Wéini wäert d'Nuklear Fusioun Ueleg a Gas aus dem Geschäft setzen.

Dës Chrëschtdagszäit ass eng Zäit vu Merci an Hoffnung fir Sprangen an der Wëssenschaft ze imposéieren déi gemaach ginn:

Éischten, De Prënz William, deen den Earthshots Präis gegrënnt huet, annoncéiert Auszeechnunge zu Boston an 2022. Eng Kategorie gouf genannt Eis Ozeanen erëmbeliewen. De Gewënner war e Grupp genannt Naturvölker Fraen vum Great Barrier Reef. De Reef war ënner Attack, an d'Gewënner sinn engagéiert fir seng Verteidegung. Si schaffen fir Plagen an Schildkröten ze schützen an Miergrass ze erhaalen, déi zéng Mol méi CO2 erfaassen wéi Amazon Bëscher. Si kämpfen antike Aboriginal Wëssen a benotzen modern Tools wéi Dronen fir d'Verännerunge vum Riff a Korallen souwéi Bëschbränn ze iwwerwaachen.

Zweetens, fir 20 Joer huet den US Department of Energy d'Konzept an d'Entwécklung vun engem Small Modular Nuclear Reactor (SMR) finanzéiert, den NuScale Power Module genannt. Méi sécher, méi bëlleg, skalierbar a Kuelestofffräi sinn d'Virdeeler. Et ass deen eenzegen SMR deen Design Genehmegung vun der Nuclear Regulatory Commission (NRC) kritt. Manner wéi 100 ft grouss, de Modul ass e 15 ft breet Zylinder deen an engem Waasserbad ënner dem Buedemniveau setzt. Et kann 77 MegaWatt Elektrizitéit produzéieren, déi 60,000 Haiser kënne Stroum. D'Zil ass bis 2029 zu Idaho op a lafen ze sinn.

Drëttens, der medezinesch Etablissement huet eng Duerchbroch bei der Behandlung vu bestëmmte Kriibs. D'Method hëlt T-Zellen, déi Deel vum Immunsystem sinn, deen de Kriibs bekämpft, aus dem Kierper fir se mat der CRISPR Technik genetesch ze modifizéieren, an dann erëm an de Kierper als "liewegt Medikament" ze reinjizéieren. Mat CRISPR kënnen d'T-Zellen fein gestëmmt ginn a méi déidlech gemaach ginn an hirem Attack op bestëmmte Kriibszellen.

Dës "off-the-shelf" T-Zellen kënnen a grousse Quantitéite séier mat CRISPR hiergestallt ginn, anstatt Wochen oder Méint virdrun ze waarden. Den 12. Dezember 2022 huet den Dr McGuirk vun der University of Kansas Testresultater ugekënnegt déi iwwerraschend gutt waren an eng nei Dier opgemaach fir d'Behandlung vu Kriibs: Tumoren hu fir 67% vun 32 Patienten mat Lymphomkriibs gekräizt. 40% vun de Patienten erreecht komplett Remission. Et gëtt grouss Begeeschterung fir d'Potenzial vun dëser Technik fir vill aner Kriibs ze heelen.

Véiert ass en Duerchbroch an der Nuklearfusioun déi zimmlech beandrockend ass.

Nuklear Fusioun Duerchbroch.

Am leschte Joerhonnert, dem gréisste Joerhonnert vun der Physik, eng vun den Entdeckungen war d'Nuklearspaltung. Wann e schwéiert Atom wéi Plutonium auserneen brécht, gëtt eng kleng Mass un der Mass verluer an erschéngt erëm als eng enorm Quantitéit un Energie - well E = mc^2, wou c d'Geschwindegkeet vum Liicht an eng ganz grouss Zuel ass.

Ënnert enger Bedrohung datt Däitschland eng Kettenreaktiounsbomm baséiert op dëser Reaktioun géif entwéckelen, huet d'US Regierung en enorme Betrag u Fongen gegoss fir eng Spaltbomm zu Los Alamos, New Mexico ze bauen, net wäit vu wou ech wunnen. Et gouf an der White Sands Wüst südlech vun Albuquerque getest, a schliisslech benotzt fir de Krich mat Japan opzehalen.

Kommerziell Applikatioun huet séier zu rastergréissten Atomreaktoren a verschiddene Länner gefouert. E puer waren erfollegräich - Frankräich kritt 70% vu senger elektrescher Energie aus 56 Atomreaktoren, während d'USA ongeféier 20% vun hirer Energie aus 93 Atomreaktoren kréien.

Awer den Erfolleg ass onroueg wann schrecklech Accidenter geschéien, wéi Tschernobyl, Russland, am Joer 1986 a Fukushima, Japan, am Joer 2011, an déi ëmmer präsent Suergen iwwer Nuklearoffallentsuergung an den USA.

Eng Schwëster-Nuklearreaktioun ass wann zwee Waasserstoffkäre gezwongen sinn an Helium ze fusionéieren andeems se d'repulsiv Kräften iwwerwannen an erëm eng enorm Quantitéit un Energie fräigelooss gëtt. Dëst war d'Basis vun den US Waasserstoffbommen Tester am Südpazifik (Bikini Atoll) an de 1950er virum Testverbuetsvertrag vun 1963.

