Калі ядзерны сінтэз выведзе з бізнесу нафту і газ.

Гэты калядны сезон - час падзякі і надзеі на значныя скачкі ў навуцы, якія робяцца:

Па-першае, Прынца Уільяма, заснавальніка Earthshots Prize, абвясціла ўзнагароды ў Бостане ў 2022 г. Была названа адна катэгорыя Адродзім нашы акіяны. Пераможцам стаў гурт наз Карэнныя жанчыны Вялікага Бар'ернага рыфа. Рыф быў атакаваны, і пераможцы адданыя яго абароне. Яны працуюць, каб абараніць пляжы і чарапах і захаваць марскую траву, якая ўлоўлівае ў дзесяць разоў больш CO2, чым лясы Амазонкі. Яны змагаюцца са старажытнымі ведамі абарыгенаў і выкарыстоўваюць сучасныя інструменты, такія як беспілотнікі, каб сачыць за зменамі ў каралах на рыфах, а таксама за ляснымі пажарамі на тэрыторыі краіны.

Па-другое, на працягу 20 гадоў Міністэрства энергетыкі ЗША фінансавала канцэпцыю і распрацоўку малога модульнага ядзернага рэактара (SMR) пад назвай NuScale Power Module. Больш бяспечныя, танныя, маштабуемыя і без вугляроду - гэта перавагі. Гэта адзіны SMR, які атрымаў адабрэнне Камісіі па ядзерным рэгуляванні (NRC). Модуль менш за 100 футаў у вышыню ўяўляе сабой цыліндр шырынёй 15 футаў, які знаходзіцца ў ванне з вадой ніжэй за ўзровень зямлі. Ён можа вырабляць 77 мегават электраэнергіі, якія забяспечваюць харчаванне 60,000 2029 дамоў. Мэта - пачаць працу ў Айдаха да XNUMX года.

Па-трэцяе, лячэбная ўстанова мае а прарыў у лячэнні некаторых відаў раку. Метад выводзіць Т-клеткі, якія з'яўляюцца часткай імуннай сістэмы, якая змагаецца з ракам, з арганізма, каб генетычна мадыфікаваць іх, выкарыстоўваючы тэхніку CRISPR, а затым зноў уводзіць іх у арганізм як «жывы прэпарат». Выкарыстоўваючы CRISPR, Т-клеткі можна дакладна наладзіць і зрабіць больш смяротнымі ў іх атацы на пэўныя ракавыя клеткі.

Гэтыя «гатовыя» Т-клеткі можна хутка вырабляць у вялікіх колькасцях з дапамогай CRISPR, а не чакаць тыдняў ці месяцаў раней. 12 снежня 2022 г. доктар МакГірк з Канзаскага ўніверсітэта абвясціў пра вынікі выпрабаванняў, якія былі надзіва добрымі і адкрылі новыя шляхі да лячэння раку: пухліны зменшыліся ў 67% з 32 пацыентаў з ракам лімфамы. У 40% пацыентаў дасягнута поўная рэмісія. Існуе вялікі энтузіязм адносна патэнцыялу гэтай методыкі ў лячэнні многіх іншых відаў раку.

Па-чацвёртае, гэта ашаламляльны прарыў у ядзерным сінтэзе.

Прарыў у ядзерным сінтэзе.

У мінулым стагоддзі, найвялікшым стагоддзі фізікі, адным з адкрыццяў было дзяленне ядра. Калі цяжкі атам, такі як плутоній, распадаецца на часткі, невялікая колькасць масы губляецца і зноў з'яўляецца ў выглядзе велізарнай колькасці энергіі - таму што E = mc^2, дзе c - гэта хуткасць святла і вельмі вялікі лік.

Пад пагрозай, што Германія распрацуе бомбу з ланцуговай рэакцыяй, заснаваную на гэтай рэакцыі, урад ЗША ўклаў велізарную колькасць сродкаў у стварэнне бомбы дзялення ў Лос-Аламосе, штат Нью-Мексіка, непадалёк ад месца, дзе я жыву. Ён быў выпрабаваны ў пустыні Уайт Сэндс на поўдзень ад Альбукерке і ў канчатковым выніку быў выкарыстаны для спынення вайны з Японіяй.

Камерцыйнае прымяненне хутка прывяло да стварэння сетачных ядзерных рэактараў у розных краінах. Некаторыя з іх былі паспяховымі - Францыя атрымлівае 70% сваёй электраэнергіі з 56 ядзерных рэактараў, а ЗША атрымліваюць каля 20% сваёй энергіі з 93 ядзерных рэактараў.

Але дасягнуць поспеху няпроста, калі адбываюцца жудасныя аварыі, такія як Чарнобыль, Расія, у 1986 годзе і Фукусіма, Японія, у 2011 годзе, і пастаянная занепакоенасць утылізацыяй ядзерных адходаў у ЗША.

Сястрынская ядзерная рэакцыя - гэта калі два ядра вадароду вымушаныя зліцца ў гелій, пераадольваючы сілы адштурхвання, і зноў вызваляецца велізарная колькасць энергіі. Гэта было асновай амерыканскіх выпрабаванняў вадароднай бомбы ў паўднёвай частцы Ціхага акіяна (атол Бікіні) у 1950-х гадах да дагавора аб забароне выпрабаванняў 1963 года.

