Dyfodol Ynni Glân, Diderfyn

Siopau tecawê allweddol

• Ar Ragfyr 5, cynhyrchodd gwyddonwyr yr Unol Daleithiau yn y Cyfleuster Tanio Cenedlaethol yng Nghaliffornia fwy o egni o adwaith ymasiad niwclear nag a roddasant i mewn
• Canlyniad yr arbrofol yw datblygiad ynni niwclear enfawr mewn ymgais canrif o hyd i ddatgloi pŵer yr haul ar y ddaear
• Gyda mwy o ymchwil a buddsoddiad ariannol, mae ymchwilwyr yn credu ein bod ni o fewn pedwar degawd i gynhyrchu ynni glân, diderfyn 100%.

“Roedd dydd Llun, Rhagfyr 5, 2022 yn ddiwrnod pwysig mewn gwyddoniaeth.”

Cyflwynwyd y tanddatganiad hwn gan Jill Hruby, is-ysgrifennydd y Weinyddiaeth Diogelwch Niwclear Genedlaethol (NNSA), mewn cynhadledd i'r wasg ar 13 Rhagfyr.

Y pwnc: Datblygiad arloesol o ran ynni niwclear yng Nghyfleuster Tanio Cenedlaethol (NIF) Labordy Cenedlaethol Lawrence Livermore (LLNL) yng Nghaliffornia.

Dywedodd Cyfarwyddwr Polisi Swyddfa Gwyddoniaeth a Thechnoleg y Tŷ Gwyn, Dr. Arata Prabhakar, y cyflawniad fel “carreg filltir wyddonol” a “rhyfeddod peirianyddol y tu hwnt i gred.”

“Y ddeuoliaeth hon o ddatblygu’r ymchwil, adeiladu’r systemau peirianneg cymhleth, y ddwy ochr yn dysgu oddi wrth ein gilydd, dyma sut rydyn ni’n gwneud pethau mawr, caled, a dim ond enghraifft hyfryd yw hon,” ychwanegodd.

Y cynnydd egni net o'r adwaith ymasiad yw'r cyntaf yn hanes dyn. Tra bod mwy o ymchwil (a llawer mwy o ymchwil) i wneud y dechnoleg yn ailadroddadwy, yn raddadwy ac yn fwy effeithlon, mae'n gam hanfodol ar y llwybr i ynni glân.

Ac i fuddsoddwyr, mae hynny'n cynrychioli degawdau o gyfleoedd aeddfed ar gyfer y pluo.

Beth yw ymasiad niwclear?

Mae ymasiad niwclear yn golygu cyfuno atomau yn un atom mwy. Mae'r broses yn cynhyrchu symiau enfawr o egni, a dyma'r adwaith craidd sy'n gyrru ein haul.

Mae ymasiad niwclear yn wahanol i ymholltiad niwclear, y broses a ddefnyddir mewn gorsafoedd ynni niwclear. Mae ymholltiad yn hollti atomau, yn hytrach na'u cyfuno, gan gynhyrchu gwastraff ymbelydrol peryglus yn y broses.

Mewn cyferbyniad, mae ymasiad niwclear yn llawer mwy effeithlon, yn cynhyrchu bron dim gwastraff, ac yn rhedeg oddi ar atomau hydrogen sydd ar gael yn hawdd mewn dŵr môr, yn hytrach na deunyddiau ymbelydrol wedi'u claddu yn y ddaear. Mae hynny'n ei gwneud yn ymgeisydd delfrydol ar gyfer pweru popeth o dai i weithfeydd gweithgynhyrchu ... pe bai modd ei raddio.

Ers darganfod ymasiad ganrif yn ôl, mae gwyddonwyr wedi rasio i ddatgloi ac atgynhyrchu'r mecaneg mewn labordy. Ond mae rhedeg adwaith ymasiad sy'n gofyn am lai o egni i mewn nag y mae'n ei roi allan, proses o'r enw tanio, wedi osgoi gwyddonwyr ...

Hyd yn hyn.

