Kernfusion:ein historisches Ergebnis aus den USA, aber es gibt noch viele technologische Herausforderungen zu bewältigen

Der wöchentliche Zusammenfassung zur Klimakrise und Daten zum Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre.

Nach mehr als einem halben Jahrhundert Forschung zur Kernfusion kommt in den Vereinigten Staaten ein großer Durchbruch, der in Zukunft den Weg für enorme Mengen sauberer Energie ebnen könnte.Forscher der US-amerikanischen National Ignition Facility in Kalifornien sagten, ihre Fusionsexperimente hätten mehr Energie freigesetzt, als von den riesigen, leistungsstarken Lasern des Labors abgepumpt wurde.Dies ist eine historische Errungenschaft, die als Zündung oder Energiegewinn bezeichnet wird.Tatsächlich benötigten Experimente auf der ganzen Welt bisher mehr Energie, als sie erzeugten.Allerdings, schreibt der Guardian, bedeute dies nicht, dass wir uns in einer Energieutopie befinden.Diese Technologie ist noch lange nicht bereit, in Kraftwerke umgewandelt zu werden, sie wird keine unmittelbaren Auswirkungen auf die Klimakrise haben, ist aber, wie bereits erwähnt, ein großer Schritt für Wissenschaft und Forschung, der zeigt, dass Fusion ein gangbarer Weg ist Sie können den wachsenden Energiebedarf des Planeten decken und die Reaktion nachbilden, die seit Milliarden von Jahren im Herzen unserer Sonne abläuft.

AKTUELLE NACHRICHTEN:Dies ist eine Ankündigung, die über Jahrzehnte hinweg vorbereitet wurde.

Am 5. Dezember 2022 ein Team von DOE's @Livermore_Lab hat mit der Fusionszündung Geschichte geschrieben.

Dieser Durchbruch wird die Zukunft der sauberen Energie und der amerikanischen Landesverteidigung für immer verändern. pic.twitter.com/hFHWbmCNQJ

- UNS.Energieministerium (@ENERGY) 13. Dezember 2022

Die Vereinigten Staaten haben „den ersten vorsichtigen Schritt in Richtung einer sauberen Energiequelle getan, die die Welt revolutionieren könnte“, kommentierte Jill Hruby von der National Nuclear Security Administration (NNSA).Nur ein Kilogramm Fusionsbrennstoff, bestehend aus schweren Wasserstoffformen namens Deuterium und Tritium, liefert eine Energiemenge, die 10 Millionen Kilogramm fossilem Brennstoff entspricht, ohne dass dabei Treibhausgase oder radioaktive Nebenprodukte freigesetzt werden.

Die Experimente wurden in der National Ignition Facility durchgeführt, einem riesigen Komplex im Lawrence Livermore National Laboratory in der Nähe von San Jose, Kalifornien, der für die Durchführung von Experimenten gebaut wurde, die die Prozesse, die in Atombomben ausgelöst werden, kurzzeitig und im Miniaturformat nachbilden und es den Vereinigten Staaten ermöglichen, diese aufrechtzuerhalten seine nuklearen Sprengköpfe ohne Rückgriff auf Atomtests zu entwickeln und Kernfusion und saubere Energie zu erforschen.

Um die Reaktionen zu erreichen, feuern die Forscher bis zu 192 riesige Laser in einen zentimeterlangen Goldzylinder, einen sogenannten Hohlraum.Die intensive Energie erhitzt den Behälter auf mehr als 3 Millionen Grad Celsius – heißer als die Sonnenoberfläche – und bestrahlt eine Kugel aus festem Deuterium und Tritium in der Größe eines Pfefferkorns mit Röntgenstrahlen.Die Röntgenstrahlen lösen eine raketenartige Implosion aus, die Temperaturen und Drücke auf extreme Werte bringt, die nur im Inneren von Sternen, Riesenplaneten und nuklearen Detonationen zu beobachten sind.Die Implosion erreicht eine Geschwindigkeit von 400 km pro Sekunde und führt zur Verschmelzung von Deuterium und Tritium.

Im neuesten Experiment feuerten die Forscher etwa 2 Megajoule Laserenergie ab und die erzeugten Neutronen erzeugten etwa 3 Megajoule Energie, was zu einem Energiegewinn von etwa 50 % führte.„Die Erzeugung von Energie hat weniger Zeit in Anspruch genommen, als das Licht braucht, um sich einen Zentimeter zu bewegen [Hrsg, 2 1/2 Zentimeter]“, sagte Dr. Marvin Adams von der NNSA.

