Það var mikill hamagangur - að mestu ótvírætt af fjölmiðlum - þegar bandaríska orkumálaráðuneytið tilkynnti í vikunni um „stórt vísindalegt bylting“ í þróun samrunaorku.
„Þetta er tímamótaafrek,“ sagði orkumálaráðherrann Jennifer Granholm. Deildin hennar fréttatilkynningu sagði tilraunin á Lawrence Livermore National Laboratory í Kaliforníu „framleiddi meiri orku úr samruna en leysiorkan sem notuð var til að knýja hana“ og mun „veita ómetanlega innsýn í horfur hreinnar samrunaorku.
„Kjarnasamrunatækni hefur verið til frá því að vetnissprengja varð til,“ sagði CBS News grein sem fjallar um tilkynninguna. „Kjarnorkusamruni hefur verið álitinn heilagur gral orkusköpunar. Og „nú virðist augnablik samruna loksins vera hér,“ sagði CBS stykkið.
En eins og Dr. Daniel Jassby, í 25 ár aðalrannsóknareðlisfræðingur við Princeton Plasma Physics Lab sem vinnur að rannsóknum og þróun samrunaorku, komst að niðurstöðu árið 2017. grein í Bulletin of the Atomic Scientists, samrunakraftur „er eitthvað sem þarf að forðast“.
Grein hans bar yfirskriftina „Fusion reactor: Not what they're cracked up to be.
„Samrunakljúfar hafa lengi verið kallaðir „fullkominn“ orkugjafi,“ skrifaði hann. Og „mannkynið er að færast miklu nær“ því að „ná því tímamótabliki þegar orkumagnið sem kemur út úr samrunakjarnaofni mun vera sjálfbært umfram það magn sem fer inn, sem framleiðir nettóorku.
„Þegar við færumst hins vegar nær markmiði okkar,“ hélt Jassby áfram, „er kominn tími til að spyrja: Er samruni raunverulega „fullkominn“ orkugjafi? Eftir að hafa unnið að kjarnorkusamrunatilraunum í 25 ár hjá Princeton Plasma Physics Lab fór ég að skoða samrunafyrirtækið með meiri ástríðu þegar ég fór á eftirlaun. Ég komst að þeirri niðurstöðu að samrunakljúfur væri langt frá því að vera fullkominn og að sumu leyti nálægt því gagnstæða.“
„Ólíkt því sem gerist“ þegar samruni á sér stað á sólinni, „sem notar venjulegt vetni við gríðarlegan þéttleika og hitastig,“ á jörðinni „samrunakljúfar sem brenna nifteindaríkar samsætur hafa aukaafurðir sem eru allt annað en skaðlausar,“ sagði hann.
Lykil geislavirkt efni í samrunaferlinu á jörðinni væri trítíum, geislavirkt afbrigði af vetni.
Þannig yrðu „fjögur sorgleg vandamál“ — „geislunarskemmdir á mannvirkjum; geislavirkur úrgangur; þörfin fyrir líffræðilega vernd; og möguleikinn á framleiðslu plútóníums 239 af vopnagráðu – sem eykur þannig hættuna á útbreiðslu kjarnorkuvopna, en dregur ekki úr henni, eins og talsmenn samruna vildu hafa það,“ skrifaði Jassby.
„Að auki, ef samrunakljúfar eru örugglega framkvæmanlegir... myndu þeir deila einhverjum af hinum alvarlegu vandamálum sem herja á kljúfa kjarnakljúfa, þar á meðal losun trítíums, skelfilegri kælivökvaþörf og háum rekstrarkostnaði. Það verða líka fleiri gallar sem eru einstakir fyrir samrunatæki: notkun eldsneytis (tríums) sem er ekki að finna í náttúrunni og þarf að fylla á kjarnaofninn sjálfan; og óumflýjanleg rafmagnsrennsli á staðnum sem draga verulega úr raforku sem er til sölu.“
„Aðaluppspretta trítíums eru klofnir kjarnakljúfar,“ hélt hann áfram. Trítíum er framleitt sem úrgangsefni í hefðbundnum kjarnorkuverum. Þau byggjast á klofningu atóma, klofnun, en samruni felur í sér samruna atóma.
„Ef það verður samþykkt myndi samruni deuterium-trítíums vera eina raforkugjafinn sem nýtir ekki náttúrulegt eldsneyti eða umbreytir náttúrulegri orkugjafa eins og sólargeislun, vindi, fallandi vatni eða jarðhita. Það er einstakt að trítíumhluti samrunaeldsneytis verður að myndast í sjálfu samrunakjarnaofninum,“ sagði Jassby.
Um útbreiðslu kjarnorkuvopna, "Opin eða leynileg framleiðsla á plútóníum 239 er möguleg í samrunaofni einfaldlega með því að setja náttúrulegt eða rýrt úranoxíð á hvaða stað sem er þar sem nifteindir af hvaða orku sem er fljúga um. Haf hægfara nifteinda sem stafar af dreifingu streymandi samrunnifteinda á hvarfílátið gegnsýrir hvern krók og kima innra kjarna kjarnans, þar með talið viðhengi við hvarfhylkið.
