清洁、无限能源的未来

关键外卖

• 5 月 XNUMX 日，加利福尼亚州国家点火装置的美国科学家从核聚变反应中产生的能量超过了他们投入的能量
• 实验结果是在长达一个世纪的探索地球上释放太阳能量的过程中取得的巨大核能突破
• 随着更多的研究和金融投资，研究人员相信我们将在 100 年内生产 XNUMX% 清洁、无限的能源

“5 年 2022 月 XNUMX 日星期一是科学界重要的一天。”

在 13 月 XNUMX 日的新闻发布会上，国家核安全局 (NNSA) 副局长吉尔·赫鲁比 (Jill Hruby) 发表了这种轻描淡写的说法。

主题：加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 国家点火装置 (NIF) 的核能突破。

白宫科技政策办公室主任 Arata Prabhakar 博士称这一成就为“科学里程碑”和“令人难以置信的工程奇迹”。

“这种推进研究、构建复杂工程系统、双方相互学习的双重性，这就是我们做真正大而艰巨的事情的方式，这只是一个很好的例子，”她补充道。

聚变反应获得的净能量在人类历史上尚属首次。 虽然更多的研究（ 很多 需要更多的研究）才能使该技术可复制、可扩展和更高效，这是通向清洁能源道路上必不可少的一步。

对于投资者而言，这代表着数十年成熟的采摘机会。

什么是核聚变？

核聚变涉及将原子组合成一个更大的原子。 这个过程会产生巨大的能量，是驱动太阳的核心反应。

核聚变不同于核裂变，后者是核电站中使用的过程。 裂变分裂原子，而不是结合它们，在此过程中产生危险的放射性废物。

相比之下，核聚变的效率要高得多，几乎不产生废物，而且会消耗海水中容易获得的氢原子，而不是埋在地下的放射性物质。 这使它成为为从房屋到制造工厂的一切供电的理想选择……如果它可以扩展的话。

自一个世纪前发现核聚变以来，科学家们竞相在实验室中解开和复制其机制。 但是运行一个需要比它放出的能量更少的聚变反应，一个称为点火的过程，一直让科学家们望而却步……

到现在。

简而言之，核能突破

XNUMX 月的核能突破发生在国家点火装置，该装置使用称为“热核惯性聚变”的过程。

从本质上讲，这个耗资 3.5 亿美元的激光复合体向一个微型胶囊发射 192 束激光。 胶囊包含两种氢同位素，当受到能量轰击时，它们几乎立即蒸发。 聚变过程释放出巨大的能量。

过去，激光输入的能量远远超过聚变反应输出的能量。 但在 5 月 XNUMX 日，研究人员尝试了一些新东西。

他们使用的胶囊周围的外壳比过去的实验更厚，这意味着小缺陷对实验的影响更小。 这种简单且可复制性极强的改变让不可思议的事情发生了。

NNSA 国防计划副局长 Marvin Adams 博士在周二的新闻发布会上描述了这一过程。 他指出，该过程始于一个包含小胶囊的球形圆柱体，“大约是 BB 直径的一半。”

“192 束激光从圆柱体的两端射入，”他说，“击中了内壁…… 来自墙壁的 X 射线照射在球形胶囊上。 太空舱中的聚变燃料被挤压，聚变反应开始了。 这一切以前都发生过，发生过 100 次。 但上周，他们第一次设计了这个实验，使聚变燃料保持足够热、足够密、足够圆，持续时间足够长，足以点燃。 它产生的能量比激光沉积的还要多。 大约 2 兆焦耳输入，大约 3 兆焦耳输出。 增益 1.5。”

这一突破的重要性

1.5 的增益听起来很小，但就能量而言，确实如此。 但重要的不是反应的大小——而是它发生了 在所有.

