Fremtiden for ren, grenseløs energi

Nøkkelferier

• 5. desember genererte amerikanske forskere ved National Ignition Facility i California mer energi fra en atomfusjonsreaksjon enn de la inn.
• Det eksperimentelle resultatet er et massivt kjernefysisk gjennombrudd i et århundrelangt forsøk på å låse opp kraften til solen på jorden
• Med mer forskning og økonomiske investeringer tror forskere at vi er innen fire tiår etter å produsere 100 % ren, ubegrenset energi

"Mandag 5. desember 2022 var en viktig dag i vitenskapen."

Denne understatementet ble levert av Jill Hruby, undersekretær for National Nuclear Security Administration (NNSA), på en pressekonferanse 13. desember.

Emnet: Et kjernekraftgjennombrudd ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) National Ignition Facility (NIF) i California.

Direktør for vitenskap og teknologipolitikk i Det hvite hus, Dr. Arata Prabhakar, kunngjorde prestasjonen som en «vitenskapelig milepæl» og et «teknisk vidunder uten tro».

"Denne dualiteten med å fremme forskningen, bygge de komplekse ingeniørsystemene, begge sider lære av hverandre, dette er hvordan vi gjør virkelig store, harde ting, og dette er bare et vakkert eksempel," la hun til.

Netto energigevinst fra fusjonsreaksjonen er den første i menneskets historie. Mens mer forskning (a mye mer forskning) er nødvendig for å gjøre teknologien replikerbar, skalerbar og mer effektiv, det er et viktig skritt på veien mot ren energi.

Og for investorer representerer det tiår med muligheter som er modne for plukking.

Hva er atomfusjon?

Kjernefysisk fusjon innebærer å kombinere atomer til et enkelt, større atom. Prosessen genererer enorme mengder energi, og er kjernereaksjonen som driver solen vår.

Kjernefysisk fusjon skiller seg fra kjernefysisk fisjon, prosessen som brukes i kjernekraftverk. Fisjon splitter atomer, i stedet for å kombinere dem, og genererer farlig radioaktivt avfall i prosessen.

Derimot er kjernefysisk fusjon langt mer effektiv, genererer nesten ikke avfall, og renner av hydrogenatomer som er lett tilgjengelige i sjøvann, i stedet for radioaktive materialer begravd i bakken. Det gjør den til den ideelle kandidaten for å drive alt fra hus til produksjonsanlegg ... hvis den kunne skaleres.

Siden fusjon ble oppdaget for et århundre siden, har forskere løpt for å låse opp og replikere mekanikken i et laboratorium. Men å kjøre en fusjonsreaksjon som krever mindre energi enn den sender ut, en prosess som kalles tenning, har unngått forskere ...

Inntil nå.

Kjernekraftgjennombruddet i et nøtteskall

Desembers kjernekraftgjennombrudd skjedde ved National Ignition Facility, som bruker en prosess kalt "termonukleær treghetsfusjon."

I hovedsak skyter laserkomplekset på 3.5 milliarder dollar 192 lasere på en liten kapsel. Kapselen inneholder to hydrogenisotoper som, når de bombarderes med energi, fordamper nesten umiddelbart. Fusjonsprosessen frigjør enorme mengder energi.

Tidligere oversteg energitilførselen fra laserne langt energiutgangen fra fusjonsreaksjonen. Men 5. desember prøvde forskerne noe nytt.

Skallet rundt kapselen de brukte var tykkere enn i tidligere eksperimenter, noe som betyr at små feil påvirker eksperimentet mindre. Denne enkle – og utrolig replikerbare – endringen tillot noe utrolig å skje.

Dr. Marvin Adams, NNSA-nestleder for forsvarsprogrammer, beskrev prosessen på tirsdagens pressekonferanse. Han bemerket at prosessen begynte med en sfærisk sylinder som inneholdt en liten kapsel, "omtrent halvparten av diameteren til en BB."

"192 laserstråler kom inn fra de to endene av sylinderen," sa han, "og traff den indre veggen .... Røntgenstråler fra veggen traff den sfæriske kapselen. Fusjonsdrivstoff i kapselen ble klemt, fusjonsreaksjoner startet. Alt dette hadde skjedd før, 100 ganger før. Men i forrige uke for første gang designet de dette eksperimentet slik at fusjonsdrivstoffet holdt seg varmt nok, tett nok og rundt nok lenge nok til at det antente. Og det produserte mer energi enn laserne hadde avsatt. Ca 2 megajoule inn, ca 3 megajoule ut. En gevinst på 1.5."

Viktigheten av dette gjennombruddet

En gevinst på 1.5 høres lite ut, og energimessig er den det. Men det er ikke størrelsen på reaksjonen som betyr noe – det er at det skjedde hele tatt.

5. desembers kjernefysiske fusjonsgjennombrudd var kulminasjonen av et århundre med forskning, finansieringskroner og fiaskoer. Selv om det er mange trinn mellom i dag og kommersiell levedyktighet, uten dette trinnet, var fusjon som energikilde lite mer enn en science fiction-gimmick. I dag er det en realitet.

Og det langsiktige potensialet til en fusjonstung fremtid er rett og slett svimlende. I motsetning til kull og fossilt brensel, genererer fusjonsreaksjoner ingen CO2-utslipp eller andre biprodukter. Og siden det går på hydrogen, det mest tallrike grunnstoffet i universet, er det praktisk talt ubegrenset i produksjonspotensialet.

Med så mye energi vil vi ikke bare redusere utslippsfotavtrykket vårt – vi kan snu det.

Ubegrenset kraft vil gjøre det mulig å fremme alle slags teknologier raskere, billigere og renere, fra klimaendringer til bedre bærbare datamaskiner.

