העתיד של אנרגיה נקייה ובלתי מוגבלת

טעימות מפתח

• ב-5 בדצמבר, מדענים אמריקאים במתקן ההצתה הלאומי בקליפורניה הפיקו יותר אנרגיה מתגובת היתוך גרעיני ממה שהם הכניסו.
• תוצאת הניסוי היא פריצת דרך מסיבית של אנרגיה גרעינית במסע בן מאה שנים כדי לפתוח את כוחה של השמש על פני כדור הארץ
• עם יותר מחקר והשקעה כספית, החוקרים מאמינים שאנו בטווח של ארבעה עשורים מהפקת 100% אנרגיה נקייה ובלתי מוגבלת

"יום שני, 5 בדצמבר 2022 היה יום חשוב במדע."

האנדרסטייטמנט הזה נמסר על ידי ג'יל הרובי, תת-מזכירת המינהל הלאומי לביטחון גרעיני (NNSA), במסיבת עיתונאים ב-13 בדצמבר.

הנושא: פריצת דרך לאנרגיה גרעינית במתקן ההצתה הלאומי (NIF) של המעבדה הלאומית לורנס ליברמור (LLNL) בקליפורניה.

מנהל המשרד למדיניות מדע וטכנולוגיה בבית הלבן, ד"ר ארטה פרבהקאר, בישר את ההישג כ"ציון דרך מדעי" וכ"פלא הנדסי מעבר לאמונה".

"הדואליות הזו של קידום המחקר, בניית המערכות ההנדסיות המורכבות, שני הצדדים לומדים אחד מהשני, כך אנחנו עושים דברים גדולים וקשים, וזו רק דוגמה יפה", הוסיפה.

רווח האנרגיה הנקי מתגובת ההיתוך הוא הראשון בהיסטוריה האנושית. בעוד מחקר נוסף (א מגרש מחקר נוסף) נדרש כדי להפוך את הטכנולוגיה לשכפולה, ניתנת להרחבה ויעילה יותר, זהו צעד חיוני בדרך לאנרגיה נקייה.

ולמשקיעים, זה מייצג עשרות שנים של הזדמנויות בשלות למריטה.

מהו היתוך גרעיני?

היתוך גרעיני כולל שילוב אטומים לאטום יחיד וגדול יותר. התהליך מייצר כמויות אדירות של אנרגיה, והוא תגובת הליבה שמניעה את השמש שלנו.

היתוך גרעיני שונה מביקוע גרעיני, התהליך המשמש בתחנות כוח גרעיניות. הביקוע מפצל אטומים, במקום משלב אותם, יוצר פסולת רדיואקטיבית מסוכנת בתהליך.

לעומת זאת, היתוך גרעיני יעיל הרבה יותר, כמעט ואינו מייצר פסולת, ומבריח אטומי מימן הזמינים במי ים, במקום חומרים רדיואקטיביים הקבורים באדמה. זה הופך אותו למועמד האידיאלי להפעלת כל דבר, החל מבתים ועד מפעלי ייצור...אם ניתן היה להגדיל אותו.

מאז התגלה היתוך לפני מאה שנה, מדענים מיהרו לפתוח ולשכפל את המכניקה במעבדה. אבל הפעלת תגובת היתוך שדורשת פחות אנרגיה ממה שהיא מוציאה, תהליך שנקרא הצתה, חמק מהמדענים...

עד עכשיו.

פריצת הדרך של האנרגיה הגרעינית בקצרה

פריצת הדרך לאנרגיה גרעינית של דצמבר התרחשה במתקן ההצתה הלאומי, המשתמש בתהליך שנקרא "היתוך אינרציאלי תרמי גרעיני".

בעיקרו של דבר, מתחם הלייזר בשווי 3.5 מיליארד דולר יורה 192 לייזרים בקפסולה זעירה. הקפסולה מכילה שני איזוטופי מימן שכאשר מופצצים באנרגיה, מתאדים כמעט מיד. תהליך ההיתוך משחרר כמויות אדירות של אנרגיה.

בעבר, קלט האנרגיה מהלייזרים עלתה בהרבה על תפוקת האנרגיה מתגובת ההיתוך. אבל ב-5 בדצמבר ניסו החוקרים משהו חדש.

הקליפה סביב הקפסולה שבה השתמשו הייתה עבה יותר מאשר בניסויים קודמים, כלומר פגמים קטנים משפיעים פחות על הניסוי. השינוי הפשוט - והניתן לשכפול להפליא - אפשר למשהו מדהים לקרות.

