Цэвэр, хязгааргүй эрчим хүчний ирээдүй

Түлхүүрийг авах

• Арванхоёрдугаар сарын 5-нд Калифорни дахь Үндэсний гал асаах байгууламжийн эрдэмтэд цөмийн хайлалтын урвалаас гаргаж авсан эрчим хүчнээс илүү их энерги гаргаж авсан байна.
• Туршилтын үр дүн нь дэлхий дээрх нарны хүчийг нээх зуун жилийн эрэл хайгуулд цөмийн энергийн асар том нээлт юм.
• Илүү их судалгаа, санхүүгийн хөрөнгө оруулалт хийснээр бид 100 жилийн дотор XNUMX% цэвэр, хязгааргүй эрчим хүч үйлдвэрлэж чадна гэж судлаачид үзэж байна.

"5 оны 2022-р сарын XNUMX-ны Даваа гараг шинжлэх ухаанд чухал өдөр байлаа."

13-р сарын XNUMX-нд болсон хэвлэлийн бага хурал дээр Цөмийн аюулгүй байдлын үндэсний газрын (NNSA) дэд нарийн бичгийн дарга Жилл Хруби ийм дутуу мэдэгдлийг хийсэн байна.

Сэдэв: Калифорни дахь Лоуренс Ливерморын үндэсний лабораторийн (LLNL) Үндэсний гал асаах байгууламжид (NIF) цөмийн энергийн нээлт.

Цагаан ордны Шинжлэх ухаан, технологийн бодлогын газрын дарга, доктор Арата Прабхакар энэхүү амжилтыг "шинжлэх ухааны чухал үе шат" бөгөөд "итгэл үнэмшилгүй инженерийн гайхамшиг" гэж зарлав.

"Судалгааг ахиулах, нарийн төвөгтэй инженерийн системийг бий болгох, хоёр тал бие биенээсээ суралцах хоёрдмол байдал нь бид үнэхээр том, хэцүү зүйлийг ингэж хийдэг бөгөөд энэ бол зүгээр л сайхан жишээ юм" гэж тэр нэмж хэлэв.

Холимог урвалын цэвэр энергийн ашиг нь хүн төрөлхтний түүхэн дэх анхны тохиолдол юм. Илүү их судалгаа хийх явцад (а маш их Технологийг хуулбарлах, өргөжүүлэх, илүү үр ашигтай болгохын тулд илүү их судалгаа хийх шаардлагатай байгаа нь цэвэр эрчим хүчний зам дахь чухал алхам юм.

Хөрөнгө оруулагчдын хувьд энэ нь түүж авахад бэлэн болсон олон арван жилийн боломжуудыг илэрхийлдэг.

Цөмийн нэгдэл гэж юу вэ?

Цөмийн нэгдэл нь атомуудыг нэг том атом болгон нэгтгэдэг. Энэ үйл явц нь асар их хэмжээний энерги үүсгэдэг бөгөөд бидний нарыг хөдөлгөдөг гол урвал юм.

Цөмийн нэгдэл нь цөмийн задралаас ялгаатай бөгөөд атомын цахилгаан станцад ашигладаг процесс юм. Явах процесс нь атомыг нэгтгэхээсээ илүүтэйгээр хуваагдаж, аюултай цацраг идэвхт хаягдлыг үүсгэдэг.

Үүний эсрэгээр цөмийн нэгдэл нь илүү үр ашигтай, бараг ямар ч хог хаягдал үүсгэдэггүй бөгөөд газарт булагдсан цацраг идэвхт бодисоос илүүтэйгээр далайн усанд бэлэн устөрөгчийн атомуудыг гадагшлуулдаг. Энэ нь байшингуудаас эхлээд үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүд хүртэл бүх зүйлийг эрчим хүчээр хангахад хамгийн тохиромжтой нэр дэвшигч болгодог.

Зууны өмнө хайлуулах бодис нээгдсэнээс хойш эрдэмтэд лабораторид механикийн түгжээг тайлж, хуулбарлахаар уралдсан. Гэвч гал асаах гэж нэрлэгддэг процессыг гаргаж авахаас бага эрчим хүч шаарддаг хайлуулах урвалыг явуулах нь эрдэмтдийн анхаарлыг татсангүй ...

Одоог хүртэл.

Товчхондоо цөмийн энергийн нээлт

Арванхоёрдугаар сард цөмийн энергийн нээлт нь "термоядролын инерцийн хайлуулах" процессыг ашигладаг Үндэсний гал асаах байгууламжид болсон.