Dies ist kein aufregendes Ergebnis für die absolut freigesetzte Energie, beobachten auf der Wächter Arthur Thurrell, Autor des Buches „The Star Builders:Kernfusion und der Wettlauf um die Energieversorgung des Planeten“:„Es ist nicht viel, gerade genug, um ein paar Wasserkocher anzuwerfen.“Diese Entdeckung ist aufregend, denn „es ist der erste wissenschaftliche Beweis dafür, dass durch Fusion mehr Energie erzeugt als zugeführt werden kann.“Diese nukleare Entdeckung ist in vielerlei Hinsicht das, worauf alle Fusionswissenschaftler gewartet haben.Vorher konnten sie nicht einmal sagen, dass das wissenschaftliche Prinzip eine empirische Tatsache sei.

Offensichtlich, fährt Thurrell fort, „bedeutet dies nicht, dass die Fusionsenergie, die wir nutzen können, bereits Realität ist.“Dies ist ein einzelnes Ergebnis aus einem einzigen Experiment.“Tatsächlich müssen noch viele technologische Herausforderungen bewältigt werden, um diese Energiequelle zugänglicher und nachhaltiger zu machen.Als fasste er zusammen al Wächter Dr. Mark Wenman, ein Nuklearmaterialwissenschaftler am Imperial College London, ist das Ergebnis eine „fantastische wissenschaftliche Entdeckung, etwas, das wir in 70 Jahren des Versuchs noch nie erreicht haben“, aber „es gibt noch viele Herausforderungen, denen wir uns stellen müssen:wie man die Energie aus dem System herausholt, wie man die Energie lange genug aufrechterhält, um nützlich zu sein, wie man die Energie skaliert und ob die Energie billig genug sein kann, um mit anderen Quellen zu konkurrieren.“

„Eine kommerziell nutzbare Anlage würde das 30-fache des Energieertrags pro Energiezufuhr (30-fach) produzieren, statt des 1,54-fachen, das in diesem Experiment beobachtet wurde“, erklärt Thurrell.Und selbst wenn so viel Energie freigesetzt würde, müssten technische und wirtschaftliche Herausforderungen bewältigt werden, wie zum Beispiel das Abfeuern des Lasers zehnmal pro Sekunde statt einmal am Tag.Darüber hinaus sind Riesenlaser möglicherweise nicht einmal die beste Möglichkeit, billige Fusionsenergie zu gewinnen:Vielversprechende alternative Ansätze, bei denen Magnetfelder zum Einfangen des 150-mC-Brennstoffs zum Einsatz kommen, werden derzeit untersucht.Und dann sind da noch die Kosten für die Kugeln.Die im US-Experiment verwendeten Geräte kosten Zehntausende Dollar, aber für ein funktionsfähiges Kraftwerk dürften sie ein paar Cent kosten.Ein weiteres Problem besteht darin, die Energie als Wärme herauszubekommen.

Manche sie haben auch hervorgehoben dass die etwa 300 Megajoule, die für den Betrieb der Laser benötigt werden, nicht in die Berechnung der durch Fusion erzeugten Energie einbezogen wurden, sondern – erklärt Thurrell weiter – diese Anlage nur zum Nachweis der wissenschaftlichen Machbarkeit konzipiert wurde:„Keine Regierung würde einen Kraftwerksprototyp finanzieren, ohne vorher diesen Meilenstein zu erreichen, und zwischen dieser experimentellen Errungenschaft und einem Kraftwerk liegt noch ein weiter Weg.“

Und dann ist da noch die Frage der Kraftwerke.Während die Physik der Fusion gut verstanden ist, sind die technischen Herausforderungen bei der Schaffung eines funktionierenden Reaktors enorm und die Kosten derzeit himmelhoch. schreibt Neuer Wissenschaftler in einem Artikel, der die Entdeckung kommentiert.Der Bau bewährter Kernspaltungsanlagen, auf die wir uns seit Jahrzehnten verlassen, dauert etwa fünf Jahre.Fusionsreaktoren könnten länger brauchen.