ד"ר מרווין אדמס, סגן המנהל של NNSA לתוכניות הגנה, תיאר את התהליך במסיבת העיתונאים של יום שלישי. הוא ציין שהתהליך התחיל עם גליל כדורי המכיל קפסולה קטנה, "בערך חצי קוטר של BB".

"192 קרני לייזר נכנסו משני קצוות הגליל", אמר, "ופגעו בקיר הפנימי... קרני רנטגן מהקיר פגעו בקפסולה הכדורית. דלק היתוך בקפסולה נלחץ, תגובות היתוך החלו. כל זה קרה בעבר, 100 פעמים בעבר. אבל בשבוע שעבר, בפעם הראשונה, הם תכננו את הניסוי הזה כך שדלק ההיתוך יישאר חם מספיק, מספיק צפוף ועגול מספיק למשך מספיק זמן עד שהוא יתלקח. והוא הפיק יותר אנרגיות ממה שהלייזרים הפקידו. בערך 2 מגה ג'ול פנימה, בערך 3 מגה ג'ול החוצה. רווח של 1.5".

החשיבות של פריצת דרך זו

רווח של 1.5 נשמע קטן, ובמונחי אנרגיה, הוא כן. אבל זה לא גודל התגובה שחשוב - זה שזה קרה בכלל.

פריצת הדרך של ההיתוך הגרעיני ב-5 בדצמבר הייתה שיאה של מאה שנים של מחקר, מימון דולרים וכישלונות. למרות שישנם שלבים רבים בין היום לבין כדאיות מסחרית, ללא הצעד הזה, היתוך כמקור אנרגיה היה מעט יותר מגימיק מדע בדיוני. היום זו מציאות.

והפוטנציאל לטווח ארוך של עתיד כבד היתוך פשוט מדהים. שלא כמו פחם ודלקים מאובנים, תגובות היתוך לא יוצרות פליטת CO2 או תוצרי לוואי אחרים. ומכיוון שהוא פועל על מימן, היסוד הנפוץ ביותר ביקום, הוא כמעט בלתי מוגבל בפוטנציאל הייצור שלו.

עם כל כך הרבה אנרגיה, לא רק נפחית את טביעת הרגל של הפליטות שלנו - נוכל להפוך אותה.

כוח בלתי מוגבל יאפשר לקדם כל מיני טכנולוגיות מהר יותר, זול ונקי יותר, מפתרונות לשינויי אקלים ועד למחשבים ניידים טובים יותר.

אנרגיית היתוך יכולה להקל על הפסקות אנרגיה, להפעיל מתקני טיהור מים ולעזור לנו לגלות דרכים טובות יותר למיחזור ולסילוק אשפה.

טכנולוגיות חדשות יכולות למשוך CO2 מהאטמוספרה בקנה מידה, להפחית את שינויי האקלים ולהפחית את הנפגעים של בני אדם כתוצאה מזיהום.

טכנולוגיית הסוללה יכולה להתקדם, ולאפשר אימוץ המוני של ייצור ואחסון אנרגיה נקייה לבתים, כלי רכב ועוד.

בקנה מידה גדול וארוך טווח, אנרגיית היתוך יכולה לחסל את הפליטות של האנושות, ולאפשר כוכב לכת נקי יותר, ירוק יותר ובריא יותר - שלא לדבר על חיים גבוהים לכל האנושות.

אם זה נשמע קצת אידיאליסטי, אתה לא טועה. אבל שוב, הסיכוי של אנרגיית היתוך היה אידיאליסטי לפני 50 שנה. החודש, מדענים הוכיחו היתוך אפשרי. מדוע לא יכולים להתגשם גם היתרונות האחרים לטווח ארוך?

מה המשמעות של המשקיעים?

אבל לפני שעתיד היתוך יהפוך למציאות, מרחב האנרגיה דורש יותר מחקר וחדשנות - הרבה מזה.

זמן וטכנולוגיה הם המפתח

מסיבת העיתונאים חשפה כי מערך הלייזר שהניע את פריצת הדרך של האנרגיה הגרעינית מבוסס על טכנולוגיה בת 40 שנה. לא רק שהלייזרים המודרניים חזקים יותר, הם גם יעילים יותר - כלומר רווחי אנרגיית היתוך גדולים יותר נמצאים ממש מעבר לפינה.

מנהלת LLNL, ד"ר קים בודיל, הקפידה להזכיר לעיתונאים ולמשקיעים שההיתוך אינו בעוד ארבעה שבועות או אפילו ארבע שנים. התהליך ייקח זמן.

