Fusion '101' – Чому це важливо для повітряних куль зі зміною клімату та погодою?

Деякі речі в науці просто круті. Інші круті та потенційно можуть змінити життя. Цього тижня Міністерство енергетики США оголосило, що одна з його лабораторій, Ліверморська національна лабораторія імені Лоуренса (LLNL), досягла так званого термоядерного запалювання. Давайте розберемося, що це означає і чому це важливо для зміни клімату.

Департамент енергетики прес-реліз сказав: «5 грудня команда LLNL's National Ignition Facility (NIF) провела перший в історії експеримент із керованим термоядерним синтезом, щоб досягти цієї віхи, також відомої як наукова енергетична беззбитковість, що означає, що синтез виробляє більше енергії, ніж лазерна енергія, використана для керувати ним». Термоядерний синтез — це той самий процес, за допомогою якого Сонце виробляє енергію. Десятиліттями вчені намагалися відтворити цей механізм у лабораторіях, але це було невловимо. Доктор Араті Прабхакар, головний радник президента з питань науки і технологій і директор Управління науково-технічної політики Білого дому, зазначив: «Ми маємо теоретичне розуміння термоядерного синтезу вже більше століття, але шлях від знання до дії може бути довго і важко. Сьогоднішня віха показує, що ми можемо зробити, проявивши наполегливість».

Чому це має значення для зміни клімату? Термоядерний синтез відбувається, коли два легших ядра (в даному випадку водню) об’єднуються, утворюючи одне важче ядро ​​(наприклад, гелій). Під час цього процесу виділяється значна кількість чистої енергії. У прес-релізі Міністерства енергетики далі говориться: «Це історичне, перше у своєму роді досягнення забезпечить безпрецедентну можливість підтримувати програму управління запасами NNSA і надасть безцінне розуміння перспектив чистої термоядерної енергії, яка буде грою. - зміна зусиль щодо досягнення мети президента Байдена щодо економіки з нульовим чистим викидом вуглецю».

Це оголошення кардинально змінює правила для наукових, технологічних та інженерних спільнот. Однак важливо відкалібрувати очікування. Ймовірно, нам залишаться роки або десятиліття від імітації енергії Сонця в масштабах, достатньо великих для забезпечення поточних енергетичних потреб. Цей експеримент дав достатню чисту отриману енергію для кип'ятити пару галонів води, але це не найцікавіше. Справа в тому, що на виході було вироблено більше енергії, ніж поставлено на вхід. Майте на увазі, що перший літак не був Boeing Dreamliner, і перші мобільні телефони вимагали невеликого тренування для підйому.

Однак уявити енергетичну економіку без викидів, забруднення повітря чи радіоактивних відходів дуже привабливо й обнадійливо. Паливом для термоядерного синтезу є водень. Водень дуже поширений. Читаючи це, ви можете запитати, чим термоядерний синтез відрізняється від поділу на атомних електростанціях. The Сайт Міжнародного агентства з атомної енергії каже: «Поділ розщеплює важкий елемент (з високим атомним масовим числом) на фрагменти; тоді як термоядерний синтез з’єднує два легкі елементи (з низьким атомним масовим числом), утворюючи важчий елемент». Обидва процеси виділяють енергію, але термоядерний синтез не створює радіоактивних відходів. Він виробляє інертний гелій (який, до речі, можна використовувати в погодних кулях). Термоядерний синтез також не викликає ланцюгових реакцій, характерних для ядерних аварій, і також не є життєздатним для виробництва зброї.

Можливо, тепер ви розумієте, чому вчені запаморочені.