Dieses Ergebnis bringt uns also immer noch nicht näher an die Verfügbarkeit der im Stromnetz benötigten Fusionsenergie heran, sondern – um ein von Thurrell verwendetes Bild zu verwenden Wächter – Es ist, als ob uns jemand plötzlich eine Trompete ins Ohr bläst und uns sagt:„Es ist machbar!“

Laut Dr. Kim Budil, Direktor des Lawrence Livermore National Laboratory, könnten wir bei ausreichender Investition „ein paar Jahrzehnte Forschung in die Lage versetzen, ein Kraftwerk zu bauen.“Ein Kraftwerk, das auf alternativer Technologie basiert, die im Joint European Torus (JET) in Oxfordshire zum Einsatz kommt, könnte früher fertig sein, fügte er hinzu.

„In gewisser Weise ändert sich alles;In einem anderen Fall ändert sich nichts“, erklärt Justin Wark, Professor für Physik an der Universität Oxford und Direktor des Oxford Centre for High Energy Density Science.„Dieses Ergebnis beweist, was die meisten Physiker schon immer geglaubt haben:Eine Fusion im Labor ist möglich.Allerdings sind die Hürden, die es zu überwinden gilt, um so etwas wie einen kommerziellen Reaktor zu bauen, enorm und sollten nicht unterschätzt werden.“Und zu den Zeiten fügt er hinzu:„Die Frage, wie lange es dauern wird, die bevorstehenden technologischen Herausforderungen zu meistern, ist so, als würde man die Gebrüder Wright fragen, wie lange es dauern würde, ein Flugzeug zu bauen, das unmittelbar nach seinem Jungfernflug den Atlantik überquerte.Ich verstehe, dass jeder glauben möchte, dass dies die großartige Lösung für die Energiekrise ist.Das ist nicht der Fall, und wer das mit Gewissheit behauptet, täuscht.Es ist höchst unwahrscheinlich, dass die Kernfusion schnell genug Auswirkungen haben wird, um die aktuelle Klimakrise zu beeinflussen, daher dürfen wir unsere Bemühungen, dies zu tun, nicht aufgeben.“

Die neuesten Ergebnisse, so Wark abschließend, zeigen, dass „die Grundlagenforschung funktioniert – die Gesetze der Physik hindern uns nicht daran, das Ziel zu erreichen – die Probleme sind technischer und wirtschaftlicher Natur“.

Der Plan, 30 % der Land- und Meeresflächen zu schützen, spaltet die COP15-Teilnehmer hinsichtlich der Artenvielfalt:„Das 30x30-Ziel ist ohne indigene Völker nicht zu erreichen“

Das Ziel, bis 2030 30 % von Land und Meer (30x30) zu schützen, steht im Mittelpunkt der COP15 zum Thema Biodiversität, die derzeit in Montreal, Kanada, stattfindet, aber wie kann dieses Ziel erreicht werden? Es gibt noch keinen Konsens unter den Teilnehmern des Gipfels.Eines der zentralen Themen ist die Achtung der Rechte der indigenen Bevölkerung, die seit Jahrtausenden Naturgebiete verwaltet und dann gerade wegen der Einrichtung von Schutzgebieten gezwungen ist, ihr Territorium zu verlassen.Indigene Völker machen etwa 5 % der Weltbevölkerung aus, schützen aber 80 % der verbleibenden Artenvielfalt.Die während der COP15 verwendete Sprache scheint den Forderungen indigener Völker und lokaler Gemeinschaften (IPLC) gerecht zu werden.Es ist von „rechtsbasierter Erhaltung“ die Rede, aber im aktuellen Textentwurf, der am Ende der Konferenz, am 17. Dezember, fertiggestellt sein wird, ist die Rolle von IPLCs innerhalb von 30x30 noch umstritten.Viele sind vorsichtig – und sie haben am meisten zu verlieren.