"יש מכשולים משמעותיים מאוד, לא רק במדע, אלא בטכנולוגיה", אמרה. "זו קפסולה אחת דולקת פעם אחת, וכדי לממש אנרגיית היתוך מסחרית, אתה צריך לעשות הרבה דברים. אתה צריך להיות מסוגל לייצר הרבה מאוד אירועי הצתת היתוך בדקה, וצריך להיות לך מערכת חזקה של דרייברים כדי לאפשר זאת."

עם זאת, היא גם אופטימית ממה שעתיד מבוסס היתוך נמצא בהישג יד.

"זה כנראה לא חמישה עשורים משם, וזה מה שהיינו אומרים", הוסיפה. "אני חושב שזה עובר לקדמת הבמה. עם כמה עשורים של מחקר והשקעה... יכול להעמיד אותנו בעמדה להקים תחנות כוח".

השקעות פיננסיות יכולות להניע מסחור מהיר יותר

ה-LLNL הסתמך במידה רבה על מענקים ומימון ציבוריים כדי להפוך את פריצת הדרך לאנרגיה גרעינית למציאות. אבל שרת האנרגיה של ארה"ב, ג'ניפר גרנהולם, מאמינה שנדרש מחקר פרטי וציבור כאחד כדי להגשים את ההיתוך.

"אנחנו יודעים שיש עניין עצום בקרב קהילת המממנים הפרטיים... ואנחנו מעודדים את זה", אמרה במסיבת העיתונאים ביום שלישי. "זה מראה שאפשר לעשות את זה, שתמיד הייתה שאלה: האם אתה יכול להגיע לשם?"

"הסף הזה שנחצה מאפשר [למדענים] להתחיל לעבוד על לייזרים טובים יותר, לייזרים יעילים יותר, על קפסולות שמירה טובות יותר וכו', [אלה] הדברים הנחוצים כדי לאפשר את מודולריזציה ולקחת אותו לקנה מידה מסחרי."

למרבה המזל, המגזר הפרטי קופץ על הסיפון. קים בודיל ציינה שחברות פרטיות רבות בוחנות ייצור היתוך אינרציאלי לצד בן דודה, היתוך מגנטי. (היתוך מגנטי משתמש בטוקאמק, מכשיר בצורת סופגניה שמשתמש במגנטים חזקים כדי להגביל פלזמה בצורה מסוימת.)

בודיל מאמין שבין היתוך מגנטי להיות "קצת מקדימה" לבין פריצת דרך ההצתה של החודש, "תיק הגישות הטכנולוגי הנוכחי שלנו הוא באמת מקום נהדר להיות בו".

היא הוסיפה, "הקהילות הללו יזינו אחת מהשנייה, נלמד, נמשיך לקדם את התחום, וטכנולוגיות רבות יצמחו משני התחומים בנוסף לנתיב לתחנת כוח היתוך".

ניצול פריצת הדרך של ההיתוך הגרעיני

במהלך מסיבת העיתונאים שיתף ארטה פרבהקר רגע של מחשבה עם הקהל.

"גם הרהרתי כמה זמן יכול להיות המסע מהידיעה לעשייה", אמרה. "בגלל שעברה מאה שנה מאז שהבנו שזה היתוך [מניע את הכוכבים]. ובמאה ההיא, נדרשו כל כך הרבה התקדמות שונות שבסופו של דבר התאחדו עד כדי כך שנוכל לשחזר את פעילות ההיתוך הזו בצורה הניתנת לשליטה במעבדה".

זמן - אפילו בקנה מידה של עשרות שנים - הוא מושג שהמשקיעים מכירים. נדרש זמן כדי להרוויח כסף, להשקיע כסף ולראות תוצאות מההשקעות הללו.

אם ניתן להביא היתוך גרעיני לקנה מידה מסחרי, זה מייצג אנרגיה בלתי מוגבלת עבור האנושות - ופוטנציאל רווחים מסיבי למשקיעים שנשארו בסביבה.

Q.ai כאן כדי לעזור לך להשקיע בעתיד הזה, ובפוטנציאל הרווחים הזה.

עם שלנו ערכת קלין טק, AI שלנו מאגד את חידושי האנרגיה הירוקה הטובים ביותר שקיימים. השקעה בערכה זו היא דרך מהירה וקלה לשים את כספך לעבודה בבניית עתיד טוב יותר - ובתקווה לייצר קצת תשואה בתהליך.

זו השקעה קלה, חכמה וירוקה.

וכפי שאמרה ביום שלישי מנהלת LLNL, קים בודיל, "האתגרים המדעים והטכנולוגיים בדרך לאנרגיית היתוך הם מרתיעים, אבל הפיכת הבלתי אפשרי לכאורה לאפשרי זה כשאנחנו במיטבנו."

הורד את Q.ai היום לגישה לאסטרטגיות השקעה מבוססות בינה מלאכותית.