Fremtiden for ren, grænseløs energi

Vigtige takeaways

• Den 5. december genererede amerikanske videnskabsmænd ved National Ignition Facility i Californien mere energi fra en kernefusionsreaktion, end de lagde ind.
• Det eksperimentelle resultat er et massivt atomenergigennembrud i en århundrede lang søgen efter at låse op for solens kraft på jorden
• Med mere forskning og økonomiske investeringer mener forskere, at vi er inden for fire årtier efter at producere 100 % ren, ubegrænset energi

"Mandag den 5. december 2022 var en vigtig dag i videnskaben."

Denne underdrivelse blev leveret af Jill Hruby, undersekretær for National Nuclear Security Administration (NNSA), på en pressekonference den 13. december.

Emnet: Et atomenergigennembrud på Lawrence Livermore National Laboratory's (LLNL) National Ignition Facility (NIF) i Californien.

Direktør for Det Hvide Hus for videnskab og teknologipolitik, Dr. Arata Prabhakar, bebudede præstationen som en "videnskabelig milepæl" og et "teknisk vidunder uden forstand."

"Denne dualitet med at fremme forskningen, opbygge de komplekse tekniske systemer, begge sider lærer af hinanden, det er sådan, vi gør virkelig store, hårde ting, og dette er bare et smukt eksempel," tilføjede hun.

Nettoenergigevinsten fra fusionsreaktionen er den første i menneskehedens historie. Mens mere forskning (a meget mere forskning) er nødvendig for at gøre teknologien replikerbar, skalerbar og mere effektiv, er det et vigtigt skridt på vejen mod ren energi.

Og for investorer repræsenterer det årtiers muligheder, der er modne til plukning.

Hvad er nuklear fusion?

Nuklear fusion involverer at kombinere atomer til et enkelt, større atom. Processen genererer enorme mængder energi, og er kernereaktionen, der driver vores sol.

Nuklear fusion adskiller sig fra nuklear fission, den proces, der bruges i atomkraftværker. Fission spalter atomer i stedet for at kombinere dem, hvilket genererer farligt radioaktivt affald i processen.

Derimod er kernefusion langt mere effektiv, genererer næsten intet affald og løber fra brintatomer, der er let tilgængelige i havvand, snarere end radioaktive materialer begravet i jorden. Det gør den til den ideelle kandidat til at drive alt fra huse til produktionsanlæg ... hvis det kunne skaleres.

Siden fusion blev opdaget for et århundrede siden, har videnskabsmænd løbet for at låse op og kopiere mekanikken i et laboratorium. Men at køre en fusionsreaktion, der kræver mindre energi, end den udsender, en proces kaldet antændelse, har undgået videnskabsmænd...

Indtil nu.

Kerneenergiens gennembrud i en nøddeskal

Decembers atomenergigennembrud fandt sted på National Ignition Facility, som bruger en proces kaldet "termonuklear inertifusion."

I det væsentlige skyder laserkomplekset på 3.5 milliarder dollar 192 lasere på en lille kapsel. Kapslen indeholder to brintisotoper, der, når de bombarderes med energi, fordamper næsten øjeblikkeligt. Fusionsprocessen frigiver enorme mængder energi.

Tidligere oversteg energiinputtet fra laserne langt energioutputtet fra fusionsreaktionen. Men den 5. december prøvede forskerne noget nyt.

Skallen omkring kapslen, de brugte, var tykkere end i tidligere eksperimenter, hvilket betyder, at små fejl påvirker eksperimentet mindre. Denne enkle – og utroligt replikerbare – ændring tillod noget utroligt at ske.

Dr. Marvin Adams, NNSA viceadministrator for forsvarsprogrammer, beskrev processen på tirsdagens pressekonference. Han bemærkede, at processen begyndte med en sfærisk cylinder indeholdende en lille kapsel, "omkring halvdelen af ​​diameteren af ​​en BB."

"192 laserstråler kom ind fra de to ender af cylinderen," sagde han, "og ramte den indvendige væg .... Røntgenstråler fra væggen ramte den sfæriske kapsel. Fusionsbrændstof i kapslen blev klemt, fusionsreaktioner startede. Det hele var sket før, 100 gange før. Men i sidste uge for første gang designede de dette eksperiment, så fusionsbrændstoffet forblev varmt nok, tæt nok og rundt nok længe nok til, at det antændte. Og det producerede flere energier, end laserne havde afsat. Omkring 2 megajoule ind, omkring 3 megajoule ud. En gevinst på 1.5.”

Vigtigheden af ​​dette gennembrud

En gevinst på 1.5 lyder lille, og energimæssigt er den det. Men det er ikke størrelsen af ​​reaktionen, der betyder noget – det er, at det skete slet.

5. decembers atomfusionsgennembrud var kulminationen på et århundredes forskning, finansiering af dollars og fiaskoer. Selvom der er mange trin mellem i dag og kommerciel levedygtighed, uden dette trin, var fusion som energikilde lidt mere end en science fiction-gimmick. I dag er det en realitet.

Og det langsigtede potentiale i en fusionstung fremtid er simpelthen svimlende. I modsætning til kul og fossile brændstoffer genererer fusionsreaktioner ingen CO2-emissioner eller andre biprodukter. Og da det kører på brint, det mest udbredte grundstof i universet, er det praktisk talt ubegrænset i dets produktionspotentiale.

Med så meget energi vil vi ikke bare reducere vores emissionsfodaftryk – vi kunne vende det.

Ubegrænset strøm ville gøre det muligt at fremme alle slags teknologier hurtigere, billigere og renere, fra klimaændringsløsninger til bedre bærbare computere.

