Βαθιά κάτω από την έρημο Νεβάδα τη δεκαετία του 1980 οι ΗΠΑ διεξήγαγαν μυστική έρευνα για πυρηνικά όπλα.
Μεταξύ των πειραμάτων ήταν μια προσπάθεια να δούμε αν η πυρηνική σύντηξη, η αντίδραση που τροφοδοτεί τον ήλιο, θα μπορούσε να πυροδοτηθεί στη γη σε μια ελεγχόμενη σκηνή.
Τα πειράματα ήταν απόρρητα, αλλά ήταν ευρέως γνωστό στους φυσικούς ότι τα αποτελέσματα ήταν πολλά υποσχόμενα.
Αυτή η γνώση τράβηξε την προσοχή δύο νέων μεταπτυχιακών φοιτητών που δούλευαν στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος στα τέλη της δεκαετίας του 2000, στον Κόννερ Γκάλογουεϊ και στον Αλεξάντερ Βάλις.
Το εργαστήριο του Λος Άλαμος ιδρύθηκε αρχικά το 1943 ως άκρως απόρρητη τοποθεσία για την ανάπτυξη των πρώτων πυρηνικών όπλων.
Βρίσκεται κοντά στη Σάντα Φε, στο Νέο Μεξικό είναι τώρα μια αμερικανική κυβερνητική ερευνητική και αναπτυξιακή εγκατάσταση.
Όταν ο Άλεξ κι εγώ μάθαμε για τα τεστ στο Λος 'λαμος, η αντίδρασή μας ήταν σαν ουάου, η αδρανειακή σύντηξη έχει ήδη δουλέψει!
Σφαίρες εργαστηριακής κλίμακας πυροδοτήθηκαν, οι λεπτομέρειες ήταν απόρρητες, αλλά αρκετά δημοσιοποιήθηκαν ότι ξέραμε ότι επιτεύχθηκε ανάφλεξη, αναφέρει ο κ. Galloway.
Η πυρηνική σύντηξη είναι η διαδικασία της τήξης των πυρήνων υδρογόνου μαζί, η οποία παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας.
Η αντίδραση δημιουργεί ήλιο και όχι τα μακροχρόνια ραδιενεργά απόβλητα της διαδικασίας σχάσης που χρησιμοποιείται σε υφιστάμενους πυρηνικούς σταθμούς.
Εάν η σύντηξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί, τότε υπόσχεται άφθονη ηλεκτρική ενέργεια, που παράγεται χωρίς παραγωγή CO2.
Αυτές οι δοκιμές τη δεκαετία του 1980 οδήγησαν στην αμερικανική κυβέρνηση να κατασκευάσει την Εθνική Μονάδα ανάφλεξης (NIF) στην Καλιφόρνια, ένα έργο για να δούμε αν οι σφαίρες πυρηνικών καυσίμων θα μπορούσαν να ανάψουν χρησιμοποιώντας ένα ισχυρό λέιζερ.
Μετά από πάνω από μια δεκαετία εργασίας, στα τέλη του 2022 οι ερευνητές στο NIF έκαναν μια σημαντική πρόοδο.
Οι επιστήμονες διεξήγαγαν το πρώτο πείραμα ελεγχόμενης σύντηξης για να παράγουν περισσότερη ενέργεια από την αντίδραση από αυτή που προμήθευαν τα λέιζερ που την πυροδότησαν.
Ενώ οι φυσικοί σε όλο τον κόσμο θαύμαζαν αυτή την ανακάλυψη, χρειάζονταν οι επιστήμονες στο NIF πολύ περισσότερο από ό, τι αναμενόταν.
Ήταν ενεργειακά πεινασμένοι, λέει ο κ. Γκάλογουεϊ.
Δεν εννοεί ότι χρειάζονταν περισσότερα σνακ, αντ' αυτού το λέιζερ NIF ήταν μόνο αρκετά ισχυρό για να ανάψει το βλήμα καυσίμου.
Ο κ. Galloway και ο κ. Valys πιστεύουν ότι τα ισχυρότερα λέιζερ θα επιτρέψουν την κατασκευή μιας αντίδρασης σύντηξης που θα μπορεί να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.
Για να το κάνουν αυτό ίδρυσαν τον Xcimer, με έδρα το Ντένβερ.
Η NIF είχε να κάνει με ένα λέιζερ που θα μπορούσε να αντλήσει δύο μεγατζάουλ ενέργειας.
Ο κ. Galloway και ο κ. Valys σχεδιάζουν να πειραματιστούν με λέιζερ που μπορούν να προμηθεύσουν έως και 20 μεγατζάουλ ενέργειας.
Πιστεύουμε ότι 10 με 12 [μεγάτζουλες] είναι το γλυκό σημείο για ένα εμπορικό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας, λέει ο κ. Γκάλογουεϊ.
Μια τέτοια ακτίνα λέιζερ θα χτυπούσε την κάψουλα καυσίμου με μια ισχυρή γροθιά.
Θα ήταν σαν να παίρνουμε την ενέργεια ενός αρθρωτού φορτηγού 40 τόνων που ταξιδεύει με 60 μίλια/ώρα και να το εστιάζουμε στην κάψουλα μεγέθους εκατοστών για μερικά δισεκατομμύρια του δευτερολέπτου.
Πιο ισχυρά λέιζερ θα επιτρέψουν στο Xcimer να χρησιμοποιήσει μεγαλύτερες και απλούστερες κάψουλες καυσίμου από το NIF, το οποίο δυσκολεύεται να τις τελειοποιήσει.