Y datblygiad ynni niwclear yn gryno

Digwyddodd datblygiad ynni niwclear mis Rhagfyr yn y Cyfleuster Tanio Cenedlaethol, sy'n defnyddio proses o'r enw “fusion inertial thermonuclear.”

Yn y bôn, mae'r cyfadeilad laser $3.5 biliwn yn saethu 192 o laserau mewn capsiwl bach. Mae'r capsiwl yn cynnwys dau isotop hydrogen sydd, o'u peledu ag egni, yn anweddu bron yn syth. Mae'r broses ymasiad yn rhyddhau llawer iawn o egni.

Yn y gorffennol, roedd y mewnbwn ynni o'r laserau yn llawer uwch na'r allbwn ynni o'r adwaith ymasiad. Ond ar Ragfyr 5, rhoddodd ymchwilwyr gynnig ar rywbeth newydd.

Roedd y gragen o amgylch y capsiwl a ddefnyddiwyd ganddynt yn fwy trwchus nag mewn arbrofion yn y gorffennol, sy'n golygu bod diffygion bach yn effeithio'n llai ar yr arbrawf. Roedd y newid syml hwn - ac yn anhygoel o ailadroddadwy - yn caniatáu i rywbeth anhygoel ddigwydd.

Disgrifiodd Dr Marvin Adams, Dirprwy Weinyddwr NNSA ar gyfer Rhaglenni Amddiffyn, y broses yn y gynhadledd i'r wasg ddydd Mawrth. Nododd fod y broses wedi dechrau gyda silindr sfferig yn cynnwys capsiwl bach, “tua hanner diamedr BB.”

“Roedd 192 o drawstiau laser yn mynd i mewn o ddau ben y silindr,” meddai, “a tharo’r wal fewnol…. Pelydrau X o'r wal yn amharu ar y capsiwl sfferig. Cafodd tanwydd ymasiad yn y capsiwl ei wasgu, dechreuodd adweithiau ymasiad. Roedd hyn i gyd wedi digwydd o'r blaen, 100 gwaith o'r blaen. Ond yr wythnos diwethaf am y tro cyntaf, fe wnaethon nhw ddylunio'r arbrawf hwn fel bod y tanwydd ymasiad yn aros yn ddigon poeth, yn ddigon trwchus ac yn ddigon crwn am gyfnod digon hir nes iddo danio. Ac fe gynhyrchodd fwy o egni nag yr oedd y laserau wedi'i adneuo. Tua 2 megajoule i mewn, tua 3 megajoule allan. Ennill o 1.5.”

Pwysigrwydd y datblygiad arloesol hwn

Mae cynnydd o 1.5 yn swnio'n fach, ac yn nhermau egni, y mae. Ond nid maint yr ymateb sy'n bwysig - dyna a ddigwyddodd o gwbl.

Roedd llwyddiant ymasiad niwclear Rhagfyr 5 yn benllanw canrif o ymchwil, ariannu doleri a methiannau. Er bod llawer o gamau rhwng heddiw a hyfywedd masnachol, heb y cam hwn, nid oedd ymasiad fel ffynhonnell ynni fawr mwy na gimig ffuglen wyddonol. Heddiw, mae'n realiti.

Ac mae potensial hirdymor dyfodol trymion ymasiad yn syfrdanol. Yn wahanol i lo a thanwydd ffosil, nid yw adweithiau ymasiad yn cynhyrchu unrhyw allyriadau CO2 na sgil-gynhyrchion eraill. A chan ei fod yn rhedeg ar hydrogen, yr elfen fwyaf helaeth yn y bydysawd, mae bron yn ddiderfyn o ran ei botensial cynhyrchu.

Gyda cymaint â hynny o ynni, nid dim ond lleihau ein hôl troed allyriadau y byddwn yn ei wneud – gallem ei wrthdroi.

Byddai pŵer diderfyn yn ei gwneud hi'n bosibl datblygu pob math o dechnoleg yn gyflymach, yn rhatach ac yn lanach, o atebion newid hinsawdd i well gliniaduron.

