Бъдещето на чистата, неограничена енергия

Ключови заведения

• На 5 декември американски учени от National Ignition Facility в Калифорния генерираха повече енергия от реакция на ядрен синтез, отколкото са вложили
• Експерименталният резултат е огромен пробив в ядрената енергия в едно вековно търсене за отключване на силата на слънцето на земята
• С повече изследвания и финансови инвестиции, изследователите вярват, че сме в рамките на четири десетилетия от производството на 100% чиста, неограничена енергия

„Понеделник, 5 декември 2022 г., беше важен ден в науката.“

Това подценяване беше направено от Джил Хруби, заместник-секретар на Националната администрация за ядрена сигурност (NNSA), на пресконференция на 13 декември.

Темата: Пробив в ядрената енергия в Националната запалителна инсталация (NIF) на Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор (LLNL) в Калифорния.

Директорът на Службата за научна и технологична политика на Белия дом д-р Арата Прабхакар обяви постижението като „научен крайъгълен камък“ и „инженерно чудо, което не може да се вярва“.

„Тази двойственост на напредването на изследванията, изграждането на сложни инженерни системи, двете страни се учат една от друга, така правим наистина големи, трудни неща и това е просто красив пример“, добави тя.

Нетната печалба от термоядрената реакция е първата в човешката история. Докато повече изследвания (а много повече изследвания) са необходими, за да се направи технологията възпроизводима, мащабируема и по-ефективна, това е важна стъпка по пътя към чиста енергия.

А за инвеститорите това представлява десетилетия възможности, узрели за изтръгване.

Какво е ядрен синтез?

Ядреният синтез включва комбиниране на атоми в един по-голям атом. Процесът генерира огромни количества енергия и е основната реакция, която задвижва нашето слънце.

Ядреният синтез се различава от ядреното делене, процесът, използван в атомните електроцентрали. Деленето разделя атомите, вместо да ги комбинира, генерирайки опасни радиоактивни отпадъци в процеса.

За разлика от това, ядреният синтез е много по-ефективен, не генерира почти никакви отпадъци и използва водородни атоми, лесно достъпни в морската вода, вместо радиоактивни материали, заровени в земята. Това го прави идеалният кандидат за захранване на всичко - от къщи до производствени предприятия... ако може да бъде мащабиран.

Откакто синтезът беше открит преди век, учените се надпреварваха да отключат и възпроизведат механиката в лаборатория. Но провеждането на реакция на синтез, която изисква по-малко енергия, отколкото отделя, процес, наречен запалване, е убягнала на учените...

Досега.

Пробивът в ядрената енергетика накратко

Пробивът в ядрената енергия през декември се случи в National Ignition Facility, който използва процес, наречен „термоядрен инерционен синтез“.

По същество лазерният комплекс за 3.5 милиарда долара изстрелва 192 лазера в малка капсула. Капсулата съдържа два водородни изотопа, които, когато бъдат бомбардирани с енергия, се изпаряват почти веднага. Процесът на синтез освобождава огромни количества енергия.

В миналото вложената енергия от лазерите далеч надвишаваше изходната енергия от реакцията на синтез. Но на 5 декември изследователите опитаха нещо ново.

Обвивката около използваната от тях капсула беше по-дебела, отколкото в предишни експерименти, което означава, че малките дефекти влияят по-малко на експеримента. Тази проста – и невероятно повторима – промяна позволи да се случи нещо невероятно.

Д-р Марвин Адамс, заместник-администратор на отбранителните програми на NNSA, описа процеса на пресконференцията във вторник. Той отбеляза, че процесът е започнал със сферичен цилиндър, съдържащ малка капсула, „около половината от диаметъра на BB“.

„192 лазерни лъча влязоха от двата края на цилиндъра“, каза той, „и удариха вътрешната стена…. Рентгеновите лъчи от стената попадат върху сферичната капсула. Горивото за синтез в капсулата беше притиснато, започнаха реакции на синтез. Всичко това се е случвало преди, 100 пъти преди. Но миналата седмица за първи път те проектираха този експеримент така, че термоядреното гориво да остане достатъчно горещо, достатъчно плътно и кръгло достатъчно дълго, за да се възпламени. И произвежда повече енергия, отколкото лазерите са депозирали. Около 2 мегаджаула навътре, около 3 мегаджаула навън. Печалба от 1.5.

Значението на този пробив

Печалба от 1.5 звучи малко и от енергийна гледна точка е така. Но не размерът на реакцията е важен – важно е, че се е случило изобщо.

Пробивът в ядрения синтез на 5 декември беше кулминацията на век изследвания, финансиране на долари и провали. Въпреки че има много стъпки между днешния ден и търговската жизнеспособност, без тази стъпка термоядреният синтез като източник на енергия беше малко повече от трик на научната фантастика. Днес това е реалност.

А дългосрочният потенциал на бъдеще, изпълнено с термоядрен синтез, е просто зашеметяващ. За разлика от въглищата и изкопаемите горива, термоядрените реакции не генерират емисии на CO2 или други странични продукти. И тъй като работи с водород, най-изобилният елемент във Вселената, той е практически неограничен в производствения си потенциал.

С толкова много енергия ние не просто ще намалим емисионния си отпечатък – можем да го обърнем.

Неограничената мощност би направила възможно развитието на всички видове технологии по-бързо, по-евтино и по-чисто, от решения за изменение на климата до по-добри лаптопи.

