Кога нуклеарната фузија ќе ги исфрли нафтата и гасот.

Оваа божиќна сезона е време на благодарност и надеж за наметнување на скокови во науката што се прават:

Прво, Принцот Вилијам, кој ја основа наградата Earthshots, објави награди во Бостон во 2022. Една категорија беше повикана Оживејте ги нашите океани. Победникот беше групата наречена Домородните жени на Големиот корален гребен. Гребенот беше нападнат, а победниците се посветени на неговата одбрана. Тие работат на заштита на плажите и желките и зачувување на морската трева која зафаќа десет пати повеќе CO2 од амазонските шуми. Тие се борат со античкото знаење на абориџините и користат современи алатки како дронови за да ги следат промените на гребенот во коралите, како и пожарите во внатрешноста на земјата.

Второ, 20 години американското Министерство за енергетика го финансираше концептот и развојот на Мал модуларен нуклеарен реактор (SMR) наречен NuScale Power Module. Побезбедни, поевтини, скалабилни и без јаглерод се предностите. Тоа е единствената SMR што доби одобрение за дизајн од Нуклеарната регулаторна комисија (NRC). Помалку од 100 стапки висок, модулот е цилиндар широк 15 стапки што се наоѓа во бања со вода под нивото на земјата. Може да произведе 77 мегавати електрична енергија што може да напојува 60,000 домови. Целта е да се работи во Ајдахо до 2029 година.

Трето, медицинската установа има а откритие во лекувањето на одредени видови на рак. Методот ги вади од телото Т-клетките, кои се дел од имунолошкиот систем кој се бори против ракот, за да ги генетски модифицира, користејќи ја техниката CRISPR, а потоа повторно да ги инјектира во телото како „жив лек“. Со помош на CRISPR, Т-клетките можат да бидат фино подесени и да се направат посмртоносни при нивниот напад на одредени канцерогени клетки.

Овие Т-клетки „надворешни“ може да се произведуваат во големи количини брзо со помош на CRISPR, наместо да се чека со недели или месеци претходно. На 12 декември 2022 година, д-р МекГуирк од Универзитетот во Канзас, ги објави резултатите од испитувањето кои беа изненадувачки добри и отворија нова врата за третман на рак: туморите се намалија кај 67% од 32 пациенти со рак на лимфом. 40% од пациентите постигнале целосна ремисија. Постои голем ентузијазам за потенцијалот на оваа техника да излечи многу други видови на рак.

Четврто е пробив во нуклеарната фузија што е прилично зачудувачки.

Пробив во нуклеарната фузија.

Во минатиот век, најголемиот век на физиката, едно од откритијата беше нуклеарната фисија. Кога тежок атом како што е плутониум се распаѓа, мала количина маса се губи и повторно се појавува како огромна количина на енергија - бидејќи E = mc^2, каде што c е брзината на светлината и многу голем број.

Под закана дека Германија ќе развие бомба со верижна реакција врз основа на оваа реакција, американската влада вложи огромна сума на средства за изградба на бомба за расцепување во Лос Аламос, Ново Мексико, недалеку од местото каде што живеам. Беше тестиран во пустината Вајт Песоци јужно од Албакерки и на крајот беше искористен за ставање крај на војната со Јапонија.

Комерцијалната примена брзо доведе до нуклеарни реактори со големина на мрежа во различни земји. Некои беа успешни - Франција добива 70% од својата електрична енергија од 56 нуклеарни реактори, додека САД добиваат околу 20% од својата енергија од 93 нуклеарни реактори.

Но, успехот е непријатен кога се случуваат страшни несреќи, како што се Чернобил, Русија, во 1986 година и Фукушима, Јапонија, во 2011 година, и секогаш присутната загриженост за отстранувањето на нуклеарниот отпад во САД.

Сестринска нуклеарна реакција е кога две водородни јадра се принудени да се спојат во хелиум со надминување на одбивните сили и повторно се ослободува огромна количина на енергија. Ова беше основата на американските тестови на хидрогенски бомби во Јужниот Пацифик (Атол Бикини) во 1950-тите пред договорот за забрана на тестовите од 1963 година.

