Nükleer füzyon buluşu: Bilim adamları reaksiyon oluşturmak için kullanılandan daha fazla güç üretiyor

Salı günü, Enerji Departmanı başkanı ve diğer federal bilimsel liderler, Kaliforniya'daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nda yürütülen bir füzyon reaksiyonunun net enerjiye ulaştığını , yani reaksiyonun, reaksiyonu başlatmak için verilenden daha fazla enerji ürettiğini açıkladı. İnsanlık ilk kez bu dönüm noktasına ulaştı.

Füzyon, güneşin güç üretme yöntemidir, ancak burada, dünyada yararlı bir füzyon reaksiyonunu yeniden yaratmak, onlarca yıldır bilim adamlarının gözünden kaçmıştır. Net pozitif enerjiye ulaşmak, füzyonun bir laboratuvar biliminden kullanılabilir bir enerji kaynağına geçmesinin yolunu açar, ancak füzyonun büyük ölçekli ticarileştirilmesine daha onlarca yıl var.

Füzyon, iklim değişikliğinin artan aciliyeti göz önüne alındığında özellikle caziptir, çünkü ölçekte ticarileştirilebilirse, karbon emisyonu üretmez ve nükleer enerji türü olan nükleer fisyonla ilişkili uzun ömürlü nükleer atık üretmez. bugün enerji yap.

Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi Yöneticisi Jill Hruby, Salı günü Washington DC'de haberi açıklayan bir basın toplantısında, "5 Aralık 2022 Pazartesi, bilimde önemli bir gündü" dedi, "Kontrollü bir füzyon deneyinde ateşlemeye ulaşmak, çok büyük bir başarıdır." 60 yılı aşkın küresel araştırma, geliştirme, mühendislik ve deneylerin ardından geldi."

Ateşlemeye ulaşmak, füzyon deneyinin, reaksiyonu yönlendirmek için kullanılan lazer enerjisinden daha fazla füzyon enerjisi ürettiği anlamına gelir. Ekip, deneyden bu yana bu resmi duyuruyu yapabilmek için verileri analiz ediyor.

Sektörün ticaret grubu Fusion Industry Association'ın CEO'su Andrew Holland CNBC'ye verdiği demeçte, "Bu önemli. Daha önceki sonuçlar rekordu, ancak henüz verilenden daha fazla enerji üretmiyordu" dedi. "Dünyada ilk kez, bilim adamları bir füzyon enerjisi deneyinin, başlatmak için gerekenden daha fazla güç açığa çıkardığını doğrulayarak füzyon enerjisinin fiziksel temelini kanıtladılar. Bu, füzyonun yakın gelecekte güvenli ve sürdürülebilir bir enerji kaynağı olmasına yol açacaktır."

Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi Savunma Programları Başkan Yardımcısı Marvin Adams, 5 Aralık'taki deneyde, reaksiyona yaklaşık iki megajul (bir enerji birimi) girdi ve yaklaşık üç megajul çıktı. Adams, "1,5'lik bir kazanç" dedi.

Deney için, süper yüksek güçlü lazerlerin tümü, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki Ulusal Ateşleme Tesisinde çok küçük bir yakıt hedefine yönlendirildi. Hruby, "Deneyler sırasında, 192 yüksek enerjili lazer, bir döteryum ve trityum kapsülünü 3 milyon santigrat derecenin üzerine çıkaran ve kısaca bir yıldızın koşullarını simüle eden bir biber tanesi büyüklüğünde bir hedef üzerinde birleşiyor." Dedi.

Ulusal Laboratuarın ana görevi, ulusal savunmada kullanılmak üzere nükleer enerjiyi incelemektir ve bu nükleer füzyon araştırması, 1996'da o zamanki Başkan Clinton tarafından, tam ölçekli nükleer testler olmaksızın nükleer silah stoklarının güvenliğine olan güveni sürdürmek için başlatılan bir çabanın parçasıdır. .

Ancak bu keşfin temiz enerji için de büyük etkileri var. Hruby, ulusal güvenlik çalışmalarına ek olarak, "dünyada devrim yaratabilecek temiz bir enerji kaynağına yönelik ilk geçici adımları attık" dedi.

Hükümetin en üst düzeylerinde kutlanan bu bilimsel atılım, füzyon enerji santrallerinin bol miktarda temiz enerji sağlaması muhtemeldir.

Lawrence Livermore'un direktörü Kim Budil, "Bu, tek seferlik bir ateşleme kapsülü. Ve ticari füzyon enerjisini gerçekleştirmek için birçok şey yapmanız gerekiyor. Dakikada çok, çok sayıda füzyon ateşleme olayı üretebilmelisiniz." Laboratuvar, Salı günü söyledi.

"Bunu sağlamak için sağlam bir sürücü sistemine sahip olmalısınız. Yani, bilirsiniz, muhtemelen onlarca yıl. Altmış yıl değil, sanmıyorum. Eskiden öyle derdik, elli yıl değil. ve muhtemelen, uyumlu çaba ve yatırımla, altta yatan teknolojiler üzerine birkaç on yıllık araştırma bizi bir elektrik santrali inşa edecek bir konuma getirebilir."

