Tillbaka när jag studerade geologi på grundskolan, energiens långsiktiga framtid hade ett enda namn:kärnfusion. Det var 1970 -talet. Fysikerna som jag studerade med förutspådde att tappa denna rena nya energikälla genom att tvinga två kärnor av väte att kombinera och släppa massiva mängder energi, kan vara ledig i 50 år.

Fyra decennier senare, efter att jag hade lämnat min karriär inom forskning och skrivande inom energibranschen och börjat en andra karriär som författare och professor, Jag fann mig själv göra samma prognos med mina egna studenter och läsare. I det som hade blivit en ironisk klyscha, fusion, det verkade, för alltid skulle spöka en avlägsen horisont.

Det verkar förändras, till sist.

Tack vare framsteg inom fysikforskning, materialvetenskap och superdatorer, forskare bygger och testar flera fusionsreaktordesigner. Ungefär ett dussin fusion startups med innovativa idéer har den privata investering de behöver för att se vad de kan uppnå. Fortfarande, det är för tidigt att bryta ut champagnen, och inte bara av tekniska skäl.

Överväldigande genombrott

Ett problem är att ett genombrott i laboratoriet inte garanterar innovation eller framgång på marknaden eftersom energi är mycket priskänsligt. Också, fusion illustrerar hur få saker som kan urholka tron ​​på en ny teknik som ett överhängande "genombrott" som inte lyckas förverkligas.

Först, det var kallfusionsdebatten 1989, när två forskare gick till media med det verifierbara påståendet att de hade uppnått rumstemperaturfusion och blev utstötta av det vetenskapliga samfundet, störa bilden av denna energikälla som ett verkligt alternativ.

Sedan, forskare nådde en milstolpe 1994 när testfusionsreaktorn vid Princeton satte nytt rekord för toppeffekt på 10,7 megawatt, som New York Times sa då var "tillräckligt för att driva 2, 000 till 3, 000 bostäder för tillfället, betyder ungefär en mikrosekund. Vetenskapligt, den händelsen hade stor betydelse, fast den toppades 1997. Ändå lovade den knappast en kraftreaktor precis runt hörnet.

Längs vägen, forskares och journalisters tendens att hypa verkliga framsteg mot fusion, oavsett om det är att locka finansiering eller läsare, har undergrävt offentligt stöd på lång sikt.

I dag, faktiskt, olika medierapporter fortsätter att föreslå ett utslag av fusionsgenombrott.

Verkliga framsteg

Har det verkligen skett några framsteg? I en imponerande grad, ja. Men mestadels när det gäller vetenskaplig och teknisk forskning. Om det återigen kommer ett annat påstående som meddelar att världen nu äntligen slutar med lösningen på alla energiproblem, då säljs myten i stället för sanningen.

Många forskare dras till både klyvning, kraftkällan i dagens kärnreaktorer, och fusion, på grund av den spektakulära mängden energi de erbjuder. Det huvudsakliga bränslet för klyvning, Uran-235, har 2 miljoner gånger energin per pund som oljan gör. Fusion kan leverera upp till sju gånger det eller mer.

Bränslet som används för klyvning är extremt rikligt. Detsamma gäller för fusion, men utan något långlivat farligt avfall. För fusion, bränslet är två isotoper av väte, deuterium och tritium, varav den första kan utvinnas ur havsvatten och den andra från litium, vars resurser är stora och växer.

Därav, misslyckandet med att förfölja dessa kolossala koldioxidkällor kan mycket väl tyckas vara kolossalt självförstörande.

Fusion är svår att utnyttja, fastän. I stjärnor, som är gjorda av plasma, ett materiens högenergistillstånd där negativt laddade elektroner är helt separerade från positivt laddade kärnor, fusion sker på grund av enorma gravitationskrafter och extrema temperaturer.

Att försöka skapa liknande förhållanden här på jorden har krävt grundläggande framsteg inom ett antal områden, från kvantfysik till materialvetenskap. Forskare och ingenjörer har gjort tillräckligt med framsteg under det senaste halvseklet, särskilt sedan 1990 -talet, att göra så att byggandet av en fusionsreaktor som kan generera mer kraft än det tar att driva verkar livskraftigt inom två decennier, inte fem. Superdatorer har hjälpt enormt, tillåter forskare att exakt modellera beteendet hos plasma under olika förhållanden.

Reaktortyper

Det finns två skäl att vara optimistisk om fusion just nu. Två stora fusionsreaktorer byggs eller byggs. Och fusionsstartar som syftar till att bygga mindre reaktorer, vilket vore billigare, enklare och snabbare konstruktion, sprider sig.