Үндсэндээ 3.5 тэрбум долларын өртөгтэй лазерын цогцолбор нь жижигхэн капсул дээр 192 лазер бууддаг. Капсул нь устөрөгчийн хоёр изотопыг агуулдаг бөгөөд эрчим хүчээр бөмбөгдөхөд бараг тэр даруй ууршдаг. Хайлуулах процесс нь асар их хэмжээний энерги ялгаруулдаг.

Өмнө нь лазерын оролт нь хайлуулах урвалын энергийн гаралтаас хамаагүй давсан. Гэвч арванхоёрдугаар сарын 5-нд судлаачид шинэ зүйл туршиж үзсэн.

Тэдний хэрэглэж байсан капсулыг тойрсон бүрхүүл нь өмнөх туршилтуудыг бодвол илүү зузаан байсан бөгөөд жижиг дутагдал нь туршилтанд бага нөлөөлсөн гэсэн үг юм. Энэхүү энгийн бөгөөд дахин давтагдах боломжтой өөрчлөлт нь гайхалтай зүйл тохиолдох боломжийг олгосон.

Мягмар гарагт болсон хэвлэлийн бага хурал дээр NNSA-ийн Батлан ​​хамгаалахын хөтөлбөр хариуцсан орлогч захирал, доктор Марвин Адамс энэ үйл явцыг тайлбарлав. Энэ үйл явц нь жижиг капсул агуулсан бөмбөрцөг цилиндрээс эхэлсэн гэж тэр тэмдэглэв.

"Цилиндрийн хоёр үзүүрээс 192 лазер туяа орж ирээд дотор талын ханыг оносон" гэж тэр хэлэв. Бөмбөрцөг хэлбэрийн капсулыг хананаас авсан рентген туяа. Капсул дахь хайлуулах түлш шахагдаж, хайлуулах урвал эхэлсэн. Энэ бүхэн өмнө нь 100 удаа тохиолдож байсан. Гэвч өнгөрсөн долоо хоногт тэд анх удаа хайлуулах түлшийг хангалттай халуун, хангалттай нягт, дугуй хэлбэртэй байлгахын тулд гал авалцахуйцаар энэ туршилтыг зохион бүтээжээ. Мөн энэ нь лазерын хуримтлуулсан энергиээс илүү их энерги үйлдвэрлэсэн. Ойролцоогоор 2 мегажоул, ойролцоогоор 3 мегажоул. 1.5-ын ашиг."

Энэхүү нээлтийн ач холбогдол

1.5-ын өсөлт нь бага сонсогдож байгаа бөгөөд эрчим хүчний хувьд энэ нь тийм юм. Гэхдээ хариу үйлдэл үзүүлэх хэмжээ нь чухал биш - энэ нь болсон явдал юм бүх.

Арванхоёрдугаар сарын 5-ны цөмийн хайгуулын нээлт нь олон зуун жилийн судалгаа, санхүүжилт, бүтэлгүйтлийн оргил үе байлаа. Өнөөдрийн болон арилжааны боломжийн хооронд олон алхам байдаг ч энэ алхамгүйгээр эрчим хүчний эх үүсвэр болох нэгдэл нь шинжлэх ухааны уран зөгнөлтөөс өөр зүйл биш байв. Өнөөдөр энэ бол бодит байдал юм.

Мөн хайлуулах хүнд ирээдүйн урт хугацааны боломж нь ердөө л гайхалтай юм. Нүүрс болон чулуужсан түлшнээс ялгаатай нь хайлуулах урвал нь CO2 ялгаруулалт эсвэл бусад дагалдах бүтээгдэхүүн үүсгэдэггүй. Мөн энэ нь орчлон ертөнцийн хамгийн элбэг элемент болох устөрөгч дээр ажилладаг тул үйлдвэрлэлийн хүчин чадлаараа бараг хязгааргүй юм.

Ийм их эрчим хүчээр бид утааны ул мөрийг бууруулаад зогсохгүй, бид үүнийг буцаах боломжтой.

Хязгааргүй эрчим хүч нь уур амьсгалын өөрчлөлтийн шийдлээс эхлээд илүү сайн зөөврийн компьютер хүртэл бүх төрлийн технологийг илүү хурдан, хямд, цэвэрхэн хөгжүүлэх боломжтой болгоно.