Gallai ynni ymasiad leddfu llewygiadau ynni, gweithfeydd trin dŵr pŵer, a’n helpu ni i ddarganfod ffyrdd gwell o ailgylchu a chael gwared ar sbwriel.

Gallai technolegau newydd dynnu CO2 o'r atmosffer ar raddfa fawr, gan liniaru newid yn yr hinsawdd a lleihau anafiadau dynol a achosir gan lygredd.

Gallai technoleg batri symud ymlaen, gan ganiatáu ar gyfer mabwysiadu màs cynhyrchu a storio ynni glân ar gyfer cartrefi, cerbydau a mwy.

Ar raddfa fawr, hirdymor, gallai ynni ymasiad ddileu allyriadau dynoliaeth, gan ganiatáu ar gyfer planed lanach, wyrddach, iachach - heb sôn am, bywoliaeth uchel i'r ddynoliaeth gyfan.

Os yw hynny'n swnio braidd yn ddelfrydyddol, nid ydych chi'n anghywir. Ond eto, roedd y syniad o egni ymasiad yn ddelfrydyddol 50 mlynedd yn ôl. Y mis hwn, profodd gwyddonwyr fod ymasiad yn bosibl. Pam na all y buddion hirdymor eraill ddod yn wir hefyd?

Beth mae hyn yn ei olygu i fuddsoddwyr?

Ond cyn i ddyfodol ymasiad ddod yn realiti, mae angen mwy o ymchwil ac arloesi ar y gofod ynni - llawer ohono.

Mae amser a thechnoleg yn allweddol

Datgelodd y gynhadledd i'r wasg fod yr arae laser a ysgogodd y datblygiad ynni niwclear yn seiliedig ar dechnoleg 40 oed. Nid yn unig y mae laserau modern yn fwy pwerus, maen nhw hefyd yn fwy effeithlon - sy'n golygu bod mwy o enillion egni ymasiad rownd y gornel.

Roedd Cyfarwyddwr LLNL Dr. Kim Budil yn ofalus i atgoffa newyddiadurwyr a buddsoddwyr nad yw ymasiad bedair wythnos neu hyd yn oed bedair blynedd i ffwrdd. Bydd y broses yn cymryd amser.

“Mae yna rwystrau sylweddol iawn, nid yn unig yn y wyddoniaeth, ond yn y dechnoleg,” meddai. “Un capsiwl wedi’i danio yw hwn un tro, ac i wireddu egni ymasiad masnachol, mae’n rhaid i chi wneud llawer o bethau. Mae’n rhaid i chi allu cynhyrchu llawer, llawer o ddigwyddiadau tanio ymasiad y funud, ac mae’n rhaid i chi gael system gadarn o yrwyr i alluogi hynny.”

Fodd bynnag, mae hi hefyd yn optimistaidd nag y mae dyfodol wedi'i bweru gan gyfuniad o fewn gafael.

“[Mae'n] nad yw'n] bum degawd [i ffwrdd] mae'n debyg, sef yr hyn yr oedden ni'n arfer ei ddweud,” ychwanegodd. “Rwy’n meddwl ei fod yn symud i mewn i’r blaendir. Gydag ychydig ddegawdau o ymchwil a buddsoddiad…gallai ein rhoi mewn sefyllfa i adeiladu gweithfeydd pŵer.”

Gall buddsoddiadau ariannol ysgogi masnacheiddio cyflymach

Roedd y LLNL yn dibynnu i raddau helaeth ar grantiau cyhoeddus a chyllid i wireddu'r datblygiad ynni niwclear. Ond mae Ysgrifennydd Ynni yr Unol Daleithiau, Jennifer Granholm, yn credu bod angen ymchwil preifat a chyhoeddus i wneud i ymasiad ddigwydd.

“Rydyn ni'n gwybod bod yna ddiddordeb mawr wedi bod ymhlith y gymuned ariannu preifat ... ac rydyn ni'n annog hynny,” meddai mewn cynhadledd i'r wasg ddydd Mawrth. “Mae hyn yn dangos y gellir ei wneud, sydd bob amser wedi bod yn gwestiwn: a allwch chi gyrraedd yno?”