Kommerziell Uwendung vun der Nuklearfusioun ass zënter Joerzéngte gesicht ginn. Zum Beispill ass een Effort baséiert an Sandia National Laboratories zu Albuquerque, wou waarm gelueden Plasma duerch elektresch Felder agespaart ass. D'Iddi war de Plasma (Energie-in) ze begrenzen, ze kompriméieren an ze erhëtzen bis Waasserstoffkäre fusionéieren (Energie-eraus). Awer d'Energie-in war ëmmer méi grouss wéi d'Energie-eraus.

Eng aner kommerziell Applikatioun war am Lawrence Livermore Laboratory an der San Francisco Bay Regioun vu Kalifornien. Hei 192 Laser goufen benotzt de Plasma ze begrenzen, ze kompriméieren an z'erhëtzen andeems en $ 1 Millioun Pellet vu gemëschte Waasserstoffisotopen sprengt. D'Resultater waren ëmmer déiselwecht - bis elo. Ukënnegt an der Woch op en Enn Dezember 16, 2022, Energie-eraus (3.1 MegaJoules) war méi wéi Energie-an (2.1 MegaJoules) fir d'éischte Kéier. Et ass e richtegen Duerchbroch. D'Temperatur erreecht 3 Millioune Grad C.

Stellt dëst an Perspektiv.

Als éischt ass d'Energie-in versus d'Energie-Out ze einfach, well d'Laser opzemaachen erfuerdert vill méi Energie: 400 MegaJoule. Kuckt d'Ref 1.

Zweetens war d'Erfollegsgeschicht iwwer just een Event - eng Fusiounszündung. Fir iwwerall praktesch ze sinn, brauche vill, vill Fusiounsevenementer pro Minutt, a brauch e Laser deen dausende Mol méi staark ass. Plus d'Käschte missten eng Millioun Mol méi bëlleg sinn (Ref 1). An engem Wuert, dësen Erfolleg, och wann et inspiréiert ass, ass net wäit ewech emol virzestellen praktesch Uwendung.

Also et ass net bëlleg an et ass net praktesch, awer et géif héich Intensitéit Energie produzéieren an et wier Kuelestofffräi.

Nuklear Spärungsenergie ass eng Millioun mol méi staark wéi all aner Energiequell op der Äerd. An dat ass e grousse Grond firwat a Länner wéi Frankräich an d'USA Investitioune gemaach gi fir Dosende vun Atomkraaftwierker ze bauen.

Nuklear Fusioun erstellt 3-4 Mol méi Energie wéi Atomspaltung. Dat ass een Deel vum Dram. En aneren Deel vum Fusiounsdram ass datt et keng nuklear Offallprodukter gëtt fir ze entsuergen - Offallprodukter déi Honnerte oder Dausende vu Joer daueren fir ze zerfallen. En drëtten Deel ass Fusioun ass keng Kettenreaktioun, sou datt d'Gefor vu flüchtege Nuklearreaktiounen an Explosiounen net existéiert.

Zënter Elektrizitéit ze generéieren ass verantwortlech fir ongeféier en Drëttel vun den globalen Zäregasemissiounen, ass de leschten Deel vum Dram Nuklearfusiounsanlagen, déi iwwer e Land gesprëtzt ginn, fir héichintensitéit kuelestofffräi elektresch Energie ze bidden.

Awer denkt drun, et ass nëmmen en Dram. Trotz senge Virdeeler wäert d'Kuelestofffräi Nuklearfusioun d'Ueleg- a Gasindustrie net bis 2050 a vläicht net emol bis 2100 ausgeschloss ginn.

Matzehuelen.

D'Mënschheet huet d'Sonn hir Quell vu Liicht an Hëtzt replizéiert. Bei ongeféier 15 Millioune Grad C gëtt de gasfërmegen Innere vun der Sonn ënner enormen Drock kompriméiert - en Teelöffel weegt 750 g oder 1.65 lb. Fir d'Sonn bannenzeg Bedéngungen am Labo ze replizéieren an Breakeven z'erreechen (Energie-out méi wéi Energie-in) ) ass eng beandrockend Leeschtung.

Awer d'Nuklearfusioun ass net wäit ewech fir souguer kommerziell Uwendung virzestellen.

Also firwat gi mir grouss Sue fir et z'ënnersichen? Well dat ass wat fortgeschratt Länner maachen. Si bauen Teleskope wéi den James Webb an installéieren se op Satelliten fir den Universum ze studéieren. Si bauen Rakéite fir Männer a Fraen op de Mound ze setzen. Si bauen magnetesch Rennstrecken fir Protonen op d'Liichtgeschwindegkeet ze beschleunegen ier se ofbriechen an an de Fragmenter flüchteg subatomesch Partikele wéi den Higgs Boson entdecken.

D'Politik spillt e groussen Deel fir ze entscheeden, wou d'Regierung Ënnerstëtzung a Finanzéierung fir Wëssenschaft verdeelt gëtt. Glécklecherweis, wéi uewen gemellt, existéiere vill Beispiller vu Länner déi d'Wëssenschaft benotze fir dréngend Probleemer ze léisen déi d'Mënschheet direkt profitéieren.

Referenz 1: Jerusalem Demsas, Power of the Sun, The Atlantic Daily, 16. Dezember 2022.