The Secret Force for Limitless Energy? Lasers | Tammy Ma | TED

Fordító: Peter Pallos Lektor: Reka Lorinczy

What would you do with the largest laser in the world?

Mit tennének a világ legnagyobb lézerével?

Send a beam into space.

Sugarat küldenének az űrbe.

Strap the laser to the head of a shark.

Rögzítenék a lézert egy cápa fejére.

Or maybe just use it to amuse your cat.

Vagy talán csak a macskájuk szórakoztatására használnák.

Well, the laser that I'm talking about

A szóban forgó lézer

is nothing like your typical laser pointer.

nem a szokásos lézermutatójukra hasonlít.

No, this laser is a thousand times more powerful

Nem, ez a lézer ezerszer nagyobb teljesítményű,

than the entire US electrical grid.

mint az egész USA villamos hálózata.

It's the most energetic laser in the world.

Ez a világ legerősebb lézere.

I guarantee you

Meggyőződésem,

you're going to want to keep your cat far, far away from this laser.

hogy macskájukat nagyon távol akarják tartani ettől a lézertől.

Now, I'm a physicist,

Fizikus vagyok,

so what I would want to do with this laser is something a little bit different.

ezért egy kicsit mást szeretnék tenni ezzel a lézerrel.

I take that laser and split it into almost 200 beams,

Majdnem 200 sugárra osztom,

and shine them from every angle onto a little pellet of hydrogen.

és minden szögből egy hidrogénszemcsére irányítom.

Hydrogen, that very first element on the periodic table.

A hidrogén az első elem a periódusos rendszerben.

I'd use the laser to squeeze and compress that hydrogen

A lézerrel szorítanám és összenyomnám a hidrogént,

until the atoms themselves fuse.

amíg az atomok össze nem olvadnak.

That's called fusion.

Ezt hívják fúziónak.

And it’s the same reaction that powers the Sun.

Ugyanaz a reakció táplálja a Napot.

So with our giant laser,

Óriási lézerünkkel miniatűr csillagokat

we could actually create miniature stars right here on Earth.

hozhatunk létre itt a Földön.

Pretty cool, right?

Elég klassz, ugye?

OK, that's the goal.

Ez a cél.

But why?

De miért?

Why do we care to do this?

Miért akarjuk ezt tenni?

Fusion means unlocking a different kind of nuclear power.

A fúzió másfajta nukleáris energia felszabadítását jelenti.

Instead of splitting big, heavy atoms, like we do with fission

Nehéz atomok hasítása helyett, mint a maghasadásnál

in today's nuclear power plants,

a mai atomerőművekben, a fúzió azt jelenti,

fusion means bringing together the atoms of a light element

hogy valamely könnyű elem atomjait egyesítjük,

until they merge.

amíg össze nem olvadnak.

In our case, we're going to use deuterium and tritium.

Esetünkben deutériumot és tríciumot fogunk használni.

They are isotopes of hydrogen, heavy hydrogen.

Ezek hidrogénizotópok, a nehézhidrogéné.

And if we can use our lasers to get them close enough together

Ha lézereinkkel elég magas hőmérsékleten

at hot enough temperatures,

elég közel tudjuk őket hozni egymáshoz,

and hold them there long enough until they fuse,

és addig tartjuk ott, amíg össze nem olvadnak,

what we create on the other side is a helium nucleus and a neutron.

akkor egy héliummagot és egy neutront hozunk létre.

And it just so happens that that helium and neutron

A hélium és a neutron súlya kicsit kisebb,

weigh just a little bit less

mint eredetileg a deutériumé és a tríciumé.

than our deuterium and tritium originally did.

So we're going to take that differential in mass

A tömegkülönbséget

and put it into an equation that everybody knows really well.

a jól ismert Einstein-egyenletbe téve:

Einstein's E equals --

E egyenlő...

Audience: MC squared.

Közönség: mc²!

Tammy Ma: E equals MC squared.

Tammy Ma: E = mc²,

Where that "m" is that differential in mass,

ahol m a tömegkülönbség,

we're going to multiply by "c," the speed of light,

megszorozzuk c-vel, a fénysebességgel,

a huge, huge number squared,

a hatalmas számmal a négyzeten,

and with that, get a tremendous amount of energy out.

így hatalmas mennyiségű energiát kapunk.

How tremendous?

Mennyire hatalmas?

Well one single pound of fusion fuel has the same amount of energy

Egy kiló fúziós tüzelőanyag ugyanannyi energiát tartalmaz,

as 5,000 barrels of oil,

mint 11 000 hordó olaj,

or 3.5 million pounds of coal.

vagy 7,7 millió kiló szén.

So fusion is the ultimate energy source,

Tehát a fúzió a legjobb energiaforrás,

not least because the fuel that we need for fusion is also very abundant.

főleg azért, mert a fúzióhoz kellő üzemanyag bőven rendelkezésünkre áll.

