Framtiden för ren, gränslös energi

Viktiga takeaways

• Den 5 december genererade amerikanska forskare vid National Ignition Facility i Kalifornien mer energi från en kärnfusionsreaktion än de lade in
• Det experimentella resultatet är ett massivt kärnenergigenombrott i en hundraårig strävan att låsa upp solens kraft på jorden
• Med mer forskning och finansiella investeringar tror forskarna att vi är inom fyra decennier från att producera 100 % ren, obegränsad energi

"Måndagen den 5 december 2022 var en viktig dag inom vetenskapen."

Detta understatement levererades av Jill Hruby, undersekreterare för National Nuclear Security Administration (NNSA), vid en presskonferens den 13 december.

Ämnet: Ett kärnenergigenombrott vid Lawrence Livermore National Laboratorys (LLNL) National Ignition Facility (NIF) i Kalifornien.

Vita husets kontorschef för vetenskap och teknik, Dr. Arata Prabhakar, förebådade prestationen som en "vetenskaplig milstolpe" och ett "ingenjörsunderverk som inte kunde tros."

"Denna dualitet av att avancera forskningen, bygga de komplexa tekniska systemen, båda sidor lära sig av varandra, det är så vi gör riktigt stora, svåra saker, och det här är bara ett vackert exempel," tillade hon.

Nettoenergivinsten från fusionsreaktionen är den första i mänsklighetens historia. Medan mer forskning (a katalognummer mer forskning) behövs för att göra tekniken replikerbar, skalbar och effektivare, det är ett viktigt steg på vägen mot ren energi.

Och för investerare representerar det årtionden av möjligheter som är mogna för plockningen.

Vad är kärnfusion?

Kärnfusion innebär att man kombinerar atomer till en enda större atom. Processen genererar enorma mängder energi och är kärnreaktionen som driver vår sol.

Kärnfusion skiljer sig från kärnklyvning, den process som används i kärnkraftverk. Klyvning splittrar atomer, snarare än kombinerar dem, och genererar farligt radioaktivt avfall i processen.

Däremot är kärnfusion mycket effektivare, genererar nästan inget avfall och rinner av väteatomer som är lätt tillgängliga i havsvatten, snarare än radioaktivt material som är begravt i marken. Det gör den till den idealiska kandidaten för att driva allt från hus till tillverkningsanläggningar ... om den kunde skalas.

Sedan fusion upptäcktes för ett sekel sedan, har forskare tävlat om att låsa upp och replikera mekaniken i ett labb. Men att köra en fusionsreaktion som kräver mindre energi än den släpper ut, en process som kallas antändning, har undgått forskare...

Tills nu.

Kärnenergigenombrottet i ett nötskal

Decembers kärnenergigenombrott inträffade vid National Ignition Facility, som använder en process som kallas "termonukleär tröghetsfusion."

I huvudsak skjuter laserkomplexet på 3.5 miljarder dollar 192 lasrar på en liten kapsel. Kapseln innehåller två väteisotoper som, när de bombarderas med energi, förångas nästan omedelbart. Fusionsprocessen frigör enorma mängder energi.

Tidigare översteg energitillförseln från lasrarna vida energiuttaget från fusionsreaktionen. Men den 5 december provade forskare något nytt.

Skalet runt kapseln de använde var tjockare än i tidigare experiment, vilket innebär att små brister påverkar experimentet mindre. Denna enkla – och otroligt replikerbara – förändring tillät något otroligt att hända.

Dr Marvin Adams, NNSAs biträdande administratör för försvarsprogram, beskrev processen vid tisdagens presskonferens. Han noterade att processen började med en sfärisk cylinder som innehöll en liten kapsel, "ungefär halva diametern av en BB."

"192 laserstrålar kom in från cylinderns två ändar," sa han, "och träffade innerväggen... Röntgenstrålar från väggen träffade den sfäriska kapseln. Fusionsbränsle i kapseln klämdes, fusionsreaktioner startade. Allt detta hade hänt förut, 100 gånger tidigare. Men förra veckan för första gången designade de detta experiment så att fusionsbränslet förblev tillräckligt varmt, tillräckligt tätt och tillräckligt runt tillräckligt länge för att det antändes. Och det producerade mer energi än vad lasrarna hade avsatt. Cirka 2 megajoule in, ca 3 megajoule ut. En vinst på 1.5."

Vikten av detta genombrott

En vinst på 1.5 låter litet, och energimässigt är det det. Men det är inte storleken på reaktionen som spelar roll – det är att det hände alls.

Kärnfusionsgenombrottet den 5 december var kulmen på ett sekel av forskning, finansieringsdollar och misslyckanden. Även om det finns många steg mellan idag och kommersiell lönsamhet, utan detta steg, var fusion som energikälla lite mer än en science fiction-gimmick. Idag är det verklighet.

Och den långsiktiga potentialen i en fusionstung framtid är helt enkelt häpnadsväckande. Till skillnad från kol och fossila bränslen genererar fusionsreaktioner inga CO2-utsläpp eller andra biprodukter. Och eftersom det drivs på väte, det vanligaste grundämnet i universum, är det praktiskt taget obegränsat i sin produktionspotential.

Med så mycket energi kommer vi inte bara att minska vårt utsläppsavtryck – vi kan vända det.

Obegränsad kraft skulle göra det möjligt att utveckla alla typer av teknologier snabbare, billigare och renare, från klimatförändringslösningar till bättre bärbara datorer.

