Наше общество сталкивается с серьезной задачей обеспечения устойчивых, безопасных и доступных средств производства энергии, пытаясь сократить выбросы углекислого газа до нуля примерно к 2050 году.
На сегодняшний день разработки в области термоядерной энергетики, которые потенциально отвечает всем этим требованиям, финансируется почти исключительно за счет государственного сектора. Однако кое-что меняется.
Согласно опросу Fusion, частные инвестиции в мировую термоядерную промышленность выросли более чем вдвое — с 2,1 млрд долларов США в 2021 году до 4,7 млрд долларов США в 2022 году. Industry Association.
Итак, чем вызвано это недавнее изменение? Есть много поводов для волнения.
Прежде чем мы приступим к изучению этого вопроса, давайте кратко рассмотрим, что такое термоядерная энергия.
Слияние работает так же, как наше Солнце, путем слияния двух атомов тяжелого водорода в условиях сильной жары и давления с высвобождением огромного количества энергии.
Это процесс, противоположный процессу деления, используемому на атомных электростанциях, при котором атомы расщепляются. чтобы высвободить большое количество энергии.
Поддержание ядерного синтеза в масштабе может создать безопасный, чистый, почти неиссякаемый источник энергии.
Наше Солнце поддерживает синтез в своей основе с помощью плазма заряженных частиц при температуре около 15 миллионов градусов по Цельсию. На Земле мы стремимся к сотням миллионов градусов по Цельсию, потому что у нас нет огромной массы Солнца, сжимающей для нас топливо.
Ученые и инженеры разработали несколько конструкций для как мы могли бы достичь этого, но большинство термоядерных реакторов используют сильные магнитные поля, чтобы «запирать» и удерживать горячую плазму.
Как правило, основная проблема, которую необходимо преодолеть на пути к коммерческой термоядерной энергетике, заключается в создании условий, которые может содержать интенсивно горящую плазму, необходимую для создания самоподдерживающейся термоядерной реакции, производящей больше энергии, чем было необходимо для ее запуска.
разработок термоядерного синтеза развивается с 1950-х гг. Большая часть этого была обусловлена государственным финансированием фундаментальной науки.
Сейчас все большее число частных термоядерных компаний по всему миру продвигаются вперед к коммерческой термоядерной энергии. Решающее значение для этого имело изменение отношения правительства.
Правительства США и Великобритании развивают партнерские отношения между государственным и частным секторами, чтобы дополнить свои программы стратегических исследований.
Например, Белый дом недавно объявила, что разработает «смелое десятилетнее видение коммерческой термоядерной энергии».
В Соединенном Королевстве правительство инвестировало средства в программу, направленную на подключение термоядерного генератора к национальной электросети.
Помимо государственно-частных ресурсов, технологии, которые нам нужны для термоядерных установок, развивались стремительно.
В 2021 году Ученые Массачусетского технологического института и Commonwealth Fusion Systems разработали рекордный магнит, который позволит им создать компактное термоядерное устройство под названием SPARC, «которое значительно меньше, дешевле и быстрее».
В последние годы , несколько термоядерных экспериментов также достигли важнейшей вехи поддержания температуры плазмы на уровне 100 миллионов градусов Цельсия или выше.
К ним относятся эксперимент EAST в Китае, флагманский эксперимент KSTAR в Корее и британская компания Tokamak Energy.
Эти невероятные подвиги демонстрируют беспрецедентную способность к воспроизведению условия, обнаруженные внутри нашего Солнца, и удерживают чрезвычайно горячую плазму в ловушке достаточно долго, чтобы стимулировать термоядерный синтез.
В феврале Объединенный Европейский Тор — самый мощный в мире действующий токамак — объявил о мировом рекордном удержании энергии.
p>
И следующий этап эксперимента по получению энергии синтеза для демонстрации чистого прироста мощности, ИТЭР, строится во Франции и уже завершен примерно на 80 процентов.
Магниты — не единственный путь к синтезу, либо. В ноябре 2021 года Национальная установка зажигания в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии совершила исторический шаг вперед в области термоядерного синтеза с инерционным удержанием.
Сфокусировав почти 200 мощных лазеров, чтобы ограничить и сжать цель размером с ластик карандаша. , они создали небольшую «горячую точку» термоядерного синтеза, генерирующую энергию термоядерного синтеза в течение короткого периода времени.
В Австралии компания под названием HB11 разрабатывает технологию протонно-борного синтеза с помощью комбинации мощных лазеров и магнитных полей. областях.
Очень важно, чтобы инвестиции в синтез не осуществлялись за счет других форм возобновляемой энергии и отказа от ископаемого топлива.
Мы можем позволить себе расширять внедрение существующих технологий возобновляемой энергии, таких как солнечная, ветровая и гидронасосная, а также разрабатывать решения следующего поколения для производства электроэнергии.
Эта точная стратегия была недавно намечена. Соединенными Штатами в их Net-Zero Game Chan Инициатива Герса. В этом плане инвестиции ресурсов будут направлены на разработку пути к быстрой декарбонизации параллельно с коммерческим развитием термоядерного синтеза.
История показывает нам, что невероятный научный и инженерный прогресс возможен, когда мы работаем вместе с правильными ресурсы — быстрая разработка вакцин против COVID-19 — лишь один из недавних примеров.
Очевидно, что многие ученые, инженеры, а теперь и правительства и частные инвесторы (и даже модельеры) решили, что термоядерная энергия — это решение стоит преследовать, а не несбыточная мечта. Прямо сейчас это лучший шанс сделать термоядерную энергию жизнеспособной реальностью.
Натан Гарланд, преподаватель прикладной математики и физики, Университет Гриффита, и Мэтью Хоул, старший научный сотрудник, Институт математических наук, Австралийский национальный университет
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.
Математика, которую Альберт Эйнштейн разработал для описания гравитационного механизма физической Вселенной в начале 20 века,…
В последние годы астрономы разработали методы измерения содержания металлов в звездах с чрезвычайной точностью. Обладая…
Какими бы эффективными ни были электронные системы хранения данных, они не имеют ничего общего с…
В 1896 году немецкий химик Эмиль Фишер заметил нечто очень странное в молекуле под названием…
Если вам посчастливилось наблюдать полное затмение, вы наверняка помните ореол яркого света вокруг Луны во…
В ранней Вселенной, задолго до того, как они успели вырасти, астрономы обнаружили то, что они…