Kак синхронизираните силни удари могат да предизвикат ядрен синтез

Енергийното ни бъдеще зависи от ядрения синтез, твърди Мишел Лаберж. Плазменият физик управлява малка компания с голямата идея да създаде нов тип ядрен реактор, който да произвежда чиста, евтина енергия. Каква е тайната му рецепта? Високи скорости, изгарящи температури и смазващо налягане. В тази обнадеждаваща беседа той обяснява как ядреният синтез може би е съвсем близо.

Ох, блести.

Сигурно изразходва доста енергия.

Е, за да долетите всички дотук,

също е била нужна малко енергия.

Цялата планета се нуждае от много енергия

и досега я добивахме главно от изкопаеми горива.

Горим газ.

Той върши добра работа.

И ни доведе дотук, но трябва да спрем.

Не можем повече да правим това.

Сега опитваме различни видове енергия,

алтернативна енергия,

но се оказа доста трудно да открием такава,

която е удобна и с разумни разходи,

като нефта, природния газ и въглищата.

Според мен най-добра е ядрената енергия.

Тя е много силна,

произвежда надеждна, сигурна мощност

и не отделя въглероден двуокис.

Познаваме два начина

за получаване на ядрена енергия: делене и синтез.

При деленето взимаме голямо ядро,

разбиваме го на части, на две

и то освобождава много енергия –

така работи ядреният реактор днес.

Работи доста добре.

А сега за ядрения синтез.

Харесвам го. Синтезът е много по-добър.

Взимаме две малки ядра,

събираме ги и правим хелий

и това е много хубаво.

Освобождава се много енергия.

По този начин природата произвежда енергия.

Слънцето и всички звезди във Вселената

съществуват благодарение на ядрения синтез.

Едно съоръжение за ядрен синтез

всъщност би било съвсем оправдано като разходи

и също така напълно безопасно.

То произвежда само краткотраен радиоактивен отпадък,

който не може да се стопи.

Горивото от ядрен синтез идва от океана.

Можем да добиваме гориво от океаните

за около една хилядна от цента

за киловатчас – това е много, много евтино.

И ако цялата планета се захранваше със синтез,

бихме могли да добиваме гориво от океаните

и щеше да стигне за милиарди години.

Тогава, ако ядреният синтез е толкова чудесен,
защо не го използваме?

Къде е той?

Е, винаги има някаква уловка.

Ядреният синтез се постига наистина трудно.

Проблемът е, че и двете ядра

имат положителен заряд

и не искат да се слеят.

Те се отблъскват така. Или така.

За да ги накараме да се слеят,

трябва да ги сблъскаме едно с друго с голяма скорост

и ако са набрали достатъчно скорост,

те ще преодолеят отблъскването,

ще се допрат и ще освободят енергия.

Скоростта на частиците

е мярка за температурата.

За ядрения синтез е необходима температура от

150 милиарда градуса по Целзий.

Това е доста висока температура

и затова ядреният синтез е толкова труден.

Запалих се по ядрения синтез,

докато готвех доктората си тук,
в Университета на Британска Колумбия,

а после започнах работа на сериозна позиция
в областта на лазерните принтери

в печатната индустрия.

Работих там 10 години

и малко се отегчих,

после навърших 40 и влязох в кризата на средната възраст,

сещате се, обичайните неща:

Кой съм аз? Какво да правя?

Какво да правя? Какво мога да направя?

Започнах да анализирам хубавата си работа

и открих, че сека горите

наоколо в Британска Колумбия

и заривам всички вас

с милиони тонове безполезна поща.

Това не беше особено удовлетворяващо.

Някои хора си купуват Порше.

Други си хващат любовница.

Но аз реших да дам своя малък принос

за разрешаване на глобалното затопляне
и да направя възможен ядрения синтез.

Първото нещо, което направих,

бе да потърся литература и да видя

как работи ядреният синтез.

Физиците работеха върху синтеза от известно време

и един от начините да го постигнат

бе с помощта на нещо, наречено токамак.

Това е голям пръстен от магнитна намотка,

суперпроводима намотка,

която създава магнитно поле

в този пръстен,

а горещият газ в средата,

който се нарича плазма, не може да излезе.

Частиците обикалят непрекъснато

пръстена по стената му.

После вътре се хвърля огромно количество топлина,

за да се сготви всичко до температурата на синтез.

Това е вътрешността на една от онези понички,

вдясно можете да видите

плазмата за синтеза.

Друг начин за ядрен синтез

е използването на лазер.

При лазерния синтез имаме малка топка за пинг понг,

слагаме горивото в центъра

и я удряме отвсякъде с лазерни лъчи.

