Fusion '101' – miks on see kliimamuutuste ja ilmastikupallide jaoks oluline?

Mõned asjad teaduses on lihtsalt lahedad. Teised on lahedad ja potentsiaalselt elumuutvad. Sel nädalal teatas USA energeetikaministeerium, et üks tema laboritest, Lawrence Livermore'i riiklik labor (LLNL), saavutas midagi, mida nimetatakse termotuumasünteesiks. Teeme lahti, mida see tähendab ja miks see kliimamuutuse jaoks oluline on.

Energeetikaministeerium Pressiteade 5. detsembril viis LLNL-i riikliku süüteseadme (NIF) meeskond läbi ajaloo esimese kontrollitud termotuumasünteesi katse, et jõuda selle verstapostini, mida tuntakse ka kui teaduslikku energiataluvust, mis tähendab, et see tootis termotuumasünteesi abil rohkem energiat kui laserenergia, mida kasutati sõida sellega." Termotuuma on sama protsess, mille käigus Päike energiat toodab. Aastakümneid on teadlased püüdnud seda mehhanismi laborites reprodutseerida, kuid see on olnud tabamatu. Presidendi teaduse ja tehnoloogia peanõunik ning Valge Maja teadus- ja tehnoloogiapoliitika büroo direktor dr Arati Prabhakar märkis: „Meil on termotuumasünteesi teoreetiline arusaam olnud juba üle sajandi, kuid teekond teadmisest tegemiseni võib olla pikk ja vaevaline. Tänane verstapost näitab, mida suudame visadusega ära teha.

Miks on see kliimamuutuste jaoks oluline? Fusioon toimub siis, kui kaks kergemat tuuma (antud juhul vesinik) ühendatakse üheks raskemaks tuumaks (nagu heelium). Selle protsessi käigus vabaneb märkimisväärne kogus puhast energiat. Energeetikaministeeriumi pressiteates öeldi edasi: „See ajalooline, esimene omataoline saavutus annab enneolematu võimaluse toetada NNSA varude haldamise programmi ja annab hindamatu ülevaate puhta termotuumasünteesi väljavaadetest, mis oleks mäng. -muutus jõupingutustes saavutada president Bideni eesmärk – süsinikuvaba majandus.

See teadaanne on teaduse, tehnoloogia ja insenerikogukondade jaoks muutlik. Siiski on oluline ootusi kalibreerida. Päikese võimsuse jäljendamisest praeguse energiavajaduse rahuldamiseks piisavalt suurtes skaalades on tõenäoliselt veel aastaid kuni aastakümneid. See katse andis piisavalt kogutud energiat keema paar gallonit vett, aga see pole põnev punkt. Asi on selles, et väljundina toodeti rohkem energiat kui sisendina tarniti. Pidage meeles, et esimene lennuk ei olnud Boeing Dreamliner ja esimeste mobiiltelefonide tõstmiseks oli vaja väikest treeningut.

Siiski on väga ahvatlev ja lootusrikas kujutada ette energiamajandust, mis ei sisalda heitmeid, õhusaastet ega radioaktiivseid jäätmeid. Termotuumasünteesi kütusevaru on vesinik. Vesinikku on väga palju. Seda lugedes võite küsida, mille poolest erineb termotuumasünteesi tuumaelektrijaamades lõhustumisest. The Rahvusvahelise Aatomienergiaagentuuri veebisait ütleb: „Lõhustumine lõhustab raske elemendi (suure aatommassiarvuga) fragmentideks; samas kui termotuumasüntees ühendab kaks kerget elementi (madala aatommassiarvuga), moodustades raskema elemendi. Mõlemad protsessid vabastavad energiat, kuid termotuumasünteesi käigus ei teki radioaktiivseid jäätmeid. See toodab inertset heeliumi (mida saab muide kasutada ilmaõhupallides). Samuti ei tekita termotuumasüntees tuumaõnnetustele iseloomulikke ahelreaktsioone ega ole tegelikult ka relvatootmise jaoks elujõuline.

Võib-olla näete nüüd, miks teadlased on uimased.