Снимка: iStock

Във вторник ръководителят на Министерството на енергетиката и други федерални научни лидери обявиха, че реакцията на синтез в Националната лаборатория „Лорънс Ливърмор“ в Калифорния е постигнала нетна енергия, което означава, че реакцията е генерирала повече енергия, отколкото е била вложена, за да започне реакцията. За първи път човечеството постига тази забележителност, отбелязва CNBC.

Синтезът е начинът, по който слънцето произвежда енергия, но пресъздаването на полезна реакция на синтез тук на земята убягва на учените от десетилетия. Постигането на нетна положителна енергия проправя пътя за преминаването на термоядрения синтез от лабораторна наука към използваем източник на енергия, въпреки че от мащабната комерсиализация на термоядрения синтез все още може да ни делят десетилетия.

Термоядреният синтез е особено привлекателен, като се има предвид нарастващата неотложност на изменението на климата, защото ако може да бъде комерсиализиран в мащаб, той не произвежда въглеродни емисии, нито пък произвежда дълготрайните ядрени отпадъци, свързани с ядреното делене, което е видът ядрена енергия, използвана за производство на енергия днес.

„Понеделник, 5 декември 2022 г., беше важен ден за науката“, каза Джил Хруби, администратор на Националната администрация за ядрена сигурност, на пресконференция във Вашингтон. „Постигането на запалване в експеримент с контролиран синтез е постижение, което дойде след повече от 60 години глобални изследвания, разработки, инженерство и експерименти“.

Постигането на запалване означава, че експериментът с термоядрения синтез произвежда повече енергия от термоядрения синтез, отколкото лазерната енергия, използвана за задвижване на реакцията. След експеримента екипът анализира данните, за да може да направи това официално съобщение.

„Това е важно. По-ранните резултати бяха рекордни, но все още не произвеждаха повече енергия, отколкото беше вложена“, каза Андрю Холанд, главен изпълнителен директор на търговската група в индустрията, Fusion Industry Association, пред CNBC. „За първи път на Земята учените потвърдиха, че експеримент с термоядрена енергия освобождава повече енергия, отколкото е необходимо за започване, доказвайки физическата основа на термоядрената енергия. Това ще доведе до превръщането на термоядрения синтез в безопасен и устойчив източник на енергия в близко бъдеще“.

В експеримента на 5 декември около два мегаджаула са влезли в реакцията и са излезли около три мегаджаула, каза Марвин Адамс, заместник-администратор по отбранителните програми в Националната администрация за ядрена сигурност. „Увеличение от 1.5“, каза Адамс.

За експеримента супермощните лазери са насочени към много малка горивна цел в Националното съоръжение за запалване в Националната лаборатория „Лорънс Ливърмор“. „По време на експериментите 192 високоенергийни лазера се събират върху цел с размера на зърно пипер, нагрявайки капсула от деутерий и тритий до над 3 милиона градуса по Целзий и за кратко симулират условията на звезда“, каза Хруби.

Основната мисия на Националната лаборатория е да изучава ядрената енергия за използване в националната отбрана и това изследване на ядрения синтез е част от усилията, създадени през 1996 г. от тогавашния президент Клинтън, за поддържане на доверието в безопасността на запасите от ядрени оръжия без пълномащабни ядрени опити.

Но това откритие има огромни последици и за чистата енергия. В допълнение към работата по националната сигурност, „предприехме първите колебливи стъпки към чист енергиен източник, който може да революционизира света“, каза Хруби.

Докато този научен пробив се празнува на най-високите нива на правителството, ще минат много години, преди термоядрените електроцентрали да могат да осигурят чиста и изобилна енергия.

„Това е една запалителна капсула, еднократно. И за да реализирате комерсиална термоядрена енергия, трябва да направите много неща. Трябва да сте в състояние да произвеждате много, много събития на запалване на термоядрен синтез в минута“, каза във вторник Ким Будил, директор на лабораторията „Лорънс Ливърмор“.

„Трябва да имате стабилна система от драйвери, за да направите това. Така че, сещате се, вероятно ще отнеме десетилетия. Не мисля, че ще са шест десетилетия. Няма да са и пет десетилетия, както обикновено казвахме. Мисля, че това излиза на преден план и вероятно, със съгласувани усилия и инвестиции, няколко десетилетия изследвания на основните технологии биха могли да ни поставят в позиция да изградим електроцентрала“.