En av de två stora reaktorerna är en munkformad tokamak-en rysk förkortning för en sovjetisk uppfinning som gjordes på 1950-talet som var utformad för att begränsa och komprimera plasma till en cylindrisk form i ett kraftfullt magnetfält. Kraftfull komprimering av deuterium-tritiumplasma vid extremt höga temperaturer-som i cirka 100 miljoner grader Celsius-orsakar fusion.

ITER (latin för "vägen") är ett samarbete mellan Europeiska unionen och Indiens regeringar, Japan, Sydkorea, Ryssland, Kina och USA Detta konsortium spenderar nu mer än 20 miljarder dollar för att bygga en gigantisk tokamak i södra Frankrike. År 2035, den är planerad att generera 500 megawatt medan den bara fungerar på 50 megawatt. Att nå det målet skulle i huvudsak bekräfta att fusion är en genomförbar källa till ren energi i stor skala.

Den minsta men tyngsta av de sex ringformade magneterna eller poloidala fältspolar i #ITER #tokamak tar form i Kina. Den är tio meter i diameter men väger hela 400 ton. September är färdigställt. https://t.co/a7ahvoh7qn pic.twitter.com/5SnFZeEoXv

- ITER (@iterorg) 30 mars 2018

Den andra är en mer komplex, vriden donutstellarator, kallade Wendelstein 7-X, byggt i Tyskland med samma mål. Böjningar i sin kammare vrider plasma så att den har en mer stabil form och kan vara begränsad under längre tid än i en tokamak. 7-X kostade cirka 1 miljard dollar att bygga, inklusive platskostnader. Och om det går enligt plan, det kan kunna generera en betydande mängd el år 2040.

Wendelstein 7-x (stellarator) design och verkligt plasmafält, aktiverad av 3D magnetisk inneslutning mot 2D. Det är vackert pic.twitter.com/QLHbGmNQ1Q

- OppenheimersBlockchain (@Corpusmentis0) 2 april, 2018

Under tiden, nästan ett dussin nystartade företag designar nya typer av reaktorer och kraftverk som de säger kan komma online långt tidigare och mycket billigare - även om den nödvändiga tekniken inte finns där ännu.

Till exempel, Commonwealth Fusion Systems, en MIT-spin-off som fortfarande är knuten till universitetets Plasma Science and Fusion Center och delvis finansieras av det italienska oljebolaget Eni, syftar till att skapa särskilt kraftfulla magnetfält för att se om fusionskraft kan genereras med tokamaks i mindre storlek.

Och General Fusion, en Vancouver-baserad satsning Amazon grundare Jeff Bezos stödjer, vill bygga en stor sfärisk reaktor där väteplasma skulle omges av flytande metall och komprimeras med kolvar för att orsaka en fusion. Skulle det fungera, denna energi skulle värma den flytande metallen för att generera ånga och snurra en turbingenerator, producerar massiva mängder el.

Möjligt genombrott inom energi:MIT och nytt företag lanserar ett nytt tillvägagångssätt för fusionskraft #LightTheSPARC https://t.co/2sYO2ki1dy

- Steven Pinker (@sapinker) 9 mars 2018

Riktigt nog

Med smala operationer och tydliga uppdrag, dessa nystartade företag är tillräckligt smidiga för att snabbt gå från ritbord till verklig konstruktion. I kontrast, multinationella komplikationer kostar ITER tid och pengar.

Eftersom framtida energibehov kommer att vara stort, att ha olika fusionsalternativ tillgängliga kan hjälpa till att möta dem hur lång tid de än tar. Men andra källor till icke-koldioxidkraft finns tillgängliga.

Det betyder att fusionsförespråkare måste övertyga sina finansiärer runt om i världen att det är värt att fortsätta stödja detta framtida alternativ när andra koldioxidkällor, som vind- och solenergi (och kärnklyvning - åtminstone utanför USA, Japan och Europeiska unionen) skalas upp eller expanderar. Om frågan är om det är värt att satsa stort på en ny teknik utan koldioxid med stor potential, då den snabba tillväxten av förnybar energi under de senaste åren tyder på att de var det bättre spelet.

Men om de cirka 3,5 biljoner dollar som investerats i förnybar energi sedan 2000 hade alla klyvningar, Jag tror att framstegen med den tekniken skulle ha lett till att alla kvarvarande kol- och oljedrivna kraftverk nu har försvunnit från jordens yta.

Och om samma pengar istället hade stött fusion, kanske skulle en fungerande reaktor nu existera. Men världens rika nationer, värdepappersföretag och miljardärer kan enkelt stödja fusionsforskning och experiment tillsammans med andra alternativ. Verkligen, drömmen om fusionskraft verkar nu säker på att varken dö eller förbli bara en dröm.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.