Naukowcom udało się trzykrotnie powtórzyć historyczny postęp syntezy jądrowej

(CNN) — Zespół naukowców z Kalifornii wystrzelił prawie 200 laserów w cylinder zawierający kapsułkę paliwową wielkości ziarnka pieprzu, co stanowi kolejny krok w poszukiwaniu energii termojądrowej, która, jeśli zostanie opanowana, mogłaby zapewnić światu niemal nieograniczone źródło czystej energii.

Pewnego grudniowego poranka ubiegłego roku naukowcom z National Ignition Facility w Lawrence Livermore National Laboratory w Kalifornii (odpowiednio NIF i LLNL) udało się po raz pierwszy na świecie wywołać reakcję syntezy jądrowej, która wyzwoliła więcej energii niż zużyła. Proces zwany „zapłonem”.

Według A raport Grudzień LLNL. Stanowi to kolejny ważny krok na drodze do tego, co pewnego dnia może stać się głównym rozwiązaniem światowego kryzysu klimatycznego, spowodowanego głównie spalaniem paliw kopalnych.

Przez dziesięciolecia naukowcy próbowali wykorzystać moc syntezy jądrowej do regeneracji energii słonecznej na Ziemi.

Po osiągnięciu w zeszłym roku historycznych zysków netto energii, kolejnym ważnym krokiem było udowodnienie, że proces ten można odtworzyć.

Powtarzalność pokazuje „solidność” procesu, którą można osiągnąć nawet w zmiennych warunkach, np. przy użyciu laserów lub granulek paliwa, mówi Brian Appleby, badacz w Centrum Studiów nad Fuzją Inercyjną w Imperial College w Londynie.

Każdy eksperyment daje także możliwość szczegółowego zbadania fizyki zapłonu, Appleby powiedział CNN. „Dostarcza to naukowcom cennych informacji, dzięki którym mogą stawić czoła kolejnemu wyzwaniu: jak zmaksymalizować ilość możliwej do uzyskania energii”.

W przeciwieństwie do rozszczepienia jądrowego, procesu stosowanego obecnie w elektrowniach jądrowych na całym świecie, który powstaje w wyniku rozszczepienia atomów, synteza jądrowa nie pozostawia po sobie długożyciowych odpadów radioaktywnych. W miarę jak kryzys klimatyczny nabiera tempa i rośnie pilna potrzeba odejścia od paliw kopalnych powodujących globalne ocieplenie, perspektywa obfitych źródeł czystej i bezpiecznej energii jest kusząca.

Fuzja jądrowa, reakcja napędzająca Słońce i inne gwiazdy, polega na łączeniu dwóch lub więcej atomów w celu utworzenia gęstszego atomu w procesie, który uwalnia ogromne ilości energii.

W NIF naukowcy wystrzeliwują zestaw prawie 200 laserów w stronę granulatu paliwa wodorowego znajdującego się w diamentowej kapsułce wielkości ziarenka pieprzu, która sama znajduje się w złotym cylindrze. Laser podgrzewa zewnętrzną powierzchnię cylindra, tworząc serię niezwykle szybkich eksplozji, które generują duże ilości energii zebranej w postaci ciepła.

Energii wyprodukowanej w grudniu 2022 r. było niewiele: do zasilenia reakcji potrzebne było około 2 megadżule, w wyniku czego wyemitowano łącznie 3,15 megadżuli, co wystarczyło do zagotowania około 10 kotłów wody. Ale to wystarczyło, aby zapłon się powiódł i udowodnił, że fuzja laserowa może generować energię.

Od tego czasu naukowcy robili to kilka razy. 30 lipca laser NIF wystrzelił w cel nieco ponad 2 megadżule, wytwarzając pociski moździerzowe. 3,88 megadżuli energiiJak wynika z raportu, jest to najwyższy wynik osiągnięty dotychczas. Dwie kolejne próby przeprowadzone w październiku również zapewniły zyski netto.

„Wyniki te wykazały zdolność NIF do wytwarzania energii termojądrowej na poziomie wielu megadżuli” – stwierdza raport.

Jednak zanim synteza jądrowa osiągnie poziom wymagany do zasilania sieci elektrycznych i systemów ciepłowniczych, pozostaje jeszcze długa droga. Teraz pozostaje tylko wykorzystać dotychczasowy postęp i zastanowić się, jak znacząco zwiększyć skalę projektów fuzji i znacząco obniżyć koszty.

Podczas szczytu klimatycznego COP28 w Dubaju wysłannik klimatyczny USA John Kerry uruchomił międzynarodowy plan zobowiązań obejmujący ponad 30 krajów, mający na celu promowanie syntezy jądrowej w celu pomocy w zażegnaniu kryzysu klimatycznego.

„Fuzja jądrowa może zrewolucjonizować nasz świat i zmienić wszystkie nasze wybory, zapewniając światu obfite, czystej energii bez szkodliwych emisji z tradycyjnych źródeł energii”. Kerry ogłosił Na spotkaniu klimatycznym

W grudniu ogłosił to Departament Energii USA Inwestycja warta 42 miliony dolarów W programie skupiającym wiele instytucji, w tym LLNL, w celu stworzenia „centrów” skupiających się na promowaniu włączenia społecznego.

„Wykorzystanie energii syntezy jądrowej to jedno z największych wyzwań naukowych i technologicznych XXI wieku” – powiedziała amerykańska sekretarz ds. energii Jennifer Granholm. „Jesteśmy teraz pewni, że energia termojądrowa stanie się rzeczywistością nie tylko możliwa, ale prawdopodobna”.

— Ella Nielsen i Renee Marsh wniosły wkład w powstanie tego raportu.