Füzyon gücü, bu haftaki büyük bilimsel atılımdan sonra bile hala onlarca yıl ve milyarlarca dolar uzakta

Salı günü müjdelenen nükleer füzyon atılımı, onlarca yıllık araştırmayı tamamlayan tarihi bir olaydı.

Aynı zamanda, endüstri gözlemcilerinin çoğuna göre, füzyon enerjisi en az on yıl boyunca herhangi bir elektrik şebekesine elektrik katmayacak. Oraya ulaşmak için, Salı günü kutlananların ötesinde çok daha fazla teknik atılım ve bunları finanse edecek para olması gerekecek.

5 Aralık Pazartesi günü sabah saat 1'den hemen sonra, California'daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, nükleer füzyon reaksiyonundan, reaksiyona güç sağlamak için kullanılan lazerlere harcanan enerjiden daha fazlasını üretmek için başarılı bir deney gerçekleştirdiler.

Lawrence Livermore'da program direktörü Mark Herrmann Salı günü "3,15 megajul çıkardık, lazere 2,05 megajul koyduk" dedi. "Bu, dünyanın herhangi bir yerindeki hiçbir füzyon laboratuvarında daha önce hiç yapılmadı. Bu yüzden çok heyecan verici."

Salı günkü ana basın duyurusunun ardından teknik bir panel tartışmasında, ekipteki bilim adamları haberleri öğrendikten sonra tepkilerini anlattılar.

Laboratuvarda lazer-plazma fizikçisi olan Tammy Ma , patronu onu aradığında bir havaalanında bekliyordu. "Gözyaşlarına boğuldum. Bekleme alanında bir aşağı bir yukarı zıplıyordum deli adam."

Herrmann Salı günü yaptığı açıklamada, deneyde kullanılan lazeri ateşlemek için elektrik şebekesinden yaklaşık 300 megajul enerji gerektiğini söyledi. Bu, yaklaşık iki buçuk galon benzinin içerdiğine eşdeğerdir.

Bu enerjinin tamamı, yaklaşık 1,1 megajoule net kazanç gösteren lazer füzyon reaksiyonuna gitti – bir çaydanlığı belki iki veya üç kez kaynatmaya yetecek kadar enerji.

Lawrence Livermore'da baş bilim insanı olan Omar A. Hurricane, CNBC'ye verdiği demeçte, "Bu bir bilim başarısı, pratik değil," dedi.

Ama önemli olan enerji miktarı değil. Herrmann, "Lazer verimli olacak şekilde tasarlanmadı. Lazer, bu inanılmaz koşulları mümkün kılmak için bize mümkün olduğunca fazla meyve suyu vermek üzere tasarlandı" dedi. "Dolayısıyla, bir enerji kaynağı olarak atalet füzyonuna ulaşmak için atılması gereken birçok adım var."

Bunun nedeni kısmen, gösterinin yapıldığı Ulusal Ateşleme Tesisi'nin 20 yaşında olması ve 1980'lerde ve 1990'larda yapılan teknolojik bileşenler kullanılarak inşa edilmiş olmasıdır. Lazer teknolojisi o zamandan beri önemli ölçüde ilerledi.

Kutlamanın nedeni basitçe enerjinin yaratılmış olmasıydı.

Plazma fizikçisi ve The Star Builders'ın yazarı Arthur Turrell , "Bu heyecan verici çünkü füzyonun işe yarayabileceğini kanıtlıyor ve füzyonu bir güç kaynağına dönüştürmeye yönelik daha fazla ilgi, yatırım ve yenilik için kapıları açıyor" dedi.

İlerleme hızlı oluyor, ancak sorunun kapsamı çok büyük.

Bir yıldan biraz daha uzun bir süre önce, Ağustos 2021'de aynı laboratuvar, Hurricane'in "Wright Brothers anı" olarak faturalandırdığı başka bir atılım gerçekleştirdi. O deney, kontrollü bir ortamda ilk kez füzyon ateşlemesini sağladı, ancak reaksiyona giren toplam enerji, çıkandan daha azdı.

"Bir plazmanın, füzyon reaksiyonlarından kaynaklanan enerji kazanımı tüm enerji kayıplarını aştığında, bunun sonucunda sıcaklık, basınç ve füzyon enerjisi veriminde hızlı bir artışa neden olduğunda tutuştuğu söyleniyor. Daha önce bu, yalnızca nükleer silahların patlatılmasında başarılmıştı." Füzyon girişimi Focused Energy'nin bilimsel direktörü ve Lawrence Livermore'da eski bir bilim insanı olan Pravesh Patel .

2021 deneyinde, enerji kazancı 0,73 idi. 5 Aralık deneyi, ilk kez 1.0'ın üzerinde bir enerji kazancı elde edildi – özellikle, 1.5'lik bir enerji kazancı.

"1x'in üzerinde herhangi bir şey elde etmek psikolojik olarak her şeydir çünkü füzyonun (net) bir enerji kaynağı olabileceğini gösteriyor!" Turrell CNBC'ye söyledi. "Başka bir deyişle, tarih kitaplarına girecek olan, > 1x'in elde edildiği andır."