З тых часоў на працягу дзесяцігоддзяў вяліся пошукі камерцыйнага прымянення ядзернага сінтэзу. Напрыклад, адна спроба заснавана ў Нацыянальнай лабараторыі Сандыя ў Альбукерке, дзе гарачая зараджаная плазма абмежавана электрычнымі палямі. Ідэя заключалася ў тым, каб абмежаваць, сціснуць і нагрэць плазму (энергія) да зліцця ядраў вадароду (энергія). Але паступлення энергіі заўсёды было больш, чым выдаткаў.

Яшчэ адно камерцыйнае прымяненне было ў Лівермарскай лабараторыі Лоўрэнса ў раёне заліва Сан-Францыска ў Каліфорніі. тут Было выкарыстана 192 лазера каб абмежаваць, сціснуць і нагрэць плазму шляхам выбуху гранул змешаных ізатопаў вадароду коштам 1 мільён долараў. Вынікі заўсёды былі аднолькавымі - да гэтага часу. Абвешчаны на тыдні, які скончыўся 16 снежня 2022 г., упершыню спажыванне энергіі (3.1 мегаджоўля) было больш, чым паступленне (2.1 мегаджоўля). Гэта сапраўдны прарыў. Дасягнутая тэмпература склала 3 мільёны градусаў Цэльсія.

Разглядаючы гэта ў перспектыве.

Па-першае, падача энергіі ў параўнанні з выдаткай занадта простая, таму што для актывацыі лазераў патрабуецца значна большая энергія: 400 мегаджоўляў. Глядзіце спасылку 1.

Па-другое, гісторыя поспеху датычылася толькі адной падзеі - аднаго тэрмаядзернага запальвання. Для таго, каб быць практычна практычным, спатрэбіцца шмат-шмат тэрмаядзерных працэсаў у хвіліну і спатрэбіцца лазер, які ў тысячы разоў больш магутны. Да таго ж кошт павінен быў бы быць у мільён разоў танней (спасылка 1). Адным словам, гэты адзіны поспех хоць і натхняе, але далёка не блізкі нават да практычнага прымянення.

Такім чынам, гэта нятанна і непрактычна, але яно будзе вырабляць энергію высокай інтэнсіўнасці і будзе без вугляроду.

Ядзерная энергія дзялення у мільён разоў больш магутны чым любая іншая крыніца энергіі на зямлі. І гэта важная прычына таго, што ў такія краіны, як Францыя і ЗША, былі зроблены інвестыцыі для будаўніцтва дзясяткаў атамных электрастанцый.

Ядзерны сінтэз стварае ў 3-4 разы больш энергіі, чым ядзерны сінтэз. Гэта адна частка мары. Яшчэ адна частка тэрмаядзернай мары заключаецца ў тым, што няма ядзерных адходаў, якія можна ўтылізаваць - адходаў, на распад якіх могуць спатрэбіцца сотні ці тысячы гадоў. Трэцяя частка заключаецца ў тым, што тэрмаядзерны ядзерны ядзер не з'яўляецца ланцуговай рэакцыяй, таму небяспека няўцямных ядзерных рэакцый і выбухаў адсутнічае.

Паколькі выпрацоўка электраэнергіі адказвае за каля траціны глабальных выкідаў парніковых газаў, апошняй часткай мары з'яўляюцца ўстаноўкі ядзернага сінтэзу, рассыпаныя па ўсёй краіне для забеспячэння высокаінтэнсіўнай электраэнергіі без вугляроду.

Але памятайце, што гэта толькі сон. Нягледзячы на ​​свае перавагі, бесвугляродны ядзерны сінтэз не спыніць нафтагазавую прамысловасць да 2050 года і, магчыма, нават не да 2100 года.

На вынас.

Чалавецтва паўтарыла сонечную крыніцу святла і цяпла. Пры тэмпературы каля 15 мільёнаў градусаў C газападобнае нутро сонца сціскаецца пад велізарным ціскам - гарбатная лыжка важыць 750 г або 1.65 фунта. Каб паўтарыць унутраныя ўмовы сонца ў лабараторыі і дасягнуць бясстратнасці (затраты энергіі больш, чым паступленне ) - гэта ўражвае дасягненне.

Але ядзерны сінтэз нават не блізкі да камерцыйнага прымянення.

Дык чаму мы трацім вялікія грошы на расследаванне? Таму што так робяць перадавыя краіны. Яны будуюць тэлескопы накшталт Джэймса Уэба і ўсталёўваюць іх на спадарожнікі для вывучэння Сусвету. Яны будуюць ракеты, каб адправіць мужчын і жанчын на Месяц. Яны будуюць магнітныя іпадромы, каб разагнаць пратоны да хуткасці святла, перш чым яны разбіваюцца і выяўляюць ва фрагментах няўлоўныя субатомныя часціцы, такія як базон Хігса.

Палітыка адыгрывае вялікую ролю ў вырашэнні пытання аб размеркаванні дзяржаўнай падтрымкі і фінансавання навукі. На шчасце, як паведамлялася вышэй, існуе шмат прыкладаў выкарыстання краінамі навукі для вырашэння надзённых праблем, якія прыносяць непасрэдную карысць чалавецтву.

Даведка 1: Jerusalem Demsas, Power of the Sun, The Atlantic Daily, 16 снежня 2022 г.