Fusion эрчим хүч нь эрчим хүчний уналт, цахилгаан ус цэвэрлэх байгууламжийг арилгаж, хог хаягдлыг дахин боловсруулж, устгах илүү сайн арга замыг олоход тусална.

Шинэ технологиуд нь агаар мандлаас СО2-ыг их хэмжээгээр гаргаж, уур амьсгалын өөрчлөлтийг бууруулж, бохирдлоос үүдэлтэй хүний ​​амь насыг бууруулах боломжтой.

Батерейны технологи хөгжих боломжтой бөгөөд энэ нь гэр орон, тээврийн хэрэгсэл болон бусад зүйлд цэвэр эрчим хүч үйлдвэрлэх, хадгалах боломжийг олгох болно.

Асар том, урт хугацааны хэмжээнд нэгдэх эрчим хүч нь хүн төрөлхтний ялгарлыг арилгаж, илүү цэвэр, илүү ногоон, эрүүл гаригийг бий болгох, тэр байтугай бүх хүн төрөлхтний амьдралыг дээшлүүлэх боломжийг олгоно.

Хэрэв энэ нь жаахан идеалист санагдаж байвал та буруугүй. Гэхдээ дахин 50 жилийн өмнө хайлуулах энергийн хэтийн төлөв идеалист байсан. Энэ сард эрдэмтэд нэгдэх боломжтой гэдгийг баталсан. Бусад урт хугацааны үр өгөөж нь яагаад биелж чадахгүй байна вэ?

Энэ нь хөрөнгө оруулагчдын хувьд юу гэсэн үг вэ?

Гэхдээ нэгдэх ирээдүй бодит болохоос өмнө эрчим хүчний орон зайд илүү их судалгаа, инновац шаардлагатай байдаг.

Цаг хугацаа, технологи чухал

Цөмийн энергийн нээлтийг эрчимжүүлсэн лазерын массив нь 40 жилийн түүхтэй технологи дээр суурилдаг болохыг хэвлэлийн бага хурлын үеэр мэдэгдэв. Орчин үеийн лазерууд илүү хүчирхэг төдийгүй илүү үр дүнтэй байдаг нь хайлуулах эрчим хүчний илүү их ашиг нь булангийн ойролцоо байгаа гэсэн үг юм.

LLNL-ийн захирал доктор Ким Будил сэтгүүлчид болон хөрөнгө оруулагчдад нэгдэх дөрвөн долоо хоног, бүр дөрвөн жилийн хугацаа ч биш гэдгийг сануулахын тулд болгоомжтой байсан. Процесс нь цаг хугацаа шаардах болно.

"Зөвхөн шинжлэх ухаанд төдийгүй технологид маш чухал саад бэрхшээл тулгардаг" гэж тэр хэлэв. "Энэ бол нэг удаа шатдаг капсул бөгөөд арилжааны нэгдлийн энергийг олж авахын тулд та олон зүйлийг хийх хэрэгтэй. Та минут тутамд олон тооны хайлуулж асаах үйл явдлуудыг бий болгох чадвартай байх ёстой бөгөөд үүнийг идэвхжүүлэхийн тулд та хүчирхэг жолоочийн системтэй байх ёстой."

Гэсэн хэдий ч тэрээр хайлуулах замаар ажилладаг ирээдүйг төсөөлж байгаагаас илүү өөдрөг үзэлтэй байна.

"[Энэ нь] магадгүй тав арван жилийн дараа биш байх, бид үүнийг хэлдэг байсан" гэж тэр нэмж хэлэв. “Миний бодлоор энэ нь эхний эгнээнд шилжиж байна. Хэдэн арван жилийн судалгаа, хөрөнгө оруулалт биднийг цахилгаан станц барих нөхцөл байдалд оруулж чадна."

Санхүүгийн хөрөнгө оруулалт нь илүү хурдан арилжаалагдах боломжтой

Цөмийн энергийн нээлтийг бодит болгохын тулд LLNL нь улсын буцалтгүй тусламж, санхүүжилтэд голчлон найдаж байв. Харин АНУ-ын Эрчим хүчний нарийн бичгийн дарга Женнифер Гранхолм нэгдэхийн тулд хувийн болон төрийн судалгаа шаардлагатай гэж үзэж байна.