Ο Xcimer ενώνει δεκάδες άλλους οργανισμούς σε όλο τον κόσμο προσπαθώντας να κατασκευάσει έναν αντιδραστήρα σύντηξης που λειτουργεί.
Υπάρχουν δύο κύριες προσεγγίσεις.
Το σπάσιμο ενός σφαιριδίου καυσίμου με λέιζερ εμπίπτει στην κατηγορία της αδρανειακής σύντηξης περιορισμού.
Ο άλλος τρόπος, γνωστός ως μαγνητική σύντηξη περιορισμού, χρησιμοποιεί ισχυρούς μαγνήτες για να παγιδεύσει ένα φλεγόμενο σύννεφο ατόμων που ονομάζονται πλάσμα.
Και οι δύο προσεγγίσεις έχουν τρομακτικές τεχνολογικές προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν.
Συγκεκριμένα, πώς εκχυλίζετε τη θερμότητα που παράγεται κατά τη διάρκεια της σύντηξης ώστε να μπορείτε να κάνετε κάτι χρήσιμο με αυτό, όπως να οδηγείτε μια τουρμπίνα για να φτιάξετε ηλεκτρική ενέργεια;
Υποθέτω ότι ο σκεπτικισμός μου είναι, δεν έχω δει ακόμη ένα πειστικό εννοιολογικό διάγραμμα του πώς μπορείτε να διαχειριστείτε τη διαδικασία της αφαίρεσης ενέργειας, διατηρώντας την αντίδραση σύντηξης σε εξέλιξη, λέει ο καθηγητής Ian Lowe στο Πανεπιστήμιο Griffith στην Αυστραλία.
Πέρασε τη μακρά καριέρα του δουλεύοντας στην ενεργειακή έρευνα και πολιτική.
Ενώ ο καθηγητής Lowe υποστηρίζει την ανάπτυξη της τεχνολογίας σύντηξης, απλά υποστηρίζει ότι ένας αντιδραστήρας σύντηξης που λειτουργεί δεν θα έρθει αρκετά γρήγορα ώστε να βοηθήσει να μειωθούν οι εκπομπές CO2 και να αντιμετωπιστεί η κλιματική αλλαγή.
Η ανησυχία μου είναι ότι ακόμη και η πιο αισιόδοξη άποψη είναι ότι ο γάμος θα ήταν τυχερός να έχει εμπορικούς αντιδραστήρες σύντηξης μέχρι το 2050.
Και πολύ πριν από τότε πρέπει να έχουμε αποάνθρακα την παροχή ενέργειας αν δεν επρόκειτο να λιώσει τον πλανήτη, λέει.
Μια άλλη πρόκληση είναι ότι η αντίδραση σύντηξης παράγει υψηλής ενέργειας σωματίδια που θα υποβαθμίσουν τον χάλυβα, ή οποιοδήποτε άλλο υλικό που ευθυγραμμίζει τον πυρήνα του αντιδραστήρα.
Όσοι είναι στη βιομηχανία σύντηξης δεν αρνούνται τις προκλήσεις της μηχανικής, αλλά αισθάνονται ότι μπορούν να ξεπεραστούν.
Το Xcimer σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει έναν καταρράκτη λιωμένου άλατος που ρέει γύρω από την αντίδραση σύντηξης για να απορροφήσει τη θερμότητα.
Οι ιδρυτές είναι βέβαιοι ότι μπορούν να ρίξουν τα λέιζερ και να αντικαταστήσουν τα καψάκια καυσίμου (ένα κάθε δύο δευτερόλεπτα) ενώ διατηρούν αυτή τη ροή σε λειτουργία.
Η ροή του λιωμένου άλατος θα είναι επίσης αρκετά παχιά ώστε να απορροφήσει σωματίδια υψηλής ενέργειας που θα μπορούσαν ενδεχομένως να βλάψουν τον αντιδραστήρα.
Έχουμε μόνο δύο σχετικά μικρές ακτίνες λέιζερ που έρχονται από κάθε πλευρά [του σφαιριδίου καυσίμου].
Έτσι χρειάζεστε μόνο ένα κενό στη ροή αρκετά μεγάλο για αυτές τις ακτίνες, και έτσι δεν χρειάζεται να απενεργοποιήσετε και να ενεργοποιήσετε ολόκληρη τη ροή, λέει ο κ. Valys.
Αλλά πόσο γρήγορα μπορούν να κάνουν ένα τέτοιο σύστημα να λειτουργήσει;
Το Xcimer σχεδιάζει να πειραματιστεί με τα λέιζερ για δύο χρόνια, πριν φτιάξει ένα θάλαμο-στόχο, όπου μπορούν να στοχεύσουν τα σφαίρες καυσίμου.
Το τελικό στάδιο θα ήταν ο αντιδραστήρας εργασίας, τον οποίο ελπίζουν να συνδέσει στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας στα μέσα της δεκαετίας του 2030.
Για να χρηματοδοτήσει την πρώτη φάση της εργασίας τους, το Xcimer έχει συγκεντρώσει 100 εκατομμύρια δολάρια (£ 77 εκατομμύρια).
Τα χρήματα θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή μιας εγκατάστασης στο Ντένβερ και το πρωτότυπο σύστημα λέιζερ.
Εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια παραπάνω θα χρειαστούν για την κατασκευή ενός αντιδραστήρα εργασίας.
Αλλά για τους ιδρυτές του Xcimer, και άλλες start-ups σύντηξης, η προοπτική της φθηνής, χωρίς άνθρακα ηλεκτρικής ενέργειας είναι ακαταμάχητη.
Ξέρετε, θα αλλάξει την τροχιά του τι είναι δυνατόν για την πρόοδο της ανθρωπότητας, λέει ο κ. Valys.