Будущее чистой, безграничной энергии

Основные вынос

• 5 декабря американские ученые в Национальном центре воспламенения в Калифорнии произвели больше энергии в результате реакции ядерного синтеза, чем вложили.
• Экспериментальный результат — огромный прорыв в ядерной энергетике в вековом стремлении раскрыть силу солнца на Земле.
• Исследователи считают, что благодаря дополнительным исследованиям и финансовым вложениям в течение четырех десятилетий мы сможем производить 100% чистую, безграничную энергию.

«Понедельник, 5 декабря 2022 года, был важным днем ​​в науке».

Это преуменьшение было сделано Джилл Хруби, заместителем министра национальной администрации по ядерной безопасности (NNSA), на пресс-конференции 13 декабря.

Тема: Прорыв в ядерной энергетике в Национальном центре воспламенения (NIF) Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) в Калифорнии.

Директор Управления по науке и технологиям Белого дома д-р Арата Прабхакар назвал это достижение «научной вехой» и «невероятным инженерным чудом».

«Эта двойственность продвижения исследований, создания сложных инженерных систем, обе стороны учатся друг у друга, вот как мы делаем действительно большие и сложные вещи, и это просто прекрасный пример», — добавила она.

Чистый прирост энергии от реакции синтеза является первым в истории человечества. В то время как дополнительные исследования (a много необходимы дополнительные исследования), чтобы сделать технологию воспроизводимой, масштабируемой и более эффективной, это важный шаг на пути к чистой энергии.

А для инвесторов это означает десятилетия возможностей, которые можно использовать.

Что такое ядерный синтез?

Ядерный синтез включает объединение атомов в один более крупный атом. Этот процесс генерирует огромное количество энергии и является основной реакцией, которая приводит в движение наше солнце.

Ядерный синтез отличается от ядерного деления, процесса, используемого на атомных электростанциях. Деление расщепляет атомы, а не объединяет их, в результате чего образуются опасные радиоактивные отходы.

Напротив, ядерный синтез гораздо более эффективен, почти не производит отходов и испускает атомы водорода, легко доступные в морской воде, а не радиоактивные материалы, зарытые в землю. Это делает его идеальным кандидатом для питания всего, от домов до производственных предприятий… если его можно масштабировать.

С тех пор как столетие назад был открыт термоядерный синтез, ученые стремились открыть и воспроизвести механизм в лаборатории. Но запустить реакцию синтеза, которая требует меньше энергии, чем она производит, процесс, называемый воспламенением, ускользнул от ученых…

До сих пор.

Коротко о прорыве в атомной энергетике

Декабрьский прорыв в ядерной энергетике произошел на Национальном заводе по воспламенению, в котором используется процесс, называемый «термоядерный инерционный синтез».

По сути, лазерный комплекс стоимостью 3.5 миллиарда долларов стреляет 192 лазерами в крошечную капсулу. Капсула содержит два изотопа водорода, которые при бомбардировке энергией практически мгновенно испаряются. Процесс синтеза высвобождает огромное количество энергии.

В прошлом энергия, поступающая от лазеров, намного превышала энергию, выделяемую в результате термоядерной реакции. Но 5 декабря исследователи попробовали кое-что новое.

Оболочка вокруг капсулы, которую они использовали, была толще, чем в прошлых экспериментах, а это означает, что небольшие дефекты меньше влияют на эксперимент. Это простое — и невероятно воспроизводимое — изменение позволило произойти чему-то невероятному.

Доктор Марвин Адамс, заместитель администратора NNSA по оборонным программам, описал процесс на пресс-конференции во вторник. Он отметил, что процесс начался со сферического цилиндра, содержащего небольшую капсулу, «примерно половину диаметра BB».

«192 лазерных луча вошли с двух концов цилиндра, — сказал он, — и ударили по внутренней стенке… Рентгеновские лучи от стены падали на сферическую капсулу. Термоядерное топливо в капсуле выдавилось, начались термоядерные реакции. Все это уже было, 100 раз. Но на прошлой неделе они впервые разработали этот эксперимент таким образом, чтобы термоядерное топливо оставалось достаточно горячим, достаточно плотным и достаточно круглым достаточно долго, чтобы воспламениться. И он произвел больше энергии, чем выделили лазеры. Около 2 мегаджоулей на входе, около 3 мегаджоулей на выходе. Прибавка 1.5».

Важность этого прорыва

Прирост в 1.5 раза кажется небольшим, и с точки зрения энергии это так и есть. Но дело не в размере реакции, а в том, что она произошла вообще.

Прорыв в ядерном синтезе, совершенный 5 декабря, стал кульминацией столетия исследований, финансирования и неудач. Хотя между сегодняшним днем ​​и коммерческой жизнеспособностью есть много шагов, без этого шага термоядерный синтез как источник энергии был бы не более чем уловкой научной фантастики. Сегодня это реальность.

А долгосрочный потенциал термоядерного будущего просто ошеломляет. В отличие от угля и ископаемого топлива, реакции синтеза не производят выбросов CO2 или других побочных продуктов. А поскольку он работает на водороде, самом распространенном элементе во Вселенной, его производственный потенциал практически безграничен.

С таким большим количеством энергии мы не просто сократим выбросы в атмосферу — мы сможем обратить их вспять.

Неограниченная мощность позволит продвигать все виды технологий быстрее, дешевле и чище, от решений для борьбы с изменением климата до лучших ноутбуков.

