustvarili nekaj donosov.

Vlaganje je preprosto, pametno in zeleno.

In kot je v torek dejala direktorica LLNL Kim Budil: "Izzivi znanosti in tehnologije na poti do fuzijske energije so zastrašujoči, a narediti navidezno nemogoče mogoče le takrat, ko smo najboljši."

Prenesite Q.ai danes za dostop do naložbenih strategij, ki jih poganja AI.