Енергията от синтез може да облекчи енергийните прекъсвания, да захранва пречиствателните станции и да ни помогне да открием по-добри начини за рециклиране и изхвърляне на боклука.

Новите технологии биха могли да извлекат CO2 от атмосферата в мащаб, смекчавайки изменението на климата и намалявайки човешките жертви, причинени от замърсяването.

Технологията на батериите може да напредне, позволявайки масово приемане на производство и съхранение на чиста енергия за домове, превозни средства и др.

В голям, дългосрочен мащаб термоядрената енергия може да елиминира емисиите на човечеството, позволявайки по-чиста, по-екологична и по-здравословна планета – да не говорим за по-висок начин на живот за цялото човечество.

Ако това звучи малко идеалистично, не грешите. Но отново, перспективата за термоядрена енергия беше идеалистична преди 50 години. Този месец учени доказаха, че синтезът е възможен. Защо не могат да се сбъднат и другите дългосрочни ползи?

Какво означава това за инвеститорите?

Но преди бъдещето на термоядрения синтез да стане реалност, енергийното пространство изисква повече изследвания и иновации – много от тях.

Времето и технологията са ключови

Пресконференцията разкри, че лазерната решетка, която задвижи пробива в ядрената енергия, е базирана на 40-годишна технология. Съвременните лазери са не само по-мощни, но и по-ефективни – което означава, че по-големите печалби от термоядрена енергия са точно зад ъгъла.

Директорът на LLNL д-р Ким Будил беше внимателен, за да напомни на журналисти и инвеститори, че синтезът не е след четири седмици или дори четири години. Процесът ще отнеме време.

„Има много значителни препятствия не само в науката, но и в технологиите“, каза тя. „Това е една запалена капсула веднъж и за да реализирате комерсиална термоядрена енергия, трябва да направите много неща. Трябва да можете да произвеждате много, много събития на запалване на термоядрен синтез на минута и трябва да имате стабилна система от драйвери, за да позволите това.

Въпреки това, тя също така е оптимист, че бъдещето, задвижвано от термоядрен синтез, е наблизо.

„[Вероятно] няма пет десетилетия [далеч], както казвахме,“ добави тя. „Мисля, че излиза на преден план. С няколко десетилетия изследвания и инвестиции... може да ни постави в позиция да изградим електроцентрали.“

Финансовите инвестиции могат да стимулират по-бърза комерсиализация

LLNL разчита до голяма степен на публични субсидии и финансиране, за да превърне пробива в ядрената енергия в реалност. Но министърът на енергетиката на САЩ Дженифър Гранхолм вярва, че са необходими както частни, така и публични изследвания, за да се осъществи термоядреният синтез.

„Знаем, че е имало огромен интерес сред частната финансираща общност… и ние насърчаваме това“, каза тя на пресконференцията във вторник. „Това показва, че може да се направи, което винаги е било въпрос: можете ли да стигнете до там?“

„Прекрачването на този праг позволява на [учените] да започнат да работят върху по-добри лазери, по-ефективни лазери, върху по-добри капсули за задържане и т.н. [Това са] нещата, които са необходими, за да се позволи модулирането и да се пренесе в търговски мащаб.“

За щастие, частният сектор се включва. Ким Будил отбеляза, че много частни компании проучват производството на инерционен синтез заедно с неговия братовчед, магнитния синтез. (Магнитният синтез използва токамак, устройство с форма на поничка, което използва силни магнити, за да ограничи плазмата в определена форма.)

Будил вярва, че между магнитния синтез, който е „малко напред“ и пробива на запалването този месец, нашето текущо технологично „портфолио от подходи е наистина страхотно място“.

Тя добави: „Тези общности ще се хранят взаимно, ние ще се учим, ще продължим да развиваме полето и много технологии ще израснат от двете полета в допълнение към пътя към термоядрена електроцентрала.“

Капитализиране на пробива в ядрения синтез

По време на пресконференцията Арата Прабхакар сподели момент на размисъл с публиката.

„Също така разсъждавах върху това колко дълго може да бъде пътуването от знанието до правенето“, каза тя. „Защото измина един век, откакто разбрахме, че това е термоядреният синтез [захранването на звездите]. И през онзи век бяха необходими толкова много различни постижения, които в крайна сметка се обединиха до точката, в която можем да възпроизведем тази термоядрена дейност по този контролируем начин в лаборатория.

Времето – дори в мащаб от десетилетия – е концепция, с която инвеститорите са запознати. Необходимо е време, за да се правят пари, да се инвестират пари и да се видят резултатите от тези инвестиции.

Ако ядреният синтез може да достигне комерсиален мащаб, той представлява неограничена енергия за човечеството – и огромен потенциал за печалби за инвеститорите, които са останали наоколо.

Q.ai е тук, за да ви помогне да инвестирате в това бъдеще и този потенциал за печалба.

С нашия Комплект чисти технологии, нашият AI събира най-добрите иновации за зелена енергия. Инвестирането в този комплект е бърз и лесен начин да вложите парите си в изграждането на по-добро бъдеще – и да се надяваме да генерирате известна възвръщаемост в процеса.

Инвестирането става лесно, интелигентно и зелено.

И както директорът на LLNL Ким Будил каза във вторник, „Предизвикателствата на науката и технологиите по пътя към енергията от термоядрения синтез са обезсърчаващи, но да направим привидно невъзможното възможно, когато сме в най-добрия си вид.“

Изтеглете Q.ai днес за достъп до задвижвани от AI инвестиционни стратегии.