Энергия термоядерного синтеза может устранить перебои в подаче электроэнергии, привести в действие водоочистные сооружения и помочь нам найти лучшие способы переработки и утилизации мусора.

Новые технологии могут масштабно удалять CO2 из атмосферы, смягчая последствия изменения климата и сокращая человеческие жертвы, вызванные загрязнением.

Технологии аккумуляторов могут развиваться, позволяя массово внедрять производство и хранение экологически чистой энергии для домов, автомобилей и многого другого.

В долгосрочной перспективе термоядерная энергия может устранить выбросы человечества, сделав планету чище, зеленее и здоровее, не говоря уже о более высоком уровне жизни для всего человечества.

Если это звучит немного идеалистично, вы не ошиблись. Но опять же, перспектива термоядерной энергии была идеалистичной 50 лет назад. В этом месяце ученые доказали, что синтез возможен. Почему не могут реализоваться и другие долгосрочные выгоды?

Что это значит для инвесторов?

Но прежде чем будущее термоядерного синтеза станет реальностью, в энергетическом пространстве потребуются дополнительные исследования и инновации, причем множество.

Время и технологии решают

Пресс-конференция показала, что массив лазеров, который привел к прорыву в ядерной энергетике, основан на технологии 40-летней давности. Современные лазеры не только мощнее, но и эффективнее, а это означает, что не за горами еще больший прирост энергии термоядерного синтеза.

Директор LLNL д-р Ким Будил постарался напомнить журналистам и инвесторам, что синтез произойдет не через четыре недели и даже не через четыре года. Процесс займет время.

«Есть очень серьезные препятствия не только в науке, но и в технологиях», — сказала она. «Это одна зажженная капсула один раз, и чтобы реализовать коммерческую термоядерную энергию, вам нужно сделать много вещей. Вы должны иметь возможность производить много-много событий воспламенения термоядерного синтеза в минуту, и для этого у вас должна быть надежная система драйверов».

Тем не менее, она также оптимистична в том, что будущее, основанное на термоядерном синтезе, находится в пределах досягаемости.

«[Это], вероятно, не более чем через пять десятилетий, как мы обычно говорили», — добавила она. «Я думаю, что это выходит на передний план. Несколько десятилетий исследований и инвестиций… могли бы дать нам возможность строить электростанции».

Финансовые вложения могут ускорить коммерциализацию

LLNL в значительной степени полагалась на государственные гранты и финансирование, чтобы сделать прорыв в ядерной энергетике реальностью. Но министр энергетики США Дженнифер Грэнхольм считает, что для осуществления термоядерного синтеза необходимы как частные, так и государственные исследования.

«Мы знаем, что существует огромный интерес со стороны сообщества частных инвесторов… и мы поощряем это», — сказала она на пресс-конференции во вторник. «Это показывает, что это можно сделать, что всегда было вопросом: сможете ли вы туда добраться?»

«Преодоление этого порога позволяет [ученым] начать работу над лучшими лазерами, более эффективными лазерами, над лучшими защитными капсулами и т. д. [Это] то, что необходимо, чтобы его можно было разделить на модули и довести до коммерческого масштаба».

К счастью, частный сектор прыгает на борт. Ким Будил отметил, что многие частные компании изучают производство инерционного синтеза наряду с его двоюродным братом, магнитным синтезом. (Магнитный синтез использует токамак, устройство в форме пончика, в котором используются сильные магниты для удержания плазмы в определенной форме.)

Будил считает, что, несмотря на то, что магнитный синтез «немного впереди» и прорыв в области зажигания в этом месяце, наличие нашего текущего технологического «портфеля подходов — это действительно отличное место».

Она добавила: «Эти сообщества будут подпитывать друг друга, мы будем учиться, мы продолжим развивать эту область, и многие технологии вырастут из обеих областей в дополнение к пути к термоядерной электростанции».

Использование прорыва в ядерном синтезе

Во время пресс-конференции Арата Прабхакар поделился с аудиторией моментом размышлений.

«Я также размышляла о том, насколько долгим может быть путешествие от знания к действию», — сказала она. «Потому что прошло столетие с тех пор, как мы поняли, что это был синтез [питание звезд]. И в том столетии потребовалось так много различных достижений, которые в конечном итоге сошлись до такой степени, что мы смогли воспроизвести эту термоядерную активность таким контролируемым образом в лаборатории».

Время — даже в масштабе десятилетий — это понятие, с которым инвесторы знакомы. Нужно время, чтобы заработать деньги, вложить деньги и увидеть результаты этих инвестиций.

Если ядерный синтез может быть доведен до коммерческого масштаба, он представляет собой неограниченную энергию для человечества — и огромный потенциал прибыли для инвесторов, которые застряли.

Q.ai здесь, чтобы помочь вам инвестировать в это будущее и потенциал заработка.

С помощью нашего лучшего Комплект чистых технологий, наш ИИ собирает лучшие инновации в области экологически чистой энергии. Инвестирование в этот комплект — это быстрый и простой способ направить свои деньги на строительство лучшего будущего — и, надеюсь, получить некоторую прибыль в процессе.

Инвестировать стало легко, разумно и экологично.

И, как сказал во вторник директор LLNL Ким Будил, «научные и технологические проблемы на пути к термоядерной энергии пугают, но сделать невозможное возможным — это когда мы в наших силах».

Загрузите Q.ai сегодня для доступа к инвестиционным стратегиям на основе ИИ.