Омар Хърикейн, главен учен по програмата за синтез на инерционно ограничаване в „Лорънс Ливърмор“ обясни: „Това, което остава да се направи оттук нататък, е до голяма степен инженерство, за увеличаване на енергийната ефективност на лазера и увеличаване на целевата енергийна печалба с допълнителни целеви оптимизации“.

Хърикейн добави: „Този нов резултат наистина приближава търговския синтез, тъй като показва, че няма фундаментални физически пречки. Започва да се усеща, че навлизаме в „епохата на синтеза“.

Една стъпка напред в „епохата на синтеза“

Интересът към термоядрения синтез се увеличи драстично през последните години, тъй като опасенията за изменението на климата и енергийната сигурност станаха по-остри.

Понастоящем в Съединените щати работят повече от 90 ядрени реактора, но тези ядрени реактори използват ядрено делене, когато неутрон се разбива в по-голям атом, което го кара да се раздели на два по-малки атома и освобождава много енергия. Ядрените реакции на делене не отделят никакви емисии на въглероден диоксид и следователно се считат за чиста енергия, според Министерството на енергетиката на САЩ.

Съединените щати са получили приблизително 19% от производството на електроенергия от тези атомни електроцентрали през 2021 г., според Американската администрация за енергийна информация, а енергията от реакторите за ядрено делене представлява половината от чистата енергия, произведена в Съединените щати, според Министерството на енергетиката.

Тези реактори обаче генерират дълготрайни ядрени радиоактивни отпадъци и повечето страни, включително САЩ, понастоящем нямат съоръжения за дългосрочно съхранение на тези отпадъци. Усилията за изграждане на постоянно подземно геоложко хранилище за ядрени отпадъци досега бяха блокирани в Съединените щати.

Синтезът се случва, когато два атома се сблъскат, за да образуват по-тежък атом, освобождавайки огромни количества енергия, без да генерират емисии на въглероден диоксид или дълготрайни ядрени отпадъци. Но е доказано, че е изключително трудно да се поддържа реакция на синтез тук на земята, а учените се опитват от десетилетия. По-специално, това изисква огромни количества енергия, за да генерира синтез на реакции, и до този експеримент никой не е демонстрирал способността да получи повече енергия от реакцията, отколкото е необходимо, за да я захранва.

„Учените се мъчат да покажат, че синтезът може да освободи повече енергия, отколкото е вложена от 1950 г. насам“, заяви физикът по плазма Артър Турел пред CNBC.

„През тези десетилетия всеки път, когато някой е искал финансиране за разработване на енергия от термоядрен синтез, отговорът винаги е бил „първо, трябва да покажете, че това работи по принцип“, каза Турел, който е и автор на „The Star Builders“. „Това означава, че трябва да покажете, че експериментът с термоядрен синтез може да произведе повече енергия, отколкото използва. Изследователите от „Лоурънс Ливърмор“ правят това за първи път“.

Термоядреният синтез вече е горещо пространство за инвеститорите в климата и енергетиката – досега инвеститорите са вложили почти 5 милиарда долара в частни стартъп компании за термоядрена енергия, според Асоциацията на индустрията за термоядрен синтез, като повече от половината от това е от второто тримесечие на 2021 г.

„Всички в общността на лазерния синтез (или инерционния ограничен синтез) са фокусирани върху получаването на повече енергия, отколкото в един експеримент, защото това е ключът към показване на доказателството за принципа и отключване на допълнителни инвестиции и интерес“, каза Турел пред CNBC.

Всъщност, частната индустрия за термоядрен синтез вижда това като победа.

„Сега частно финансираната индустрия за термоядрен синтез ще предприеме следващите стъпки, превръщайки експериментални резултати като тези в жизнеспособен източник на чиста и безопасна енергия“, каза Холанд пред CNBC. „Накратко, това ще покаже на света, че термоядреният синтез не е научна фантастика: скоро ще бъде жизнеспособен източник на енергия. Разбира се, все още има много стъпки между тези експериментални резултати и термоядрените електроцентрали, но това е важен крайъгълен камък, който ни приближава до деня, когато синтезът ще осигури на света чиста, безопасна и изобилна енергия“.

Още по темата:

EPA: GM, Stellantis са най-лошите автомобилни производители по отношение на горивната ефективност

Ниските температури представляват първото изпитание за енергийните мрежи на Европа