Schone energie van de snelst bewegende objecten op aarde

Schone energie van de snelst bewegende objecten op aarde

Door Ben Morris
Technology of Business-editor

Gepubliceerd1 oktoberDelencloseDeel paginaKopieer linkOver delenGerelateerde onderwerpenCOP26Afbeelding bijschrift, The control room for Machine 3

“Misschien wil je je oren bedekken”, zegt een senior engineer bij First Light Fusion, terwijl we staren naar een reeks schermen die eruitziet als een miniversie van een NASA-controlekamer. Ik pak wat oordopjes.

Er klinkt een waarschuwingssirene en een computerstem telt het niveau van de elektrische lading op in een buitengewone machine.

Het is gebouwd door First Light Fusion – een in Oxford gevestigd bedrijf dat probeert hier op aarde de reactie te creëren die de zon aandrijft.

Kort nadat hij volledig is opgeladen, maakt Machine 3 een flinke knal als schakelaars openvliegen en 9 miljoen ampère – gelijk aan ongeveer 300 blikseminslagen – wordt geconcentreerd in een gebied ter grootte van je vingernagel.

Die elektriciteit wordt vervolgens gebruikt om een ​​elektromagnetische kracht op te wekken die een kleine aluminium schijf versnelt tot snelheden tot 20 km per seconde, waardoor het een van de snelst bewegende objecten is die mensen ooit hebben gemaakt.

Het is moeilijk voor te stellen dat soort snelheid, maar iets dat zo snel gaat, zou in iets meer dan 20 seconden van Londen naar Parijs schieten.

Afbeeldingsbron, First LightImage-bijschrift, Machine 3: De blauwe delen zijn condensatoren die de lading opslaan die nodig is om het projectiel te versnellen

De aluminium schijf gaat echter niet ver – hij is door een vacuüm gelanceerd op een speciaal doelwit op slechts 10 mm afstand.

Waar het doelwit precies van gemaakt is, de verhoudingen en interne structuur zijn echter topgeheim. Dat komt omdat First Light verschillende jaren en miljoenen ponden heeft besteed aan het ontwerpen van het doel om in te storten, zodat het een kleine brandstofbel onder enorme druk en hitte verplettert.

Waarom? Want met voldoende druk kun je die brandstof (isotopen van waterstof, deuterium en tritium genaamd), laten samensmelten tot helium.

Tijdens dat proces, bekend als fusie, worden snel bewegende deeltjes, neutronen genoemd, geproduceerd en hun energie kan worden opgevangen en dit is het cruciale deel, omgezet in warmte, dat kan worden gebruikt om elektriciteit te maken.

Als al die scheikunde en natuurkunde een beetje verbijsterend zijn, maak je dan geen zorgen, het belangrijkste punt is dat het op deze manier produceren van energie een enorme doorbraak zou zijn voor de industrie.

Fusion heeft slechts relatief kleine hoeveelheden brandstof nodig. Fusie produceert ook geen broeikasgassen en je houdt weinig van het radioactieve afval over dat de huidige kernreactoren zo impopulair maakt.

“Dit wordt net zo belangrijk als de overstap van hout naar fossiele brandstoffen in termen van wat het betekent voor de beschaving… of je zou kunnen zeggen van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare energiebronnen. Dit is een nieuwe, onbeperkte energiebron”, zegt Nicholas Hawker. , een mede-oprichter van First Light en zijn chief executive.

Afbeeldingsbron, First Light Fusion Afbeelding bijschrift, In dit prototype-doel aan de linkerkant zie je de bel die de brandstof zou bevatten – de bel aan de rechterkant is een reflectie

In aanloop naar de klimaatconferentie COP26, die op 31 oktober in Glasgow van start gaat, is de belangstelling voor zo’n potentieel schone energiebron toegenomen.

Het nadeel van fusie is echter dat het erg moeilijk te onderhouden en in bedwang te houden is, vanwege de vereiste hoge temperaturen en drukken.

De heer Hawker denkt dat First Light heel dicht bij het bereiken van fusie in Machine 3 is. Maar met de gebruikelijke voorzichtigheid van een wetenschapper wil de heer Hawker niet precies voorspellen wanneer dat zal gebeuren, en zal hij alle resultaten zorgvuldig willen controleren.