Deuterium is naturally occurring in seawater.

A deutérium a természetben, a tengervízben előfordul.

About one in every 7,000 particles is D2O instead of H2O.

Kb. minden 7 000 részecskéből egy D₂O a H₂O helyett.

And tritium, we know how to breed from lithium.

Tudjuk, hogyan kell tríciumot tenyészteni lítiumból.

So conceivably we actually have enough fusion fuel on Earth

Elképzelhető, hogy elegendő fúziós üzemanyagunk van a Földön ahhoz,

to last us 30 billion years

hogy 30 milliárd évig kitartson

of human consumption at today's levels.

emberi szükségletre a mai szinten.

If you ask me, I'd call that energy security.

Ezt energiabiztonságnak nevezném.

Fusion is also clean energy.

A fúzió is tiszta energia.

In our equation,

Egyenletünkben

it was a deuterium plus a tritium gave us a helium.

egy deutériumból és egy tríciumból hélium keletkezett.

Carbon is nowhere in that equation.

A szén sehol sem szerepel az egyenletben.

Fusion is also inherently safe.

A fúzió is eredendően biztonságos.

In order to start a fusion reaction,

A fúziós reakció elindításához először

we first have to put energy into the system to make the atoms fuse.

energiát kell fektetnünk a rendszerbe, hogy az atomok összeolvadjanak.

So if you ever want to stop a fusion reaction,

Tehát ha le akarjuk állítani a fúziós reakciót,

you just cut off that initial energy source.

akkor csak ek kell zárni a kezdeti energiaforrást.

Fusion will create waste,

A fúzió hulladékot hoz létre,

but it's not the kind of waste that will last for tens

de ez nem olyan hulladék,

or hundreds of thousands of years.

amely tízezer vagy százezer évig megmarad.

Instead, the low-level nuclear waste of fusion

Az alacsony szintű fúziós nukleáris hulladék

can decay away in just decades.

évtizedek alatt elbomlik.

And that means we can place fusion power plants almost anywhere,

Szinte bárhol, lakossági központok és nagyvárosok közelében is

near large population centers and big cities,

elhelyezhetünk fúziós erőműveket,

and fusion power plants would be compatible

és azok illeszkednek hálózati infrastruktúránkhoz

with our current grid infrastructure or the smart grids of the future.

vagy a jövő intelligens hálózataihoz.

And finally, fusion energy is also flexible energy.

Végül, a fúziós energia rugalmas energia.

Energy when you need it and can come in different forms.

Az energia, amikor szükségünk van rá, különböző formákban jöhet.

Electricity to power our homes,

Villamos energia otthonaink táplálására,

but also high-temperature heat for industrial use.

de magas hőmérsékletű hő is ipari felhasználásra.

Now, to be fair, there are some downsides to fusion, too.

Hogy igazságos legyek, a fúziónak is vannak hátrányai.

Fusion is incredibly complex and incredibly difficult.

A fúzió hihetetlenül összetett és hihetetlenül bonyolult.

The development of fusion has been and will be expensive.

A fúzió fejlesztése drága volt és lesz is.

But the potential benefits of fusion are so great that it is worth it.

De a fúzió lehetséges előnyei annyira nagyok, hogy megéri.

All right, so how do we actually make fusion work here on Earth?

De hogyan valósítsuk meg a fúziót itt a Földön?

Well, that's the problem that we've been working on

Ezen már közel 60 éve dolgozunk.

for nearly 60 years now.

Let's go back to that ginormous laser.

Térjünk vissza a fantasztikus lézerünkhöz!

It's called the National Ignition Facility, or NIF,

National Ignition Facilitynek vagy NIF-nek hívják

at the Lawrence Livermore National Lab.

a Lawrence Livermore Nemzeti Laborban.

The NIF is the world's largest, most energetic laser,

A NIF a világ legnagyobb, legerősebb lézere,

housed in a building the size of three American football fields,

amely három futballpálya méretű,

side by side and ten stories tall.

tízemeletes épületben helyezkedik el.

It's not just one laser.

Ez nem csak egy lézer.

It's actually 192 separate lasers,

Valójában 192 különálló lézer,

and each one alone is one of the most energetic in the world.

és mindegyik külön-külön a legerősebb a világon.

And we're going to combine all 192 of those lasers

A 192 lézert egyszerre

and shine them on a little fuel pellet

egy bors méretű tüzelőanyag-szemcsére

about the size of a peppercorn.

irányítjuk.

Alright, let me take you into the facility and give you a closer look.

Menjünk be a létesítménybe, hogy jobban megnézhessék.

The laser starts as a little pulse of light,

A lézer kis fényimpulzusként indul,

the fraction of the energy of a typical laser pointer.

a szokásos lézermutató energiájának töredékével.