Оттогаш во текот на децениите се бараше комерцијална примена на нуклеарна фузија. На пример, еден потфат е базиран во националните лаборатории Сандија во Албакерки, каде топла наелектризирана плазма е ограничена со електрични полиња. Идејата беше да се ограничи, компресира и загрее плазмата (енергија-влез) додека не се спојат јадрата на водородот (енергија-надвор). Но, внесувањето енергија секогаш беше поголемо од испуштањето енергија.

Друга комерцијална апликација беше во лабораторијата Лоренс Ливермор во областа на заливот Сан Франциско во Калифорнија. Еве Користени се 192 ласери да ја ограничи, компресира и загрее плазмата со експлозија на пелети од мешани водородни изотопи од 1 милион долари. Резултатите беа секогаш исти - до сега. Објавено во неделата што завршува на 16 декември 2022 година, испуштањето енергија (3.1 мегаџули) за прв пат беше повеќе од внесувањето енергија (2.1 мегаџули). Тоа е вистински пробив. Постигнатата температура беше 3 милиони степени Целзиусови.

Ставајќи го ова во перспектива.

Прво, внесувањето енергија наспроти испуштањето енергија е премногу едноставно, бидејќи за да се напојуваат ласерите потребна е многу поголема енергија: 400 мегаџули. Видете реф 1.

Второ, успешната приказна беше за само еден настан - едно палење со фузија. За да се биде практично практично, ќе бидат потребни многу, многу настани за фузија во минута, и би бил потребен ласер кој е илјадници пати помоќен. Плус трошоците би требало да бидат милион пати поевтини (Реф 1). Со еден збор, овој успех, иако инспиративен, не е ни оддалеку блиску до замислување практична примена.

Значи, не е евтин и не е практичен, но би произведувал енергија со висок интензитет и би бил без јаглерод.

Енергијата на нуклеарна фисија е милион пати помоќен од кој било друг извор на енергија на земјата. И ова е голема причина зошто се инвестираа во земји како Франција и САД за изградба на десетици нуклеарни централи.

Нуклеарната фузија создава 3-4 пати повеќе енергија од нуклеарната фисија. Тоа е еден дел од сонот. Друг дел од сонот за фузија е дека нема нуклеарни отпадни производи за отстранување - отпадни производи на кои може да им требаат стотици или илјадници години за да се распаднат. Третиот дел е фузијата не е верижна реакција, така што опасноста од забегани нуклеарни реакции и експлозии не постои.

Бидејќи генерирањето електрична енергија е одговорно за околу една третина од глобалните емисии на стакленички гасови, последниот дел од сонот е постројките за нуклеарна фузија попрскани низ целата земја за да обезбедат електрична енергија без јаглерод со висок интензитет.

Но запомнете, тоа е само сон. И покрај неговите предности, нуклеарната фузија без јаглерод нема да ја стави надвор од бизнис индустријата за нафта и гас до 2050 година, а можеби дури и до 2100 година.

Земање храна.

Човештвото го реплицираше сончевиот извор на светлина и топлина. На околу 15 милиони степени Целзиусови, гасовитата внатрешност на сонцето е компресирана под огромен притисок - една лажичка тежи 750 gm или 1.65 lb. За да се реплицираат внатрешните услови на сонцето во лабораторијата и да се постигне рентабилност (енергија повеќе од енергија во ) е импресивен подвиг.

Но, нуклеарната фузија не е блиску до комерцијална примена.

Па зошто трошиме големи пари за да го истражиме? Затоа што тоа го прават напредните земји. Тие градат телескопи како Џејмс Веб и ги инсталираат на сателити за да го проучуваат универзумот. Тие градат ракети за да ги стават мажите и жените на Месечината. Тие градат магнетни тркачки патеки за да ги забрзаат протоните до брзината на светлината пред да се урнат и да откријат во фрагментите неостварливи субатомски честички како Хигсовиот бозон.

Политиката игра голема улога во одлучувањето каде се распределува владината поддршка и финансирање за науката. За среќа, како што е наведено погоре, постојат многу примери на земји што ја користат науката за да ги решат итните проблеми кои директно му користат на човештвото.

Референца 1: Ерусалим Демсас, Моќта на сонцето, Атлантик Дејли, 16 декември 2022 година.