Að því er varðar „viðbótar ókosti sem deilt er með klofningskljúfum,“ í samrunaofni: „Trítíum verður dreift á yfirborð hvarfílátsins, agnasprautur, dælurásir og önnur viðhengi. Tæring í varmaskiptakerfinu eða rof í lofttæmisrásum reactors gæti leitt til losunar geislavirks trítíums út í andrúmsloftið eða staðbundnar vatnsauðlindir. Trítíum skiptist við vetni til að framleiða trítíum vatn, sem er líffræðilega hættulegt.
„Að auki eru vandamálin með kælivökvaþörf og lélegri vatnsnýtingu,“ hélt hann áfram. „Samrunakljúfur er varmaorkuver sem myndi gera gríðarlegar kröfur til vatnsauðlinda fyrir efri kælilykjuna sem myndar gufu, sem og til að fjarlægja varma frá öðrum undirkerfum kjarnaofna eins og frystikæli og dælur… væri með lægstu vatnsnýtingu hvers konar varmaorkuvera, hvort sem það er jarðefna- eða kjarnorkuver. Þar sem þurrkaskilyrði versna á ýmsum svæðum heimsins gátu mörg lönd ekki haldið uppi stórum samrunakjarnakljúfum líkamlega.
„Og allt ofangreint þýðir að allir samrunakljúfar munu standa frammi fyrir of stórum rekstrarkostnaði,“ skrifaði hann.
„Rekstur samrunakjarna mun krefjast starfsfólks sem áður hefur aðeins verið þörf á sérfræðiþekkingu til starfa í klofningsverksmiðjum, svo sem öryggissérfræðinga til að fylgjast með öryggismálum og sérhæfðum starfsmönnum til að farga geislavirkum úrgangi. Auka hæft starfsfólk verður krafist til að reka flóknari undirkerfi samrunakjarna, þar á meðal frostefnafræði, trítíumvinnslu, plasmahitunarbúnað og vandaða greiningu. Klofnakljúfar í Bandaríkjunum þurfa venjulega að minnsta kosti 500 fasta starfsmenn á fjórum vikulegum vöktum og samrunaofnar munu þurfa nærri 1,000. Aftur á móti þurfa aðeins örfáir menn að reka vatnsaflsvirkjanir, jarðgasbrennsluver, vindmyllur, sólarorkuver og aðra orkugjafa,“ skrifaði hann.
„Margfaldur endurtekinn kostnaður felur í sér að skipta um geislunarskemmda og plasmaeyddu íhluti í segulbundnu samruna og framleiðslu á milljónum eldsneytishylkja fyrir hvern tregðulokunarsamrunakljúf árlega. Og hvers kyns kjarnorkuver verða að úthluta fjármunum fyrir lokun úr notkun sem og reglubundna förgun geislavirks úrgangs.“
„Það er óhugsandi að heildarrekstrarkostnaður samrunakljúfs sé lægri en klofningskljúfs og því þarf fjármagnskostnaður lífvænlegs samrunakljúfs að vera nálægt núlli (eða mjög niðurgreiddur) á stöðum þar sem rekstrarkostnaður einn og sér. Kljúfa kjarnakljúfa eru ekki samkeppnishæf við kostnað raforku sem framleidd er með öðrum en kjarnorku og hafa leitt til stöðvunar kjarnorkuvera,“ sagði Jassby.
„Til að draga saman, samrunakljúfar standa frammi fyrir nokkrum einstökum vandamálum: Skortur á náttúrulegu eldsneytisbirgðum (tríum) og stórum og óminnanlegum raforkutæmum….Þessar hindranir – ásamt gríðarlegu fjármagnskostnaði og nokkrum öðrum ókostum sem deilt er með kljúfaofnum – mun gera samrunakljúfa krefjandi að smíða og reka, eða ná hagkvæmni, en nokkur önnur tegund af raforkuframleiðendum.
„Hinn harki raunveruleiki samrunans stangast á við fullyrðingar talsmanna þess um „ótakmarkaða, hreina, örugga og ódýra orku“. Jarðbundin samrunaorka er ekki kjörinn orkugjafi sem lofaður er af örvum hans,“ sagði Jassby.
Fyrr á þessu ári vakti máls á skort á trítíumeldsneyti fyrir samrunakljúfa, Vísindi, riti American Association for the Advancement of Science, rak an grein fyrirsögninni: „ÞÁTTUR GAS, Skortur á trítíumeldsneyti getur skilið eftir samrunaorku með tómum tanki. Þetta stykki, í júní, vitnaði í háan kostnað við „sjaldgæfa geislavirka samsætuna trítíum... Á $30,000 á grammið er það næstum eins dýrmætt og demantur, en fyrir samrunafræðinga er verðið þess virði að borga. Þegar trítíum er blandað saman við háan hita við systkini sitt, geta þessar tvær lofttegundir brennt eins og sólin.