Лазерите са много силни и смазват

много бързо топчето за пинг понг.

Ако стиснем нещо с достатъчно сила,

то се сгорещява

и ако се сгорещи наистина бързо,

а това се прави за една милиардна от секундата,

то произвежда достатъчно енергия и топлина,

за да предизвика ядрен синтез.

Това е вътрешността на такава машина.

Виждате лазерния лъч и топчето

в центъра.

Повечето хора мислят, че ядреният синтез е в задънена улица.

Те все мислят, че физиците са в лабораториите си

и работят усърдно, но нищо не се случва.

Това, всъщност, не е съвсем вярно.

Това е крива на напредъка в ядрения синтез

през последните 30-тина години –

можете да видите, че сега правим

около 10 000 пъти повече синтези от момента,

в който започнахме.

Това е доста добър прогрес.

Всъщност, бързината му съвпада с

всеизвестния закон на Мур,

който дефинира броя на транзисторите

върху един чип.

Тази точка тук се нарича JET –

Общият европейски тор.

Това е един голям токамак в Европа.

През 1997 г. тази машина

произведе 16 мегавата енергия от синтез

със 17 мегавата топлина.

Това, ще кажете, не е от особена полза,

но на практика е доста близо,

имайки предвид, че можем да получим

около 10 000 пъти повече.

Втората точка тук е NIF –

Националното съоръжение за ядрен синтез.

Представлява голяма лазерна машина в САЩ,

като миналия месец обявиха

при това доста шумно,

че са успели да произведат повече енергия

от ядрения синтез,

отколкото са вложили в центъра на топчето за пинг понг.

Това не е напълно достатъчно,

защото лазерът, който вкарва енергията,

е изразходил повече,

но все пак е доста добре.

А това е ITER,

на френски се произнася „и-тейр“.

Това е голяма организация
за сътрудничество на различни държави,

които строят огромна магнитна поничка

в Южна Франция,

и тази машина, щом бъде завършена,

ще произвежда 500 мегавата ядрена енергия

само с 50 мегавата разход.

В нея е истината.

Тя ще заработи.

Това е машината – производител на енергия.

Ако погледнете графиката, ще забележите,

че тези две точки са малко

вдясно от кривата.

Ние един вид сме отпаднали от прогреса.

Всъщност, науката зад тези машини

дойде съвсем навреме,

за да постигнем ядрен синтез в рамките на кривата.

Имаше и малко политика, обаче

и липсваше желание да го направим,

затова точките се отнесоха надясно.

ITER, например, можеше да бъде построен

през 2000 или 2005 г.,

но понеже е голям международен проект,

политиката се намеси и го забави малко.

Решението къде да го построят, например,

отне около три години.

Ядреният синтез често се критикува

за това, че е малко по-скъп.

Да, наистина се харчеха

един-два милиарда долара годишно,

за да се постигне този напредък.

Но трябва да сравним тези разходи

с разходите по създаването на закона на Мур.

Разходите по закона бяха много по-големи.

Резултатът от закона на Мур

е мобилният телефон в джоба ми.

Този мобилен телефон и интернетът, свързан с него

струват около един трилион долара –

само за възможността да снимам себе си

и да сложа снимката във Фейсбук.

И когато баща ми я види,

да бъде много горд.

Харчим също около 650 милиарда долара годишно

за субсидии за нефт, газ

и възобновяема енергия.

Е, половин процент от това харчим за ядрен синтез.

Затова, лично аз не мисля, че е прекалено скъпо.

Мисля, че ядреният синтез на практика се подценява,

предвид това, че може да реши всичките ни
енергийни проблеми

без замърсяване за следващите два милиарда години.

Казвам това, но съм малко пристрастен,

защото създадох компания за ядрен синтез,

а дори нямам акаунт във Фейсбук.

Когато компанията ми започна дейността си през 2002 г.,

знаех, че не мога да се боря с големите момчета.

Те имаха много повече ресурси.

Затова реших, че трябва да намеря решение,

което е по-евтино и по-бързо.

Магнитните и лазерните машини за синтез

са много добри.

Те са страхотни технологични постижения,

чудесни машини, които са показали,

че ядреният синтез е възможен.

Като енергийни съоръжения, обаче,

не мисля, че са много добри.

Те са доста големи, доста сложни,

доста скъпи

и също така, не се справят много добре

с ядрената енергия.

Когато правим ядрен синтез, енергията излиза

под формата на неутрони –
бързи неутрони излизат от плазмата.

Тези неутрони удрят стената на машината.

И я повреждат.

