Цөмийн хайлуулалт газрын тос, хийг хэзээ бизнесээс гаргах вэ?

Энэ Христийн Мэндэлсний Баярын улирал бол шинжлэх ухаанд үсрэлт хийх талархал, найдварын үе юм.

Нэгдүгээрт, Earthshots шагналыг үүсгэн байгуулсан хунтайж Уильям, 2022 онд Бостонд шагналаа зарлалаа. Нэг ангиллыг нэрлэсэн Манай далайг сэргээе. Ялагч нь нэртэй бүлэг байв Их барьер хадны уугуул эмэгтэйчүүд. Риф довтолгоонд өртөж, ялагчид түүнийг хамгаалах үүрэгтэй. Тэд наран шарлагын газар, яст мэлхийг хамгаалах, Амазоны ойгоос арав дахин их CO2 агуулдаг далайн өвсийг хадгалахын тулд ажилладаг. Тэд эртний уугуул иргэдийн мэдлэгтэй тулалдаж, дрон гэх мэт орчин үеийн багаж хэрэгслээр хадны шүрэн болон дотоод ойн түймрийн өөрчлөлтийг ажигладаг.

Хоёрдугаарт, АНУ-ын Эрчим хүчний яам 20 жилийн турш NuScale Power Module хэмээх жижиг модуль цөмийн реакторын (SMR) концепц, хөгжлийг санхүүжүүлсэн. Аюулгүй, хямд, өргөтгөх боломжтой, нүүрстөрөгчгүй байх нь давуу тал юм. Энэ нь Цөмийн зохицуулах хорооноос (NRC) зураг төслийн зөвшөөрөл авсан цорын ганц SMR юм. 100 футаас бага өндөртэй модуль нь газрын түвшнээс доош усан ваннд суудаг 15 фут өргөн цилиндр юм. Энэ нь 77 байшинг тэжээх чадалтай 60,000 мегаватт цахилгаан үйлдвэрлэх хүчин чадалтай. Зорилго нь 2029 он гэхэд Айдахо мужид ажиллаж эхлэх явдал юм.

Гуравдугаарт, эмнэлгийн байгууллага нь зарим төрлийн хорт хавдрыг эмчлэх ололт амжилт. Энэ арга нь хорт хавдартай тэмцдэг дархлааны тогтолцооны нэг хэсэг болох Т-эсийг CRISPR техникийг ашиглан генийн өөрчлөлтийг хийхийн тулд биеэс гаргаж аваад дараа нь “амьд эм” болгон биед дахин тарьдаг. CRISPR-ийг ашигласнаар Т эсүүдийг нарийн тохируулж, хорт хавдрын тодорхой эсүүд рүү довтлоход илүү аюултай болгодог.

Эдгээр "бэлэн" Т эсүүдийг долоо хоног эсвэл хэдэн сар хүлээхээс илүүтэйгээр CRISPR ашиглан маш хурдан үйлдвэрлэх боломжтой. 12 оны 2022-р сарын 67-нд Канзасын Их Сургуулийн доктор МакГуирк туршилтын үр дүнг зарлаж, гайхалтай сайн байсан бөгөөд хорт хавдрыг эмчлэх шинэ үүд хаалгыг нээсэн: лимфомын хорт хавдартай 32 өвчтөний 40% нь хавдар багассан байна. Өвчтөнүүдийн XNUMX% нь бүрэн ангижрах боломжтой болсон. Энэ техник нь бусад олон хорт хавдрыг эмчлэх боломжийг маш их хүсч байна.

Дөрөвдүгээрт цөмийн нэгдлийн ололт амжилт нь үнэхээр гайхалтай юм.

Цөмийн нэгдлийн нээлт.

Физикийн хамгийн агуу зуун болох өнгөрсөн зуунд нээлтүүдийн нэг нь цөмийн хуваагдал байв. Плутони зэрэг хүнд атом задрахад багахан хэмжээний масс алдагдаж, асар их энерги болон дахин гарч ирдэг - учир нь E = mc^2, энд c нь гэрлийн хурд бөгөөд маш их тоо юм.