Svo er það reglugerð um samrunakljúfa. Grein í fyrra í MIT vísindastefnu endurskoðun sagði: „Brunorka hefur lengi verið talin orkugjafi sem getur framleitt mikið magn af hreinni orku... Þrátt fyrir þetta loforð hefur samrunaorka ekki orðið að veruleika eftir sex áratuga rannsóknir og þróun vegna áframhaldandi vísindalegra og tæknilegra áskorana. Umtalsverð einkafjárfesting í sprotafyrirtækjum í atvinnuskyni gefur til kynna endurnýjaðan áhuga á horfum á þróun samrunatækni á næstunni. Árangursrík þróun samrunaorku mun hins vegar krefjast viðeigandi regluverks til að tryggja öryggi almennings og efnahagslega hagkvæmni.“
„Áhættuupplýstar reglugerðir innihalda áhættuupplýsingar úr líkindaöryggisgreiningum til að tryggja að reglugerðir séu viðeigandi fyrir raunverulega áhættu af starfsemi,“ sagði grein. „Þrátt fyrir ávinninginn af því að taka upp áhættuupplýst ramma fyrir þroskaðan fission-iðnað, gæti notkun áhættuupplýstrar reglugerða fyrir leyfisveitingu á fyrstu kynslóðar samrunatækni í atvinnuskyni verið skaðleg markmiðinu um efnahagslega útfærslu samruna á næstunni. Samrunatækni í atvinnuskyni hefur ófullnægjandi reynslugrunn af rekstri og eftirliti til að styðja við hraða og árangursríka notkun áhættuupplýstra reglna.
Þrátt fyrir útbreiddan fagnaðarlæti fjölmiðla um samrunatilkynningu í síðustu viku voru nokkur mæld ummæli í fjölmiðlum. Arianna Skibell frá Stjórnmála skrifaði a stykki yfirskriftina „Hér er raunveruleikakönnun fyrir kjarnorkusamruna“. Hún sagði „það eru ógnvekjandi vísinda- og verkfræðilegar hindranir við að þróa þessa uppgötvun í vélar sem geta breytt samrunaviðbrögðum á viðráðanlegu verði í rafmagn fyrir netið. Það setur samruna algerlega í flokkinn „kannski einn daginn“.“
„Hér eru nokkrar ástæður fyrir því að draga úr væntingum um að þessi bylting muni skila skjótum framförum í að takast á við neyðarástand í loftslagsmálum,“ sagði Skibell. „Fyrst og fremst, eins og loftslagsvísindamenn hafa varað við, hefur heimurinn ekki áratugi til að bíða þar til tæknin er hugsanlega hagkvæm til að núllstilla losun gróðurhúsalofttegunda. Hún vitnaði í loftslagsvísindamann háskólans í Pennsylvaníu, Michael Mann, sem sagði: „Ég væri spenntari fyrir tilkynningu um að Bandaríkin hætti niðurgreiðslum á jarðefnaeldsneyti.
Henry Fountain í hans New York Times netdálkur „Climate Forward,“ skrifaði hvernig „heimurinn þarf að draga verulega úr losun [kolefnis] fljótlega...Þannig að jafnvel þótt samrunaorkuver verði að veruleika myndi það líklega ekki gerast í tæka tíð til að hjálpa til við að koma í veg fyrir versnandi áhrif loftslagsbreytinga á næstunni. Það er miklu betra, segja margir loftslagsvísindamenn og stjórnmálamenn, að einbeita sér að núverandi endurnýjanlegri orkutækni eins og sólar- og vindorku til að hjálpa til við að ná þessum losunarmarkmiðum.“
„Þannig að ef samruni er ekki skyndilausn í loftslagsmálum, gæti það þá verið langtímalausn á orkuþörf heimsins? hann hélt áfram. „Kannski, en kostnaður getur verið vandamál. National Ignition Facility í Livermore, þar sem tilraunin var gerð, var byggð fyrir 3.5 milljarða dollara.
Lawrence Livermore National Laboratory á sér langa sögu með samruna. Það er þar sem vetnissprengja var þróuð undir stjórn kjarnaeðlisfræðingsins Edward Teller, sem varð forstjóri þess. Reyndar hefur honum lengi verið lýst sem „faðir vetnissprengjunnar“. Vetnissprengjan nýtir samruna á meðan kjarnorkusprengjan, sem Teller vann áður að í Los Alamos National Laboratory, nýtir klofnun. Þróun kjarnorkusprengja í Los Alamos leiddi til kjarnorkuafleggjara: kjarnorkuver sem nýta klofnun.
ZNetwork er eingöngu fjármagnað með örlæti lesenda sinna.
Styrkja