“Mae’r trothwy hwnnw sy’n cael ei groesi yn caniatáu i [wyddonwyr] ddechrau gweithio ar well laserau, laserau mwy effeithlon, ar gapsiwlau cyfyngiant gwell, ac ati, [Dyma] y pethau sy’n angenrheidiol i ganiatáu iddo gael ei fodiwleiddio a’i gymryd i raddfa fasnachol.”

Yn ffodus, mae'r sector preifat yn neidio ymlaen. Nododd Kim Budil fod llawer o gwmnïau preifat yn archwilio cynhyrchu ymasiad anadweithiol ochr yn ochr â'i gefnder, ymasiad magnetig. (Mae ymasiad magnetig yn defnyddio tokamak, dyfais siâp toesen sy'n defnyddio magnetau cryf i gyfyngu plasma mewn siâp penodol.)

Mae Budil yn credu, rhwng bod ymasiad magnetig “ychydig o flaen llaw” a datblygiad tanio’r mis hwn, mae cael ein “portffolio o ddulliau technolegol presennol mewn gwirionedd yn lle gwych i fod.”

Ychwanegodd, “Bydd y cymunedau hyn yn bwydo ar ei gilydd, byddwn yn dysgu, byddwn yn parhau i ddatblygu’r maes, a bydd llawer o dechnolegau’n tyfu allan o’r ddau faes yn ogystal â llwybr i orsaf bŵer ymasiad.”

Manteisio ar y datblygiad arloesol ymasiad niwclear

Yn ystod y gynhadledd i'r wasg, rhannodd Arata Prabhakar eiliad o feddwl gyda'r gynulleidfa.

“Rwyf hefyd wedi bod yn myfyrio ar ba mor hir y gall y daith fod o wybod i wneud,” meddai. “Oherwydd ei bod hi'n ganrif ers i ni ddarganfod mai ymasiad [yn pweru'r sêr] ydoedd. Ac yn y ganrif honno, fe gymerodd gymaint o wahanol ddatblygiadau a ddaeth at ei gilydd yn y pen draw i’r pwynt y gallem ni atgynhyrchu’r gweithgaredd ymasiad hwnnw yn y modd rheoladwy hwn mewn labordy.”

Mae amser - hyd yn oed ar raddfa o ddegawdau - yn gysyniad y mae buddsoddwyr yn gyfarwydd ag ef. Mae angen amser i wneud arian, buddsoddi arian a gweld canlyniadau'r buddsoddiadau hynny.

Os gellir dod ag ymasiad niwclear i raddfa fasnachol, mae'n cynrychioli egni diderfyn i ddynoliaeth - a photensial enillion enfawr i'r buddsoddwyr a arhosodd.

Mae Q.ai yma i'ch helpu i fuddsoddi yn y dyfodol hwnnw, a'r potensial enillion hwnnw.

gyda'n Pecyn Technoleg Glân, mae ein AI yn crynhoi'r arloesiadau ynni gwyrdd gorau sydd ar gael. Mae buddsoddi yn y Pecyn hwn yn ffordd gyflym a hawdd o roi eich arian ar waith gan adeiladu dyfodol gwell – a gobeithio cynhyrchu rhai enillion yn y broses.

Mae'n fuddsoddiad wedi'i wneud yn hawdd, yn smart ac yn wyrdd.

Ac fel y dywedodd Cyfarwyddwr LLNL, Kim Budil, ddydd Mawrth, “Mae’r heriau gwyddoniaeth a thechnoleg ar y llwybr i ynni ymasiad yn frawychus, ond gwneud yr hyn sy’n ymddangos yn amhosibl, yn bosibl yw pan fyddwn ar ein gorau.”

Lawrlwythwch Q.ai heddiw ar gyfer mynediad at strategaethau buddsoddi wedi'u pweru gan AI.