Hoewel dat een indrukwekkende prestatie zal zijn, is er minstens tien jaar werk voordat First Light een werkende reactor kan bouwen die het proces gaande kan houden en de warmte kan opvangen om energie te maken.

Meer technologie van het bedrijfsleven

De race om hardnekkige chemicaliën in onze huizen te vervangenZorgen voor spionage voeden de markt voor veiligere technologieHoe nerdcultuur de pandemie heeft aangedrevenWaarom zelfs grote schepen de scheepvaartcrisis niet kunnen oplossen Hoe moeilijk is het om een ​​jumbojet te recyclen?

Maar de heer Hawker is ervan overtuigd dat zijn team daar kan komen. “Het is geen fantasie”, vertelt hij me.

“Ik denk echt dat we de meest gedeblokkeerde, meest schaalbare technologie hebben die kan worden gebouwd met het laagste risico en de laagste kosten, en daar gaat het om.”

Zodra hun huidige machines fusie hebben aangetoond, zal de volgende stap zijn om een ​​machine te bouwen die meer energie kan produceren dan hij gebruikt – de zogenaamde “winst”.

Dat vereist een nog krachtigere machine die hogere snelheden kan genereren, misschien wel 50 km per seconde.

In de loop van het decennium hopen ze dat draaiende te krijgen, terwijl ze tegelijkertijd hun eerste reactor plannen, waarvan ze hopen dat deze in de jaren 2030 klaar zal zijn om te testen.

Afbeeldingsbron, First Light Fusion Afbeelding bijschrift: “Het is geen fantasie”, zegt Nicholas Hawker, de oprichter van First Light Fusion

Hawker geeft toe dat er technische uitdagingen zijn: niet in de laatste plaats het afvuren van hun hogesnelheidsprojectiel over langere afstanden en nog steeds het doelwit raken.

“We weten niet of het een showstopper is, maar het is de moeilijkste technische uitdaging. Het projectiel nauwkeurig lanceren met de vereiste herhalingssnelheid. Dat is de grootste technische uitdaging voor ons”, zegt hij.

Concurrenten

Hij racet ook tegen tientallen andere bedrijven die hun eigen technologieën ontwikkelen om fusie aan het werk te krijgen.

Hier in het VK trekt Tokamak Energy de aandacht met zijn vooruitgang. In plaats van een projectiel af te vuren om de voorwaarden voor fusie te creëren, verwarmt het de brandstof tot extreme temperaturen en vangt vervolgens het resulterende plasma op met krachtige magnetische velden in een apparaat dat bekend staat als een tokamak.

Arthur Turrell heeft een doctoraat in plasmafysica en is de auteur van “The Star Builders”, een boek over de inspanningen om fusie te laten werken.

Turrell bewondert het werk van particuliere bedrijven als First Light en Tokamak Energy, maar wijst erop dat ze niet het verst gevorderd zijn op dit gebied.

“Fusiefirma’s doen echt interessante dingen, en ze halen een inhaalslag van tientallen jaren vooruitgang in openbare laboratoria. Maar geen van hen is nog in de buurt van de voorwaarden die in openbare laboratoria worden bereikt. Het betekent niet dat het zal gebeuren’ gebeurt niet. Maar ze zijn er gewoon nog niet”, zegt hij.

Afbeeldingsbron, NIFImage-bijschrift, The National Ignition Facility in Californië vuurt lasers af op brandstofpellets

In augustus bijvoorbeeld maakte de National Ignition Facility (NIF), in Californië, een belangrijke doorbraak door een fusiereactie op gang te brengen die 70% van de energie produceerde die nodig was om de reactie op gang te krijgen.

NIF richt krachtige laserstralen op een brandstofkorrel om voorwaarden voor fusie te creëren, en de heer Turrell denkt dat het slechts een kwestie van tijd is voordat ze meer energie uit de reacties gaan halen dan ze erin stoppen.

Terwijl de grote, door de overheid gefinancierde fusieprojecten voor de deur staan, is het voor zo’n lastig probleem voorlopig logisch om meerdere spelers hun eigen technologie te laten ontwikkelen, zegt de heer Hawker.

“We weten uiteindelijk niet wat zal werken voor commercialisering. Dus mensen onderzoeken veel verschillende opties, [means] we hebben een veel betere kans om iets te vinden dat werkt.”

Volg Technology of Business-redacteur Ben Morris op Twitteren.

.