5 月 XNUMX 日的核聚变突破是一个世纪的研究、资金投入和失败的结晶。 尽管从今天到商业可行性还有很多步骤，但如果没有这一步，聚变作为一种能源只不过是科幻小说中的噱头。 今天，这是一个现实。

大量聚变未来的长期潜力简直是惊人的。 与煤炭和化石燃料不同，聚变反应不会产生二氧化碳排放或其他副产品。 由于它以宇宙中最丰富的元素氢为动力，因此它的生产潜力几乎是无限的。

有了那么多能源，我们不仅会减少我们的排放足迹——我们还可以扭转它。

无限的电力将使各种技术更快、更便宜、更清洁地发展成为可能，从气候变化解决方案到更好的笔记本电脑。

聚变能可以缓解能源停电，为水处理厂供电，并帮助我们发现更好的回收和处理垃圾的方法。

新技术可以从大气中大规模吸收二氧化碳，减缓气候变化并减少污染造成的人员伤亡。

电池技术可以进步，允许家庭、车辆等大规模采用清洁能源生产和储存。

从长远来看，聚变能可以消除人类的排放，创造一个更清洁、更绿色、更健康的星球——更不用说改善全人类的生活了。

如果这听起来有点理想化，那你没有错。 但话又说回来，聚变能的前景在 50 年前是理想化的。 本月，科学家们证明聚变是可能的。 为什么其他长期利益也不能实现呢？

这对投资者意味着什么？

但在聚变未来成为现实之前，能源领域需要更多的研究和创新——大量的研究和创新。

时间和技术是关键

新闻发布会透露，为核能突破提供动力的激光阵列是基于 40 年前的技术。 现代激光器不仅更强大，而且效率更高——这意味着更大的聚变能量收益指日可待。

LLNL 主任 Kim Budil 博士谨慎地提醒记者和投资者，核聚变不是四个星期甚至四年之后的事情。 这个过程需要时间。

“存在非常大的障碍，不仅在科学方面，而且在技术方面，”她说。 “这是一次点燃一个胶囊，要实现商业聚变能，你必须做很多事情。 你必须能够每分钟产生很多很多的聚变点火事件，你必须有一个强大的驱动系统来实现这一点。”

然而，她也对聚变动力的未来触手可及感到乐观。

“[它]可能不到五年[距离]，这是我们过去常说的，”她补充道。 “我认为它正在走向前台。 经过几十年的研究和投资……可以让我们有能力建造发电厂。”

金融投资可以推动更快的商业化

LLNL 主要依靠公共拨款和资金使核能突破成为现实。 但美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆认为，要实现核聚变，需要进行私人和公共研究。

她在周二的新闻发布会上说：“我们知道私人投资界对此表现出了极大的兴趣……我们对此表示鼓励。” “这表明它可以做到，这一直是一个问题：你能做到吗？”

“越过这个门槛允许 [科学家] 开始研究更好的激光器、更高效的激光器、更好的密封舱等，[这些是] 使其模块化并达到商业规模所必需的东西。”

幸运的是，私营部门正在加入。 Kim Budil 指出，许多私营公司正在探索惯性聚变生产及其表亲磁聚变。 （磁聚变使用托卡马克装置，这是一种甜甜圈形状的装置，使用强磁体将等离子体限制在特定形状。）

Budil 认为，在磁聚变“有点领先”和本月的点火突破之间，拥有我们当前的技术“方法组合确实是一个很好的地方。”

她补充说，“这些社区将相互促进，我们将学习，我们将继续推进该领域，除了通往聚变发电厂的道路之外，这两个领域还将产生许多技术。”

利用核聚变突破

在新闻发布会上，Arata Prabhakar 与观众分享了一个思考时刻。

她说：“我也一直在思考从知道到做到的旅程有多长。” “因为自从我们发现它是聚变 [为恒星提供动力] 以来，已经过去了一个世纪。 在那个世纪，取得了如此多不同的进步，最终汇集在一起​​，以至于我们可以在实验室中以这种可控的方式复制这种聚变活动。”

时间——即使是几十年——是投资者熟悉的一个概念。 赚钱、投资和看到这些投资的结果都需要时间。

如果核聚变可以在商业上规模化，它代表着人类无限的能量——以及坚持不懈的投资者的巨大盈利潜力。

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正如 LLNL 主任 Kim Budil 周二所说，“聚变能源道路上的科学和技术挑战令人望而生畏，但当我们处于最佳状态时，看似不可能，却可能成为可能。”

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