Fusion „101” – dlaczego ma to znaczenie dla zmian klimatu i balonów pogodowych?

Niektóre rzeczy w nauce są po prostu fajne. Inne są fajne i potencjalnie zmieniają życie. W tym tygodniu Departament Energii USA ogłosił, że jedno z jego laboratoriów, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), osiągnęło coś, co nazywa się zapłonem termojądrowym. Wyjaśnijmy, co to oznacza i dlaczego ma to znaczenie dla zmian klimatycznych.

Departament Energii komunikat prasowy powiedział: „5 grudnia zespół z National Ignition Facility (NIF) LLNL przeprowadził pierwszy w historii kontrolowany eksperyment z syntezą jądrową, aby osiągnąć ten kamień milowy, znany również jako naukowy próg rentowności energii, co oznacza, że ​​wyprodukował więcej energii z syntezy jądrowej niż energia lasera użyta do prowadź to." Fuzja to ten sam proces, w którym Słońce wytwarza energię. Przez dziesięciolecia naukowcy starali się odtworzyć mechanizm w laboratoriach, ale było to nieuchwytne. Dr Arati Prabhakar, główny doradca prezydenta ds. nauki i technologii oraz dyrektor Biura Polityki Nauki i Technologii Białego Domu zauważył: „Teoretycznie rozumiemy fuzję od ponad wieku, ale droga od wiedzy do działania może być długa i żmudna. Dzisiejszy kamień milowy pokazuje, co możemy zrobić dzięki wytrwałości”.

Dlaczego więc ma to znaczenie dla zmian klimatu? Fuzja zachodzi, gdy dwa lżejsze jądra (w tym przypadku wodór) łączą się w celu wytworzenia jednego cięższego jądra (jak hel). Podczas tego procesu uwalniana jest znaczna ilość czystej energii. W komunikacie prasowym Departamentu Energii napisano dalej: „To historyczne, pierwsze w swoim rodzaju osiągnięcie zapewni bezprecedensową możliwość wspierania Programu Zarządzania Zapasami NNSA i zapewni nieoceniony wgląd w perspektywy czystej energii termojądrowej, która byłaby grą - zmieniacz wysiłków na rzecz osiągnięcia celu prezydenta Bidena, jakim jest gospodarka o zerowej emisji dwutlenku węgla netto”.

To ogłoszenie zmienia reguły gry dla społeczności naukowych, technologicznych i inżynieryjnych. Jednak ważne jest, aby skalibrować oczekiwania. Nadal jesteśmy prawdopodobnie od lat do dziesięcioleci od naśladowania mocy Słońca w skali wystarczająco dużej, aby zapewnić obecne zapotrzebowanie na energię. Eksperyment ten wytworzył wystarczającą ilość uzyskanej energii netto gotować kilka galonów wody, ale to nie jest ekscytujące. Chodzi o to, że więcej energii zostało wyprodukowane jako wyjście niż dostarczone jako wejście. Należy pamiętać, że pierwszym samolotem nie był Boeing Dreamliner, a pierwsze telefony komórkowe wymagały niewielkiego treningu, aby je podnieść.

Jednak wizja gospodarki energetycznej wolnej od emisji, zanieczyszczenia powietrza i odpadów promieniotwórczych jest bardzo kusząca i pełna nadziei. Paliwem do syntezy jądrowej jest wodór. Wodór występuje bardzo obficie. Czytając to, możesz zapytać, czym różni się synteza jądrowa od rozszczepienia w elektrowniach jądrowych. The Witryna internetowa Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej mówi: „Rozszczepienie rozszczepia ciężki pierwiastek (o dużej masie atomowej) na fragmenty; podczas gdy fuzja łączy dwa lekkie pierwiastki (o niskiej liczbie mas atomowych), tworząc pierwiastek cięższy”. Oba procesy uwalniają energię, ale fuzja nie powoduje powstawania odpadów radioaktywnych. Wytwarza obojętny hel (który, nawiasem mówiąc, może być używany w balonach meteorologicznych). Fuzja nie powoduje również reakcji łańcuchowych, które są charakterystyczne dla wypadków nuklearnych i nie jest tak naprawdę opłacalna w produkcji broni.

Być może teraz rozumiesz, dlaczego naukowcy mają zawroty głowy.