Энэ хариу үйлдэл дээр үндэслэн Герман гинжин урвалын бөмбөг бүтээнэ гэж заналхийлсэний дагуу АНУ-ын засгийн газар миний амьдардаг газраас холгүй орших Нью Мексико мужийн Лос-Аламос хотод задрах бөмбөг барихад асар их хөрөнгө зарцуулсан. Үүнийг Альбукеркегийн өмнөд хэсэгт байрлах Цагаан элсэн цөлд туршсан бөгөөд эцэст нь Японтой хийсэн дайныг дуусгахад ашигласан.

Арилжааны хэрэглээ нь янз бүрийн улс орнуудад сүлжээний хэмжээтэй цөмийн реакторуудад хурдан хүргэсэн. Зарим нь амжилттай болсон - Франц цахилгаан эрчим хүчнийхээ 70 хувийг 56 цөмийн реактороос авдаг бол АНУ эрчим хүчнийхээ 20 орчим хувийг 93 цөмийн реактороос авдаг.

Гэвч 1986 онд ОХУ-ын Чернобыль, 2011 онд Японы Фукушима зэрэг аймшигт осол гарч, АНУ-д цөмийн хаягдал булшлах талаар байнга санаа зовж байгаа нь амжилтанд хүрэхэд эвгүй байдаг.

Эгч цөмийн урвал гэдэг нь хоёр устөрөгчийн цөм нь түлхэлтийн хүчийг даван туулж гелийд нийлж, дахин асар их хэмжээний энерги ялгарахыг хэлнэ. Энэ нь 1950 онд туршилтыг хориглох гэрээ байгуулахаас өмнө 1963-иад онд Номхон далайн өмнөд хэсэгт (Бикини атолл) АНУ-ын устөрөгчийн бөмбөг туршилтын үндэс суурь болсон юм.

Түүнээс хойш хэдэн арван жилийн турш цөмийн хайлалтыг арилжааны зорилгоор ашиглахыг эрэлхийлсээр ирсэн. Жишээлбэл, халуун цэнэглэгдсэн плазмыг цахилгаан талбараар хязгаарладаг Альбукерке дахь Сандиа үндэсний лабораторид нэг оролдлого хийдэг. Уг санаа нь устөрөгчийн цөмүүд нэгдэх хүртэл (энергийг гадагшлуулах) плазмыг (энергийг оруулах) хязгаарлаж, шахаж, халаах явдал байв. Гэвч эрчим хүчний оролт нь эрчим хүчний зарцуулалтаас үргэлж их байсан.

Өөр нэг арилжааны хэрэглээ нь Калифорниа мужийн Сан Францискогийн булан дахь Лоуренс Ливерморын лабораторид байсан. Энд 192 лазер ашигласан 1 сая долларын өртөгтэй холимог устөрөгчийн изотопын үрэл тэслэх замаар плазмыг хязгаарлах, шахах, халаах. Үр дүн нь үргэлж ижил байсан - өнөөг хүртэл. 16 оны 2022-р сарын 3.1-ны өдөр дуусч байгаа долоо хоногт зарласан эрчим хүчний зарцуулалт (2.1 мегажоул) нь анх удаа эрчим хүчний зарцуулалтаас (3 мегажоул) илүү байсан. Энэ бол жинхэнэ нээлт юм. Хүрсэн температур XNUMX сая хэм байв.

Үүнийг хэтийн төлөвт оруулах.

Нэгдүгээрт, энергийг оруулах, эрчим хүч гаргах нь хэтэрхий энгийн, учир нь лазерыг асаахад 400 мегажоуль илүү их эрчим хүч шаардагдана. 1-р лавлагааг үзнэ үү.

Хоёрдугаарт, амжилтын түүх нь зөвхөн нэг үйл явдлын тухай байсан - нэг гал асаах. Хаана ч практикт ойрхон байхын тулд нэг минутанд олон тооны хайлуулах үйл явдлууд шаардлагатай бөгөөд мянга дахин илүү хүчтэй лазер хэрэгтэй болно. Үүнээс гадна зардал нь сая дахин хямд байх ёстой (Ref 1). Нэг үгээр хэлбэл, энэ амжилт хэдийгээр урам зориг өгсөн ч практик хэрэглээг төсөөлөхөд тийм ч ойр биш юм.