Fusjonsenergi kan lindre strømbrudd, drive vannbehandlingsanlegg og hjelpe oss med å finne bedre måter å resirkulere og kaste søppel på.

Ny teknologi kan trekke CO2 fra atmosfæren i stor skala, redusere klimaendringer og redusere forurensningsinduserte menneskelige skader.

Batteriteknologi kan utvikle seg, noe som muliggjør masseadopsjon av ren energiproduksjon og lagring for hjem, kjøretøy og mer.

På en stor, langsiktig skala, kan fusjonsenergi eliminere menneskehetens utslipp, noe som åpner for en renere, grønnere og sunnere planet – for ikke å nevne et høyt liv for hele menneskeheten.

Hvis det høres litt idealistisk ut, tar du ikke feil. Men så igjen, utsiktene til fusjonsenergi var idealistiske for 50 år siden. Denne måneden beviste forskere at fusjon er mulig. Hvorfor kan ikke de andre langsiktige fordelene også gå i oppfyllelse?

Hva betyr dette for investorer?

Men før en fusjonsfremtid blir realitet, krever energirommet mer forskning og innovasjon – mye av det.

Tid og teknologi er nøkkelen

Pressekonferansen avslørte at laserarrayen som drev kjernekraftgjennombruddet er basert på 40 år gammel teknologi. Ikke bare er moderne lasere kraftigere, de er også mer effektive – noe som betyr at større fusjonsenergigevinster ligger rett rundt hjørnet.

LLNL-direktør Dr. Kim Budil var nøye med å minne journalister og investorer på at fusjon ikke er fire uker eller til og med fire år unna. Prosessen vil ta tid.

"Det er svært betydelige hindringer, ikke bare i vitenskapen, men i teknologien," sa hun. "Dette er én antent kapsel én gang, og for å realisere kommersiell fusjonsenergi må du gjøre mange ting. Du må kunne produsere mange, mange fusjonstenningshendelser per minutt, og du må ha et robust system med drivere for å muliggjøre det.»

Men hun er også optimistisk enn en fusjonsdrevet fremtid er innen rekkevidde.

"[Det er] sannsynligvis ikke fem tiår unna, som er hva vi pleide å si," la hun til. «Jeg tror det beveger seg i forgrunnen. Med noen tiår med forskning og investering ... kan sette oss i en posisjon til å bygge kraftverk."

Finansielle investeringer kan drive raskere kommersialisering

LLNL stolte i stor grad på offentlige tilskudd og finansiering for å gjøre kjernekraftgjennombruddet til en realitet. Men USAs energiminister Jennifer Granholm mener det kreves både privat og offentlig forskning for å få fusjon til.

"Vi vet at det har vært en enorm interesse blant det private finansieringsmiljøet ... og vi oppmuntrer til det," sa hun på tirsdagens pressekonferanse. "Dette viser at det kan gjøres, som alltid har vært et spørsmål: kan du komme dit?"

"Denne terskelen som blir krysset gjør at [vitenskapsmenn] kan begynne å jobbe med bedre lasere, mer effektive lasere, på bedre inneslutningskapsler, etc., [dette er] tingene som er nødvendige for å tillate det å bli modularisert og tatt til kommersiell skala."

Heldigvis hopper privat sektor ombord. Kim Budil bemerket at mange private selskaper utforsker produksjon av treghetsfusjon sammen med sin fetter, magnetisk fusjon. (Magnetisk fusjon bruker en tokamak, en smultringformet enhet som bruker sterke magneter for å begrense plasma i en bestemt form.)

Budil mener at mellom magnetisk fusjon å være "litt foran" og denne månedens tenningsgjennombrudd, er det å ha vår nåværende teknologiske "portefølje av tilnærminger virkelig et flott sted å være."

Hun la til, "Disse samfunnene vil nære hverandre, vi vil lære, vi vil fortsette å fremme feltet, og mange teknologier vil vokse ut av begge feltene i tillegg til en vei til et fusjonskraftverk."

Dra nytte av kjernefysisk fusjonsgjennombrudd

Under pressekonferansen delte Arata Prabhakar et tankeøyeblikk med publikum.

"Jeg har også reflektert over hvor lang reisen kan være fra å vite til å gjøre," sa hun. «Fordi det er et århundre siden vi fant ut at det var fusjon [som driver stjernene]. Og i det århundret tok det så mange forskjellige fremskritt som til slutt kom sammen til det punktet at vi kunne gjenskape den fusjonsaktiviteten på denne kontrollerbare måten i et laboratorium."

Tid – selv på en skala av tiår – er et konsept som investorer er kjent med. Det trengs tid for å tjene penger, investere penger og se resultater fra disse investeringene.

Hvis kjernefysisk fusjon kan bringes i skala kommersielt, representerer det ubegrenset energi for menneskeheten – og et massivt inntektspotensial for investorene som holdt seg fast.

Q.ai er her for å hjelpe deg med å investere i den fremtiden, og det inntektspotensialet.

Med vår Clean Tech Kit, vår AI avrunder de beste grønne energiinnovasjonene der ute. Å investere i dette settet er en rask og enkel måte å bruke pengene dine på å bygge en bedre fremtid – og forhåpentligvis generere litt avkastning i prosessen.

Det er å investere enkelt, smart og grønt.

Og som LLNL-direktør Kim Budil sa tirsdag, "Vitenskaps- og teknologiutfordringene på veien til fusjonsenergi er skremmende, men å gjøre det tilsynelatende umulige mulig er når vi er på vårt aller beste."

Last ned Q.ai i dag for tilgang til AI-drevne investeringsstrategier.