Fusionsenergi kan lindra energiavbrott, driva vattenreningsverk och hjälpa oss att upptäcka bättre sätt att återvinna och kassera skräp.

Ny teknik skulle kunna dra ut CO2 från atmosfären i stor skala, mildra klimatförändringarna och minska föroreningsinducerade mänskliga offer.

Batteritekniken skulle kunna utvecklas, vilket möjliggör massantagande av ren energiproduktion och lagring för hem, fordon och mer.

På en stor, långsiktig skala, skulle fusionsenergi kunna eliminera mänsklighetens utsläpp, vilket möjliggör en renare, grönare och hälsosammare planet – för att inte tala om ett högt liv för hela mänskligheten.

Om det låter lite idealistiskt har du inte fel. Men återigen, utsikterna till fusionsenergi var idealistiska för 50 år sedan. Den här månaden har forskare visat att fusion är möjlig. Varför kan inte de andra långsiktiga fördelarna bli verklighet också?

Vad betyder detta för investerare?

Men innan en fusionsframtid blir verklighet kräver energiutrymmet mer forskning och innovation – mycket av det.

Tid och teknik är nyckeln

Presskonferensen avslöjade att laseruppsättningen som drev kärnenergigenombrottet är baserad på 40 år gammal teknologi. Moderna lasrar är inte bara mer kraftfulla, de är också effektivare – vilket innebär att större fusionsenergivinster ligger precis runt hörnet.

LLNL-direktören Dr. Kim Budil var noga med att påminna journalister och investerare om att fusion inte är fyra veckor eller ens fyra år bort. Processen kommer att ta tid.

"Det finns mycket betydande hinder, inte bara inom vetenskapen, utan i tekniken," sa hon. "Det här är en antänd kapsel en gång, och för att förverkliga kommersiell fusionsenergi måste du göra många saker. Du måste kunna producera många, många fusionständningshändelser per minut, och du måste ha ett robust system av drivrutiner för att möjliggöra det."

Men hon är också optimistisk än en fusionsdriven framtid är inom räckhåll.

"[Det är] förmodligen inte fem decennier [bort], vilket är vad vi brukade säga," tillade hon. "Jag tror att det rör sig i förgrunden. Med några decennier av forskning och investeringar ... skulle kunna sätta oss i en position att bygga kraftverk."

Finansiella investeringar kan driva på en snabbare kommersialisering

LLNL förlitade sig till stor del på offentliga bidrag och finansiering för att göra kärnenergigenombrottet till verklighet. Men USA:s energiminister Jennifer Granholm menar att det krävs både privat och offentlig forskning för att få till stånd fusion.

"Vi vet att det har funnits ett enormt intresse bland den privata finansieringsgemenskapen ... och vi uppmuntrar det," sa hon på tisdagens presskonferens. "Detta visar att det kan göras, vilket alltid har varit en fråga: kan du komma dit?"

"Den tröskel som passeras gör att [forskare] kan börja arbeta på bättre lasrar, effektivare lasrar, på bättre inneslutningskapslar, etc., [dessa är] de saker som är nödvändiga för att tillåta det att modulariseras och tas till kommersiell skala."

Lyckligtvis hoppar den privata sektorn ombord. Kim Budil noterade att många privata företag undersöker produktion av tröghetsfusion tillsammans med sin kusin, magnetisk fusion. (Magnetisk fusion använder en tokamak, en munkformad enhet som använder starka magneter för att begränsa plasma i en viss form.)

Budil tror att, mellan magnetisk fusion att vara "lite i framkant" och denna månads tändningsgenombrott, att ha vår nuvarande tekniska "portfölj av tillvägagångssätt är verkligen en fantastisk plats att vara på."

Hon tillade, "Dessa samhällen kommer att livnära sig på varandra, vi kommer att lära oss, vi kommer att fortsätta att utveckla fältet och många tekniker kommer att växa ur båda områdena förutom en väg till ett fusionskraftverk."

Utnyttja kärnfusionsgenombrottet

Under presskonferensen delade Arata Prabhakar en tankestund med publiken.

"Jag har också reflekterat över hur lång resan kan vara från att veta till att göra," sa hon. "Eftersom det har gått ett sekel sedan vi kom på att det var fusion [som driver stjärnorna]. Och under det århundradet krävdes det så många olika framsteg som till slut kom samman till den punkt att vi kunde replikera den fusionsaktiviteten på detta kontrollerbara sätt i ett laboratorium.”

Tid – även på en skala av decennier – är ett begrepp som investerare är bekanta med. Det behövs tid för att tjäna pengar, investera pengar och se resultat av dessa investeringar.

Om kärnfusion kan bringas i skala kommersiellt, representerar det obegränsad energi för mänskligheten – och en enorm intäktspotential för de investerare som stannade kvar.

Q.ai är här för att hjälpa dig att investera i den framtiden och den intäktspotentialen.

Med vår Clean Tech Kit, vår AI sammanfattar de bästa innovationerna för grön energi som finns. Att investera i detta kit är ett snabbt och enkelt sätt att lägga dina pengar på att bygga en bättre framtid – och förhoppningsvis generera lite avkastning under processen.

Det är att investera enkelt, smart och grönt.

Och som LLNL-direktör Kim Budil sa i tisdags, "De vetenskapliga och tekniska utmaningarna på vägen mot fusionsenergi är skrämmande, men att göra det till synes omöjliga möjligt är när vi är som allra bäst."

Ladda ner Q.ai idag för tillgång till AI-drivna investeringsstrategier.