Fusionsenergi kan afhjælpe strømafbrydelser, drive vandbehandlingsanlæg og hjælpe os med at finde bedre måder at genbruge og bortskaffe affald.

Nye teknologier kan trække CO2 fra atmosfæren i stor skala, afbøde klimaændringer og reducere forureningsinducerede menneskelige ofre.

Batteriteknologien kan udvikle sig, hvilket giver mulighed for masseanvendelse af ren energiproduktion og opbevaring til boliger, køretøjer og mere.

På en stor, langsigtet skala, kunne fusionsenergi eliminere menneskehedens emissioner, hvilket muliggør en renere, grønnere, sundere planet – for ikke at nævne en høj levevis for hele menneskeheden.

Hvis det lyder en smule idealistisk, tager du ikke fejl. Men så igen, udsigten til fusionsenergi var idealistisk for 50 år siden. Denne måned har forskere bevist, at fusion er mulig. Hvorfor kan de andre langsigtede fordele ikke også blive til virkelighed?

Hvad betyder det for investorerne?

Men før en fusionsfremtid bliver til virkelighed, kræver energirummet mere forskning og innovation – meget af det.

Tid og teknologi er nøglen

Pressekonferencen afslørede, at laserarrayet, der drev atomenergigennembruddet, er baseret på 40 år gammel teknologi. Ikke alene er moderne lasere mere kraftfulde, de er også mere effektive – hvilket betyder, at større fusionsenergigevinster ligger lige rundt om hjørnet.

LLNL-direktør Dr. Kim Budil var omhyggelig med at minde journalister og investorer om, at fusion ikke er fire uger eller endda fire år væk. Processen vil tage tid.

"Der er meget betydelige forhindringer, ikke kun i videnskaben, men i teknologien," sagde hun. "Dette er en antændt kapsel én gang, og for at realisere kommerciel fusionsenergi skal du gøre mange ting. Du skal være i stand til at producere mange, mange fusionstændingshændelser i minuttet, og du skal have et robust system af drivere for at muliggøre det."

Hun er dog også optimistisk, end at en fusionsdrevet fremtid er inden for rækkevidde.

"[Det er] sandsynligvis ikke fem årtier [væk], hvilket er, hvad vi plejede at sige," tilføjede hun. ”Jeg tror, ​​det rykker i forgrunden. Med et par årtiers forskning og investeringer ... kunne sætte os i stand til at bygge kraftværker."

Finansielle investeringer kan drive hurtigere kommercialisering

LLNL var i vid udstrækning afhængig af offentlige tilskud og finansiering for at gøre det nukleare energigennembrud til en realitet. Men den amerikanske energiminister Jennifer Granholm mener, at der kræves både privat og offentlig forskning for at få fusion til at ske.

"Vi ved, at der har været en enorm interesse blandt det private finansieringssamfund ... og det opfordrer vi til," sagde hun på tirsdagens pressekonference. "Dette viser, at det kan lade sig gøre, hvilket altid har været et spørgsmål: kan du nå dertil?"

"Den tærskel, der bliver overskredet, gør det muligt for [videnskabsmænd] at begynde at arbejde på bedre lasere, mere effektive lasere, på bedre indeslutningskapsler osv., [Dette er] de ting, der er nødvendige for at tillade det at blive modulariseret og taget til kommerciel skala."

Heldigvis hopper den private sektor ombord. Kim Budil bemærkede, at mange private virksomheder udforsker produktion af inertifusion sammen med sin fætter, magnetisk fusion. (Magnetisk fusion bruger en tokamak, en donut-formet enhed, der bruger stærke magneter til at begrænse plasma i en bestemt form.)

Budil mener, at mellem magnetisk fusion er "en lille smule foran" og denne måneds tændingsgennembrud, er det virkelig et fantastisk sted at være at have vores nuværende teknologiske "portefølje af tilgange."

Hun tilføjede: "Disse samfund vil nære sig hinanden, vi vil lære, vi vil fortsætte med at fremme feltet, og mange teknologier vil vokse ud af begge felter ud over en vej til et fusionskraftværk."

Udnyt kernefusionsgennembruddet

Under pressekonferencen delte Arata Prabhakar et øjebliks tankegang med publikum.

"Jeg har også reflekteret over, hvor lang rejsen kan være fra at vide til at gøre," sagde hun. "Fordi det er et århundrede siden, vi fandt ud af, at det var fusion [der driver stjernerne]. Og i det århundrede krævede det så mange forskellige fremskridt, som i sidste ende kom sammen til det punkt, at vi kunne replikere denne fusionsaktivitet på denne kontrollerbare måde i et laboratorium."

Tid – selv på en skala af årtier – er et begreb, som investorer kender til. Der skal tid til at tjene penge, investere penge og se resultater fra disse investeringer.

Hvis nuklear fusion kan bringes i skala kommercielt, repræsenterer det ubegrænset energi for menneskeheden – og et massivt indtjeningspotentiale for de investorer, der holdt fast.

Q.ai er her for at hjælpe dig med at investere i den fremtid og det indtjeningspotentiale.

Med vores Clean Tech Kit, vores AI afrunder de bedste grønne energiinnovationer derude. At investere i dette sæt er en hurtig og nem måde at bruge dine penge på at bygge en bedre fremtid på – og forhåbentlig generere noget afkast i processen.

Det er nemt, smart og grønt at investere.

Og som LLNL-direktør Kim Budil sagde tirsdag: "De videnskabelige og teknologiske udfordringer på vejen til fusionsenergi er skræmmende, men at gøre det tilsyneladende umulige muligt er, når vi er allerbedst."

Download Q.ai i dag for adgang til AI-drevne investeringsstrategier.