„Es gibt sehr, sehr schmerzhafte Geschichten über Rechtsverletzungen, Tötungen, Vertreibungen und das Aussterben indigener Völker aufgrund der Ausweitung oder Einrichtung von Schutzgebieten“, sagt Jennifer Corpuz, die zum indigenen Volk der Kankana-ey Igorot gehört Menschen im nördlichen Teil der Philippinen und Vertreter des International Indigenous Forum on Biodiversity.„Wir sind als indigene Völker hier, um die Botschaft zu übermitteln, dass wir ehrgeizige Naturschutzziele nicht erreichen können, ohne die Rechte der indigenen Völker umfassend zu berücksichtigen, zu respektieren und zu schützen …“Ohne indigene Völker können wir das 30x30-Ziel nicht erreichen.“

„Handwerkliche Fischer auf der ganzen Welt erzählen uns, dass sie mit Meeresschutzgebieten zu kämpfen haben:in manchen Fällen werden sie im Namen des Naturschutzes verlegt“, fügt er hinzu al Wächter Amélie Tapella vom Centro Crocevia Internazionale.Wenn diese Gemeinschaften nicht einbezogen werden, besteht die Gefahr, dass unschätzbares Wissen und Fähigkeiten verloren gehen.„Wenn sich die Regierungen nur auf die Schaffung von Meeresschutzgebieten konzentrieren, ohne die Gemeinden der handwerklichen Fischerei zu konsultieren oder ihnen die direkte Verwaltung zu übertragen, verlieren wir ihr einzigartiges Wissen, das es uns ermöglicht, den Schlüssel zu einer Welt zu finden, in der Mensch und Natur koexistieren.“

Im indonesischen Korallendreieck beispielsweise ergab eine im Juni durchgeführte Studie, die verschiedene Bewirtschaftungsstile von Meeresschutzgebieten verglich, dass die Beteiligung indigener Völker an der Bewirtschaftung mehr Biomasse produzierte als die Anwendung strenger Sanktionen.Im Vereinigten Königreich stellte der Sustainable Food Trust fest, dass handwerkliche Fischer, obwohl sie zehnmal so viele Menschen beschäftigen wie industrielle Fischer, eine geringere Umweltbelastung haben, da sie viel weniger Treibstoff verbrauchen und weniger Kohlenstoffemissionen verursachen.

Solange ein „Top-Down“-Ansatz verfolgt wird, werden die erzielten Lösungen nicht „die Lösung“ sein, sagt Lakpa Nuri Sherpa, Nepalesin, Vertreterin des Asia Indigenous Peoples Pact.„Es ist von entscheidender Bedeutung, dass IPLCs im Geiste echter Partnerschaft mit Vertrauen und Respekt behandelt werden.Ein solcher Ansatz wird in Port St. Johns, Ostkap, Südafrika getestet:ein gemeinschaftliches „Bottom-up“-Projekt, das die Gemeinschaft und die Regierung als gleichberechtigte Partner bei der Ressourcenschonung behandelt.Dieses vom WWF Südafrika geleitete Pilotprojekt wird der Fischergemeinschaft im Gegenzug für die Verpflichtung zu nachhaltigeren Fischereipraktiken Zugang zu besseren Märkten für Ostküstenhummer, eine lokal zu günstigen Preisen angebotene Art, bieten.

Inzwischen sind die Regierungen sie sind immer noch gespalten darüber, wie Subventionen für schädliche Aktivitäten wie nicht nachhaltige Fischerei und Landwirtschaft abgebaut werden können.Die Europäische Union hat einen Vorschlag unterstützt, schädliche Subventionen auf Aktivitäten zum Schutz der Natur umzulenken und schädliche Subventionen bis 2025 abzuschaffen, doch Länder wie China und Japan haben sich gegen eine vollständige Abschaffung von Subventionen ausgesprochen.Argentinien, einer der größten Fleischproduzenten der Welt, hat die Abschaffung schädlicher Subventionen befürwortet, stellt jedoch die Fähigkeit der Welt in Frage, sie effektiv umzulenken, und betrachtet sie als eine Form der „kreativen Buchführung“, um aktuelle Subventionen zu rechtfertigen.

EU erzielt Einigung über CO2-Grenzausgleichsmechanismus

Die Europäische Union hat nach nächtlichen Verhandlungen eine Einigung über den CO2-Grenzausgleichsmechanismus erzielt.Die Maßnahme, Berichte Reuters, wird einen Zoll auf Kohlendioxid [CO2]-Emissionen erheben, die durch den Import umweltschädlicher Güter wie Stahl und Zement entstehen.Dabei handelt es sich um eine bisher einzigartige Besteuerung ihrer Art, die den Dekarbonisierungspfad der europäischen Industrie unterstützen soll.Unternehmen, die diese Materialien in die EU importieren, müssen Zertifikate erwerben, um ihre CO2-Emissionen abzudecken.Der Mechanismus zielt darauf ab, die gleichen CO2-Kosten auf ausländische Unternehmen und Industrien in EU-Ländern anzuwenden, die bereits jetzt verpflichtet sind, Genehmigungen vom EU-Kohlenstoffmarkt zu kaufen, wenn sie die Umwelt verschmutzen.Diese Entscheidung wird wahrscheinlich störende Auswirkungen auf die US-Hersteller haben, schreibt Der Wall Street Journal. [Lesen Sie hier weiter]