Тиймээс энэ нь хямд, практик биш боловч өндөр эрчимтэй энерги гаргаж, нүүрстөрөгчгүй байх болно.

Цөмийн задралын энерги нь сая дахин илүү хүчтэй Дэлхий дээрх бусад эрчим хүчний эх үүсвэрээс илүү. Энэ нь Франц, АНУ зэрэг орнуудад олон арван атомын цахилгаан станц барих хөрөнгө оруулалт хийсэн том шалтгаан юм.

Цөмийн нэгдэл нь цөмийн задралаас 3-4 дахин их энерги үүсгэдэг. Энэ бол мөрөөдлийн нэг хэсэг юм. Цөмийг нэгтгэх мөрөөдлийн бас нэг хэсэг бол устгаж хаях цөмийн хаягдал бүтээгдэхүүн байхгүй буюу задрахад хэдэн зуун, мянган жил шаардагдах хаягдал бүтээгдэхүүн байхгүй. Гурав дахь хэсэг нь нэгдэх нь гинжин урвал биш тул цөмийн урвал, дэлбэрэлт үүсэх аюул огт байхгүй.

Цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх нь дэлхийн хүлэмжийн хийн ялгаруулалтын гуравны нэгийг хариуцдаг тул мөрөөдлийн эцсийн хэсэг нь өндөр эрчимтэй нүүрстөрөгчгүй цахилгаан эрчим хүчээр хангах зорилгоор улс даяар цацагдсан цөмийн хайлуулах үйлдвэрүүд юм.

Гэхдээ энэ бол зүгээр л мөрөөдөл гэдгийг санаарай. Хэдийгээр давуу талтай ч нүүрстөрөгчгүй цөмийн хайлуулалт нь газрын тос, байгалийн хийн салбарыг 2050 он гэхэд, магадгүй 2100 он гэхэд ч зогсоохгүй.

Хоолны газар.

Хүн төрөлхтөн нарны гэрэл, дулааны эх үүсвэрийг хуулбарласан. Ойролцоогоор 15 сая градусын температурт нарны доторх хийн хэсэг нь асар их даралтын дор шахагддаг - нэг халбага нь 750 грамм буюу 1.65 фунт жинтэй. Нарны дотоод нөхцөлийг лабораторид давтаж, эвдрэлд хүрэхийн тулд (энерги нь дотогшоо орохоос илүү эрчим хүч гаргадаг) ) бол гайхалтай амжилт юм.

Гэхдээ цөмийн нэгдэл нь арилжааны хэрэглээг төсөөлөхөд тийм ч ойрхон биш юм.

Тэгвэл бид яагаад үүнийг шалгахад их мөнгө зарцуулаад байгаа юм бэ? Учир нь өндөр хөгжилтэй орнууд ийм зүйл хийдэг. Тэд Жеймс Уэбб шиг дуран бүтээж, орчлон ертөнцийг судлах хиймэл дагуулууд дээр суулгадаг. Тэд эрэгтэй, эмэгтэй хүмүүсийг саран дээр байрлуулахын тулд пуужин бүтээдэг. Тэд протоныг сүйрэхээс нь өмнө гэрлийн хурдаар хурдасгахын тулд соронзон уралдааны зам барьж, Хиггсийн бозон гэх мэт үл ойлгогдох атомын субатын хэсгүүдийг илрүүлдэг.

Шинжлэх ухааны салбарт төрөөс үзүүлж буй дэмжлэг, санхүүжилтийг хаана хуваарилахыг шийдэхэд улс төр ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Аз болоход, дээр дурьдсанчлан, улс орнууд хүн төрөлхтөнд шууд тустай тулгамдсан асуудлыг шинжлэх ухааныг ашиглан шийдвэрлэж байгаа олон жишээ бий.

Лавлагаа 1: Иерусалим Демсас, Нарны хүч, The Atlantic Daily, 16 оны 2022-р сарын XNUMX.