Patel, sonunda Lawrence Livermore'daki takımdan 4 veya 5'lik bir enerji kazanımı görmeyi bekliyor. Ancak Patel, lazerlerle ticari füzyon yapmak için yaklaşık 100 kat enerji kazancı gerektireceğini söyledi.

Bu seviyeye ulaşmak için, verimli diyot pompalı lazerler gibi yeni tesisler ve bileşen parçalarında yeni teknoloji geliştirmeleri gerekecektir.

Patel, "Bu, hızlı ateşleme veya şok ateşleme gibi yüksek kazanç için tasarlanmış 'gelişmiş konseptlerde' ilerleme gerektirecek. Bu konseptler yeni tesislerin inşa edilmesini gerektiriyor, bu nedenle orada bir atılım bu on yılın sonlarına kadar sürecek" dedi. söz konusu.

Startup Marvel Fusion'ın CEO'su Moritz von der Linden de yeni lazerlerin önemini vurguladı.

Linden CNBC'ye yaptığı açıklamada, "Diğer veya yeni tesislerdeki en yeni nesil lazer sistemleri, saniyede 10 lazer darbesini yüksek enerjilerle kolayca ateşleyebildiklerini göstermelidir. Ayrıca, hedefler verimli bir enerji emme oranına sahip olmalı ve seri üretilebilir olmalıdır." "Yalnızca optimize edilmiş hedefler ve en son nesil lazer sistemleri ile net bir enerji kazanımı – gerçek anlamda devrim niteliğindeki bir sonraki dönüm noktası – gösterilebilir. Bu, insanlık için hayal edilebilecek en zorlu mühendislik zorluklarından biri olacaktır."

Füzyonun ticarileştirilmesi on yıldan fazla zaman alacak olsa da, yatırımcılar şimdiden sektöre para akıtıyor: Endüstri ticaret grubu Fusion Industry Association'a göre özel füzyon endüstrisi yaklaşık 5 milyar dolarlık yatırım gördü ve yarısından fazlası Bunun büyük bir kısmı 2021'in ikinci çeyreğinden beri.

Bu yatırımın çoğu, tokamak adı verilen halka şeklinde bir cihaz kullanan, manyetik füzyon adı verilen farklı bir yaklaşıma doğru gitti. Fusion Industry Association CEO'su Andrew Holland'a göre, tipik olarak lazer kullanan yaklaşım olan atalet füzyonuna yalnızca yaklaşık 180 milyon dolar gitti.

Yaklaşım ne olursa olsun, MIT'de çalışan ve 2 milyar dolardan fazla toplanan tokamak tabanlı füzyonla çalışan önde gelen bir girişim olan Commonwealth Fusion Systems'ın (CFS) kurucularından Dennis Whyte'a göre Salı günkü duyuru bir bütün olarak endüstri için önemli.

Whyte CNBC'ye verdiği demeçte, "Tokamakların teknoloji hazırlığı enerji sistemleri için daha yüksek olsa da, dün açıklanan atılım, füzyon yakıtları tarafından net enerji üretilebileceğini doğrulayan bilimsel bir gelişmeydi." "Yani bu, tüm füzyon çabaları için önemli bir sonuçtur."

Eylül ayında, Enerji Bakanlığı, kamu-özel sektör ortaklıklarında özel füzyon şirketlerine 50 milyon dolar aktarılacağını duyurdu .

Patel, CNBC'ye verdiği demeçte, bu finansmanın, füzyon endüstrisi gözlemcilerinin çoğunun hedeflediği 2030'ların sonlarında ticari olması için kritik bir adım olduğunu, ancak yeterli olmadığını söyledi. Patel CNBC'ye verdiği demeçte, "füzyonu ticarileştirmek ve fosil yakıtlara bağımlılığımızı azaltmak için gereken süreyi anlamlı bir şekilde hızlandırmak" için 10 ila 100 kat daha fazla yatırım yapılması gerekiyor.

Füzyonun belki de en büyük eleştirisi, çevrimiçi hale gelmenin çok uzun süreceğidir. iklim değişikliğine yanıt vermede yardımcı olur.

Ancak endüstri katılımcıları, cesur eylemlerin zamanında başarılı olabileceğine inanıyor.

Whyte CNBC'ye verdiği demeçte, "Mart ayında Beyaz Saray, cesur bir on yıllık plana sahip bir 'pilot tesis' için çekim yapmak üzere özel sektörle birlikte çalışmak üzere bir program kabul etti ve başlattı." "Neden bu zaman çizelgesi? 2050'den geriye doğru çalışırsanız, gerekli olacak ölçek büyütme sürelerine bağlı olarak, matematik size pilot tesise ne zaman ihtiyaç duyacağınızı, füzyonun iklim değişikliğiyle mücadelede rol oynamasını istiyorsanız söyler. zor ama denemeye değer."