Mikor zárja ki a nukleáris fúzió az olajat és a gázt az üzletből?

Az idei karácsonyi időszak a köszönet és a remény időszaka a tudományos ugrások terén:

Először is, Vilmos herceg, aki az Earthshots Prize-t alapította, 2022-ben Bostonban hirdetett díjat. Az egyik kategória ún Újraélesztjük óceánjainkat. A nyertes egy csoport lett A Nagy Korallzátony bennszülött asszonyai. A Reef-et támadás érte, és a győztesek elkötelezettek a védelmében. A strandok és a teknősök védelmén dolgoznak, valamint megőrzik a tengeri füvet, amely tízszer több CO2-t köt le, mint az Amazonas erdők. Az ősi őslakosok tudása ellen harcolnak, és modern eszközökkel, például drónokkal figyelik a zátony korallváltozásait, valamint a szárazföldi bozóttüzeket.

Másodszor, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma 20 éven keresztül finanszírozta a NuScale Power Module néven nevezett Small Modular Nuclear Reactor (SMR) koncepcióját és fejlesztését. A biztonságosabb, olcsóbb, méretezhető és szén-dioxid-mentesség az előnyök. Ez az egyetlen SMR, amely megkapta a tervezési jóváhagyást a Nukleáris Szabályozó Bizottságtól (NRC). A kevesebb, mint 100 láb magas modul egy 15 láb széles henger, amely a talajszint alatti vízfürdőben helyezkedik el. 77 megawatt villamos energiát tud termelni, amely 60,000 2029 otthont képes ellátni. A cél az, hogy XNUMX-re beinduljon Idahóban.

Harmadszor, az egészségügyi intézmény rendelkezik a áttörést bizonyos rákos megbetegedések kezelésében. A módszer a rákkal küzdő immunrendszer részét képező T-sejteket kiemeli a szervezetből, hogy a CRISPR technikával genetikailag módosítsa azokat, majd „élő drogként” visszajuttassa őket a szervezetbe. A CRISPR használatával a T-sejtek finomhangolhatók, és halálosabbá tehetők bizonyos rákos sejtek elleni támadás során.

Ezeket a „gyári” T-sejteket nagy mennyiségben, gyorsan elő lehet állítani a CRISPR segítségével, nem kell hetekkel vagy hónapokkal korábban várni. 12. december 2022-én Dr. McGuirk, a Kansasi Egyetem munkatársa olyan kísérleti eredményeket jelentett be, amelyek meglepően jók voltak, és új ajtót nyitottak a rákos megbetegedések kezelésében: 67 limfómás rákos beteg 32%-ánál csökkent a daganatok száma. A betegek 40%-a ért el teljes remissziót. Nagy lelkesedés övezi ezt a technikát sok más rák gyógyítására.

A negyedik a magfúzió terén elért áttörés, amely egészen lenyűgöző.

A nukleáris fúziós áttörés.

A múlt században, a fizika legnagyobb évszázadában az egyik felfedezés a maghasadás volt. Amikor egy nehéz atom, például a plutónium felbomlik, egy kis tömeg elvész, és hatalmas mennyiségű energiaként jelenik meg – mert E = mc^2, ahol c a fény sebessége és nagyon nagy szám.

Azzal a fenyegetéssel, hogy Németország láncreakciós bombát fejleszt ki ezen a reakción alapulóan, az Egyesült Államok kormánya hatalmas összeget fordított egy hasadási bomba megépítésére az új-mexikói Los Alamosban, nem messze a lakóhelyemtől. Az Albuquerque-től délre fekvő White Sands sivatagban tesztelték, és végül a Japánnal vívott háború befejezésére használták.

A kereskedelmi alkalmazás gyorsan rácsméretű atomreaktorokhoz vezetett a különböző országokban. Néhányan sikeresek is voltak – Franciaország elektromos energiájának 70%-át 56 atomreaktorból, míg az Egyesült Államok energiájának 20%-át 93 atomreaktorból szerzi.

A siker azonban kényelmetlen, amikor olyan szörnyű balesetek történnek, mint az oroszországi csernobil 1986-ban és a japán Fukusima 2011-ben, és az Egyesült Államokban a nukleáris hulladékok elhelyezésével kapcsolatos állandó aggodalom.

A testvéri magreakció az, amikor két hidrogénmag kénytelen héliummá egyesülni a taszító erők leküzdésével, és ismét hatalmas mennyiségű energia szabadul fel. Ez volt az amerikai hidrogénbomba-tesztek alapja a Csendes-óceán déli részén (Bikini Atoll) az 1950-es években, az 1963-as kísérleti tilalomról szóló egyezmény előtt.