"Хувийн санхүүжилтийн нийгэмлэгийн дунд асар их сонирхол байгааг бид мэднэ ... бид үүнийг дэмжиж байна" гэж тэр мягмар гарагт болсон хэвлэлийн бага хурал дээр хэлэв. "Энэ нь үүнийг хийж болно гэдгийг харуулж байна. Та тэнд хүрч чадах уу?" Гэсэн асуулт үргэлж байсаар ирсэн.

"Энэ босгыг давсан нь [эрдэмтэд] илүү сайн лазер, илүү үр дүнтэй лазер, илүү сайн хамгаалалттай капсулууд дээр ажиллаж эхлэх боломжийг олгодог. Эдгээр нь үүнийг модульчлуулж, арилжааны хэмжээнд хүргэхэд шаардлагатай зүйлүүд юм."

Аз болоход хувийн хэвшлийнхэн хөл дээрээ босч байна. Ким Будил хэлэхдээ, олон хувийн компаниуд үеэл болох соронзон хайлмалтай зэрэгцэн инерцийн хайлуулах үйлдвэрлэлийг судалж байна. (Соронзон хайлуулах нь токамак буюу пончик хэлбэртэй төхөөрөмж бөгөөд плазмыг тодорхой хэлбэрт оруулахын тулд хүчтэй соронз ашигладаг.)

Соронзон хайлмал нь "урд нь бага зэрэг" байх ба энэ сарын гал асаах ололт хоёрын хооронд бидний одоогийн технологийн "хангамжийн багц" байх нь үнэхээр сайхан газар гэж Будил үзэж байна.

Тэрээр "Эдгээр нийгэмлэгүүд бие биенээ тэжээх болно, бид суралцаж, бид энэ салбарыг үргэлжлүүлэн ахиулж, хайлуулах цахилгаан станц руу хүрэх замаас гадна хоёр талбараас олон технологи гарч ирэх болно."

Цөмийн хайгуулын нээлтийг капиталжуулах

Хэвлэлийн бага хурлын үеэр Арата Прабхакар үзэгчидтэй нэгэн хором сэтгэгдлээ хуваалцлаа.

"Би бас мэдэхээс хийж бүтээх хүртэлх зам хэр удаан үргэлжлэхийг бодож байсан" гэж тэр хэлэв. “Учир нь бид энэ нь нэгдэл (оддыг тэжээдэг) гэдгийг ойлгосноос хойш нэг зуун жил болж байна. Тэр зуунд маш олон янзын ахиц дэвшил гарсан бөгөөд эцэст нь бид энэхүү хайлуулах үйл ажиллагааг лабораторид ийм хяналттай аргаар хуулбарлах боломжтой болсон."

Цаг хугацаа бол хэдэн арван жилийн цар хүрээтэй ч гэсэн хөрөнгө оруулагчдын сайн мэддэг ойлголт юм. Мөнгө олох, хөрөнгө оруулалт хийх, эдгээр хөрөнгө оруулалтын үр дүнг харахад цаг хугацаа хэрэгтэй.

Хэрэв цөмийн хайлалтыг арилжааны хэмжээнд авчирч чадвал энэ нь хүн төрөлхтний хувьд хязгааргүй эрчим хүчийг илэрхийлдэг бөгөөд гацсан хөрөнгө оруулагчдад асар их орлого олох боломж юм.

Q.ai танд ирээдүйд хөрөнгө оруулалт хийх, орлого олох боломж олгохоор энд байна.

Манай хамт Цэвэр технологийн иж бүрдэл, манай хиймэл оюун ухаан нь хамгийн шилдэг ногоон эрчим хүчний инновацуудыг нэгтгэдэг. Энэхүү иж бүрдэлд хөрөнгө оруулах нь илүү сайн ирээдүйг бий болгоход мөнгөө зарцуулах хурдан бөгөөд хялбар арга бөгөөд энэ явцад тодорхой хэмжээний ашиг олно гэж найдаж байна.

Энэ нь хялбар, ухаалаг, ногоон болгосон хөрөнгө оруулалт юм.

LLNL-ийн захирал Ким Будилийн мягмар гарагт хэлэхдээ, "Гүйлтийн энергид хүрэх зам дахь шинжлэх ухаан, технологийн сорилтууд нь аймшигтай боловч боломжгүй мэт санагдах зүйлсийг бид хамгийн сайнаараа хийх боломжтой болгодог."

Өнөөдөр Q.ai татаж аваарай хиймэл оюун ухаанаар ажилладаг хөрөнгө оруулалтын стратегид нэвтрэх.