Освен това, трябва да уловим топлината на тези неутрони

и да пуснем малко пара да завърти турбина някъде,

а при тези машини

малко късно са се сетили за всичко това.

И така, реших, че със сигурност има по-добър начин.

Върнах се към литературата

и прочетох всичко за ядрения синтез.

Един начин особено привлече вниманието ми,

нарича се магнитен целеви синтез,

съкратено MTF.

Това, което правим при MTF,

е да вземем голям цилиндър

и да го напълним с течен метал,

завъртаме течния метал,

за да се завихри отвор по средата,

подобно на умивалник.

Когато издърпате запушалката на умивалника,
се получава водовъртеж.

Имаме няколко бутала, които се задвижват от налягане,

което идва отвън

и компресират течния метал

около плазмата, той я притиска,

тя се сгорещява като лазер

и прави ядрен синтез.

Получава се някаква комбинация

на магнитния ядрен синтез

с лазерния.

Тя има две силни преимущества.

Течният метал абсорбира неутроните

и те не се удрят в стената,

оттам машината не се поврежда.

Течният метал се сгорещява

и може да се изпомпи в топлообменник,

да произведе малко пара, да завърти турбина.

Това е много удобен начин за изпълнение

на тази част от процеса.

И накрая, цялата енергия, необходима за синтеза

идва от бутала, задвижвани с пара,

което е много по-евтино от лазерите

и суперпроводимите намотки.

Сега, всичко това е много хубаво,

единственият проблем е, че не работи.

(Смях)

Винаги има уловка.

Когато притискаме с буталата,

плазмата изстива

по-бързо от скоростта на компресиране –

опитваме се да я компресираме,

но тя изстива все повече и повече

и после не прави абсолютно нищо.

Когато видях това, си казах, че е толкова жалко,

защото идеята е много, много добра.

Надявах се да мога да я подобря.

Помислих една минута

и си казах, добре де, как да накараме устройството да заработи по-добре?

После се сетих за удари.

Ами ако използваме голям чук

и го завъртим и ударим гвоздея ей така,

вместо да слагаме чука върху гвоздея

и да бутаме в опит да го забием? Това няма да работи.

Идеята е

да използваме удар.

Ускоряваме буталата с пара,

това отнема малко време,

но после – бум! Удряме буталото

и хоп! Енергията е произведена мигновено

и е долу в течността.

Така плазмата се компресира много по-бързо.

Затова реших – добре, това става, нека го направим.

И построихме машина в този гараж тук.

Направихме малка машина,

от която успяхме да измъкнем

малко неутрони –

те са моите маркетингови неутрони

и с тези маркетингови неутрони

събрах около 50 милиона долара

и наех 65 души. Това тук е моят екип.

А ето какво искаме да построим.

Ще бъде голяма машина,

около три метра в диаметър,

ще се върти течно олово

с голям отвор от завихрянето по средата,

ще сложим плазмата на върха и на дъното,

едно бутало ще удря отстрани –

бум! – ще компресира

и ще произвежда енергия.

Неутроните ще попадат в течния метал,

за да отидат в парна машина и да завъртят турбината,

а част от парата ще се връща,

за да удря буталото.

Ще правим синтез приблизително веднъж в секунда

и ще произвеждаме 100 мегавата електричество.

Да, построихме и инжектор,

който да произвежда плазмата като начало.

Той прави плазма при

умерено висока температура –
три милиона градуса по Целзий.

За съжаление, тя не съществува достатъчно дълго,

затова трябва да удължим малко живота ѝ,

но миналия месец се получи много по-добре

и мисля, че вече сме готови с компресирането на плазмата.

После построихме малка сфера, ей толкова голяма,

с 14 бутала около нея,

които да компресират течността.

Плазмата, обаче, е трудна за компресиране.

Когато я притискаме,

тя е склонна малко да се изкривява по този начин,

така че синхронизирането на буталата трябва

да е много добро

и за това използваме няколко контролни системи,

което не е било възможно през 1970 г.,

но сега можем да го направим

с чувствителната нова електроника.

И накрая, повечето хора мислят, че ядреният синтез

е в бъдещето и никога няма да се случи,

но, всъщност, много се доближаваме до него.

Почти сме стигнали.

Големите лаборатории показаха, че синтезът е възможен

и сега има малки компании, които го обмислят

и казват, че не е нещо невъзможно,

но въпросът е как да се направи с разумни разходи.

„Дженерал Фюжън“ е една от тези малки компании

и се надяваме, че много скоро някой

ще се пребори с трудностите,

може би това ще е „Дженерал Фюжън“.

Много ви благодаря.

(Аплодисменти)