Gas, warnt die Internationale Energieagentur:„Nächstes Jahr könnte die Europäische Union in eine schlimmere Energiekrise geraten als dieses Jahr“

Die Europäische Union habe genug Gas für diesen Winter, könnte aber im nächsten Jahr mit einer Knappheit rechnen, wenn Russland die Lieferungen weiter drosselt und die chinesische Gasnachfrage sich von den durch die Pandemie-Sperre verursachten Tiefstständen erholt, sagte er der Internationalen Energieagentur (IEA) und forderte die Regierungen auf, schneller zu handeln Energie sparen und erneuerbare Quellen ausbauen.Nach Angaben der IEA könnte die EU im Jahr 2023 mit einem Gasdefizit von 27 Milliarden Kubikmetern (Milliarden Kubikmeter) konfrontiert sein.[Lesen Sie hier weiter]

Brasilianische Goldgräber haben eine illegale „Geheimstraße“ in den Amazonas-Regenwald gegraben

Brasilianische Bergbaumafia haben in den letzten Monaten eine 120 km lange Geheimstraße im Dschungel gegraben, um Bagger hineinzuschmuggeln und in Gebieten, die geschützt werden sollten, nach Gold zu suchen.Das geht aus einer Untersuchung von hervor Wächter.„Wir glauben, dass es mindestens vier Bagger gibt, und das bringt den Bergbau im Yanomami-Territorium auf die nächste Stufe, auf ein Ausmaß kolossaler Zerstörung“, sagte Danicley de Aguiar, ein Greenpeace-Umweltschützer, der die Aufklärungsmission entlang der Grenze zwischen Brasilien und Venezuela leitet.Die Ankunft der Bagger ist das jüngste Kapitel eines über ein halbes Jahrhundert andauernden Angriffs mächtiger, politisch verbundener Bergbaugruppen, der Yanomami-Dörfer dezimierte und der sich nach der Wahl von Jair Bolsonaro zum Präsidenten im Jahr 2018 verschärfte.[Lesen Sie hier weiter]

Die Auswirkungen der Gewinnung kritischer Mineralien für die Energiewende auf die indigene Bevölkerung

Die Auswirkungen des industriellen Bergbaus auf das Land indigener Völker und Bauern sind allgemein bekannt.Die steigende Nachfrage nach kritischen Energieübergangsmineralien (ETMs) könnte zu einer neuen Generation von Bergbauprojekten führen, bei denen Industrie- und Energieinteressen sowie ökologische und soziale Nachhaltigkeit erneut kollidieren.Laut einem Artikel veröffentlicht am Nachhaltigkeit in der Natur, Da das globale Energiesystem rasch auf erneuerbare Energien umgestellt wird, werden mindestens 30 Mineralien und Metalle die materielle Grundlage für diesen Übergang bilden.Es ist von entscheidender Bedeutung, dass sich die politischen Führer dieser Spannungen bewusst sind und darauf bestehen, dass die Rechte der indigenen und bäuerlichen Bevölkerung bei Entscheidungen zum Klimaschutz berücksichtigt werden.[Lesen Sie hier weiter]

Eisbären und Klimawandel:Was sagt die Wissenschaft?

Das Bild eines Eisbären, der auf schmelzendem Meereis feststeckt, wird oft als Symbol für das sich schnell verändernde Weltklima verwendet.Von Zeit zu Zeit behaupten die Medien jedoch, dass die Situation der Eisbären möglicherweise nicht so ernst sei.Aber laut einer Analyse von Carbon Brief Der wissenschaftliche Konsens ist klar:Da das arktische Meereis schmilzt, wird es für Eisbären immer schwieriger, zu jagen, sich zu paaren und sich fortzupflanzen.[Lesen Sie hier weiter]

Vorschaubild: Damien Jemison/NIF