Azóta évtizedek óta keresik a magfúzió kereskedelmi alkalmazását. Például az egyik törekvés az albuquerque-i Sandia National Laboratories-ben található, ahol a forró töltésű plazmát elektromos mezők korlátozzák. Az ötlet az volt, hogy a plazmát korlátozzák, összenyomják és felmelegítik (energia-bemenet), amíg a hidrogénatommagok egyesülnek (energia-out). De az energia-beadás mindig nagyobb volt, mint az energia-kiadás.

Egy másik kereskedelmi alkalmazás a Lawrence Livermore Laboratoryban volt a kaliforniai San Francisco-öbölben. Itt 192 lézert használtak a plazma korlátozása, összenyomása és felmelegítése egy 1 millió dolláros vegyes hidrogénizotóp pellet robbantásával. Az eredmények mindig ugyanazok voltak – egészen mostanáig. A 16. december 2022-ával végződő héten bejelentett energiakiadás (3.1 MegaJoule) először volt több, mint energia-in (2.1 MegaJoule). Ez egy igazi áttörés. Az elért hőmérséklet 3 millió fok volt.

Ezt kilátásba helyezve.

Először is, az energia be- és kikapcsolása túl egyszerű, mivel a lézerek bekapcsolásához sokkal több energiára van szükség: 400 megajoule-ra. Lásd az 1. hivatkozást.

Másodszor, a sikertörténet egyetlen eseményről szólt – egy fúziós gyújtásról. Ahhoz, hogy a gyakorlatiasság közelében legyen, sok-sok fúziós eseményre lenne szükség percenként, és több ezerszer erősebb lézerre lenne szükség. Ráadásul a költségnek milliószor olcsóbbnak kell lennie (1. hivatkozás). Egyszóval, ez az egy siker, bár inspiráló, távolról sem közelíti meg a gyakorlati alkalmazást.

Tehát nem olcsó és nem praktikus, de nagy intenzitású energiát termelne és szénmentes lenne.

Az atommaghasadási energia az milliószor erősebb mint bármely más energiaforrás a Földön. És ez egy nagy oka annak, hogy olyan országokban, mint Franciaország és az Egyesült Államok több tucat atomerőmű építésére fektettek be beruházásokat.

A magfúzió 3-4-szer több energiát termel, mint a maghasadás. Ez az álom egyik része. A fúziós álom másik része az, hogy nincsenek ártalmatlanítandó nukleáris hulladéktermékek – olyan hulladéktermékek, amelyek bomlása több száz vagy ezer évbe telhet. A harmadik rész az, hogy a fúzió nem láncreakció, így az elszabadult nukleáris reakciók és robbanások veszélye nem létezik.

Mivel a villamos energia előállítása felelős a globális üvegházhatású gázok kibocsátásának körülbelül egyharmadáért, az álom utolsó része a nukleáris fúziós erőművek, amelyeket országszerte szórnak szét, hogy nagy intenzitású szén-dioxid-mentes elektromos energiát biztosítsanak.

De ne feledd, ez csak egy álom. Előnyei ellenére a szénmentes magfúzió 2050-re és talán még 2100-ra sem fogja tönkretenni az olaj- és gázipart.

Elvihető ételek.

Az emberiség megismételte a Nap fény- és hőforrását. Körülbelül 15 millió C fokos hőmérsékleten a Nap gáznemű belső része hatalmas nyomás alatt összenyomódik – egy teáskanál súlya 750 gramm vagy 1.65 font. A nap belső körülményeinek megismétlése a laborban és a kiegyenlítés elérése (az energia több mint bevitt energia). ) lenyűgöző teljesítmény.

A magfúzió azonban közel sem áll a kereskedelmi alkalmazás elképzeléséhez.

Akkor miért költünk sok pénzt a kivizsgálására? Mert a fejlett országok ezt teszik. Teleszkópokat építenek, mint a James Webb, és műholdakra szerelik, hogy tanulmányozzák az univerzumot. Rakétákat építenek, hogy férfiakat és nőket helyezzenek a Holdra. Mágneses versenypályákat építenek, hogy a protonokat fénysebességre gyorsítsák, mielőtt összecsapnának, és a töredékekben olyan megfoghatatlan szubatomi részecskéket tárnak fel, mint a Higgs-bozon.

A politika nagy szerepet játszik annak eldöntésében, hogy hol ossza el a tudomány állami támogatását és finanszírozását. Szerencsére, amint arról fentebb beszámoltunk, számos példa létezik arra az országra, amely a tudományt használja fel olyan sürgető problémák megoldására, amelyek közvetlenül az emberiség javát szolgálják.

1. hivatkozás: Jerusalem Demsas, A Nap ereje, The Atlantic Daily, 16. december 2022.