Lawrence Livermore'daki Atalet Hapsi Füzyon Programı Baş Bilim İnsanı Omar A. Hurricane, "Buradan sonra yapılması gereken, büyük ölçüde mühendislik, lazer enerji verimliliğini artırmak ve daha fazla hedef optimizasyonu ile hedef enerji kazancını artırmak."

Hurricane ekledi, "Bu yeni sonuç, temel fizik engellerinin olmadığını gösterdiği için ticari füzyonu gerçekten de yakınlaştırıyor. 'Füzyon Çağı'na giriyormuşuz gibi hissetmeye başlıyoruz."

Füzyona olan ilgi, son yıllarda iklim değişikliği ve enerji güvenliği konusundaki endişelerin daha şiddetli hale gelmesiyle önemli ölçüde arttı.

Şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde 90'dan fazla nükleer güç reaktörü faaliyet gösteriyor , ancak bu nükleer reaktörler, bir nötronun daha büyük bir atoma çarparak iki küçük atoma bölünmesine ve çok fazla enerji açığa çıkarmasına neden olan nükleer fisyon kullanıyor. ABD Enerji Bakanlığı'na göre nükleer fisyon reaksiyonları herhangi bir karbondioksit emisyonu salmaz ve bu nedenle temiz enerji olarak kabul edilir.

ABD Enerji Bilgi İdaresi'ne göre Amerika Birleşik Devletleri, 2021'de şebeke ölçeğindeki elektrik üretiminin yaklaşık yüzde 19'unu bu nükleer santrallerden elde etti ve nükleer fisyon reaktörlerinden elde edilen enerji, Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen temiz gücün yarısını temsil ediyor. Enerji Bakanlığı'na .

Ancak, bu reaktörler uzun ömürlü nükleer radyoaktif atık üretiyor ve Amerika Birleşik Devletleri dahil çoğu ülkede şu anda bu atık için uzun vadeli depolama tesisleri yok. Nükleer atıklar için kalıcı bir yer altı jeolojik depolama tesisi inşa etme çabaları şimdiye kadar Amerika Birleşik Devletleri'nde engellendi .

Füzyon , iki atomun daha ağır bir atom oluşturmak için bir araya gelerek karbondioksit emisyonları veya uzun ömürlü nükleer atık üretmeden büyük miktarlarda enerji açığa çıkarmasıyla gerçekleşir. Ancak burada, dünyada bir füzyon reaksiyonunu sürdürmenin son derece zor olduğu kanıtlandı ve bilim adamları onlarca yıldır deniyorlar. Bilhassa, reaksiyonlarda füzyon oluşturmak için çok büyük miktarda enerji gerekir ve bu deneye kadar, hiç kimse reaksiyondan onu çalıştırmak için gerekenden daha fazla enerji elde etme yeteneğini göstermemişti.

Plazma fizikçisi Arthur Turrell, CNBC'ye verdiği demeçte, "Bilim adamları, füzyonun 1950'lerden beri verilenden daha fazla enerji açığa çıkarabileceğini göstermek için mücadele ettiler."

The Star Builders'ın da yazarı olan Turrell, "O yıllarda, ne zaman birileri füzyon gücünü geliştirmek için fon istese, yanıt her zaman 'önce, bunun prensipte çalıştığını göstermelisiniz' oldu" dedi. "Yani, bir füzyon deneyinin kullandığından daha fazla enerji üretebileceğini göstermelisiniz. Lawrence Livermore'daki araştırmacılar bunu ilk kez yaptılar."

Füzyon, iklim ve enerji yatırımcıları için zaten sıcak bir alan — Fusion Industry Association'a göre, yatırımcılar şimdiye kadar özel füzyon enerjisi girişimlerine yaklaşık 5 milyar dolar yatırım yaptı ve bunun yarısından fazlası 2019'un ikinci çeyreğinden bu yana gerçekleşti. 2021.

Turrell, "Lazer füzyon (veya atalet hapsi füzyonu) topluluğundaki herkes, tek bir deneyden daha fazla enerji çıkarmaya odaklandı, çünkü bu, ilkenin kanıtını göstermenin ve daha fazla yatırım ve ilginin kilidini açmanın anahtarıdır" dedi. CNBC.

Gerçekten de, özel füzyon endüstrisi bunu bir kazanç olarak görüyor.

Holland, CNBC'ye verdiği demeçte, "Şimdi, özel olarak finanse edilen füzyon endüstrisi, bunun gibi deneysel sonuçları uygulanabilir bir temiz, güvenli enerji kaynağına dönüştürerek sonraki adımları atacak." "Kısacası bu, dünyaya füzyonun bilim kurgu olmadığını gösterecek: yakında uygulanabilir bir enerji kaynağı olacak. Elbette bu deneysel sonuçlar ile füzyon santralleri arasında hala birçok adım var, ancak bu önemli bir dönüm noktası. füzyonun dünyaya temiz, güvenli ve bol enerji sağlayacağı güne daha da yaklaştırıyoruz."