We're going to split that beam into 192 ways.

A sugarat 192 irányba fogjuk osztani.

And those beams are now going to bounce back and forth across this giant facility,

A sugarak oda-visszapattannak az óriási létesítményben,

each beam passing through hundreds of slabs of laser glass

mindegyik sugár több száz lézerüveg táblán halad át, ahol energiát kap.

getting boosted up in energy.

In total, each beam is going to travel nearly a mile

Mindegyik sugár közel másfél km-t fog megtenni,

and get amplified up a million billion times in energy

és energiája milliárdszorosára erősödik,

and expanded in size from a little pinprick

és mérete tűhegynyiről egytized négyzetméteresre nő.

to over a square foot.

And then all 192 laser beams are going to get directed

Akkor mind a 192 lézersugár

towards the fusion chamber.

a fúziós kamra felé fog irányulni.

Half the laser beams go up and half come down,

A lézersugarak fele felfele, a fele lefele irányul,

and they're going to direct and concentrate their light

és fényüket a középen lévő, nagyjából ceruzaradír nagyságú

on a tiny cylinder that sits right in the middle,

apró hengerre irányítják és koncentrálják.

about the size of a pencil eraser.

The lasers go into that cylinder

A lézerek a hengerbe kerülve

and create a bath of X-rays

röntgensugarakat hoznak létre,

that then envelop the little fuel pellet

amely aztán beborítja a közepén lévő üzemanyagszemcsét.

that sits right in the middle.

Those X-rays are so intense

A röntgensugarak annyira intenzívek,

that they start blowing off the shell of that pellet like a rocket.

hogy a tüzelőanyag felső burkolata rakétaszerűen felrobban,

And then by conservation of momentum,

és az energiamegmaradás törvénye szerint

the rest of the capsule squeezes inward,

a kapszula többi része összenyomódik,

equal and opposite reaction.

azonos, de ellentétes irányú erővel.

We're going to reach temperatures of over 180 million degrees Fahrenheit,

Elérjük a 100 millió °C-t meghaladó hőmérsékletet,

hotter than the center of the Sun,

amely melegebb, mint a Nap belseje,

and pressures that would feel like 100 billion Earth atmospheres

és a 100 milliárd földi légköri nyomást.

pressing down on you.

And then we start a little spark right in the center,

Aztán szikrácskát adunk rá közvetlenül a közepén,

which then propagates through more of that fuel,

amely aztán a többi üzemanyagra is átterjedve

creating a miniature star,

miniatűr csillagot

and with it a huge burst of energy.

és hatalmas energiakisülést hoz létre.

And if we do it right,

Ha jól csináljuk,

we can actually get a whole lot more energy out

sokkal több energiát nyerhetünk ki,

than the energy that went in to start all of this.

mint amennyi az indításához kellett.

(Applause)

(Taps)

I know, it sounds really easy, right?

Tudom, nagyon könnyűnek hangzik, igaz?

(Laughter)

(Nevetés)

Well, obviously this is a story that bridges enormous scales.

Ez nyilvánvalón óriási léptékű történet.

The temperature and density of a star focused in on the atomic level.

A csillag hőmérséklete és sűrűsége az atomszintre van összpontosítva.

Remember how I said that laser is a thousand times the power

Mondtam, hogy a lézer ezerszer nagyobb teljesítményű,

of the US electrical grid?

mint az USA villamos hálózata.

Well, power is defined as energy per unit time.

A teljesítményt úgy határozzák meg, mint egységnyi idő alatti energiát.

So what we're doing is taking a huge amount of energy

Tehát a hatalmas mennyiségű energiát

and compressing it down into just nanoseconds.

nanoszekundum alatt tömörítjük.

And that's why every time we fire the lasers,

Ezért amikor begyújtjuk a lézereket,

the lights don't flicker across the globe.

a fények nem az egész világon villognak.

But we are able to create conditions that are the hottest

De képesek vagyunk olyan feltételeket teremteni,

in the entire solar system.

amelyek a legmelegebbek az egész Naprendszerben.

All right, so I know what you guys are all thinking.

Tudom, hogy mire gondolnak.

Like, how could this actually possibly work, right?

Hogy működhetne ez, ugye?

And who would be crazy enough to try?

Ki lenne elég őrült ahhoz, hogy kipróbálja?

Well, tens of thousands of scientists and engineers around the world,

Tudósok és mérnökök tízezrei világszerte,

including me.

köztük én is!

And scientists are trying all different approaches to fusion.

Tudósok a fúzió különböző módszereit próbálják ki.

Not just giant lasers, but sometimes giant magnets.

Nem csak óriási lézerekkel, hanem néha óriási mágnesekkel.

Things that have cool names like tokamaks or stellarators

Menő nevű dolgokkal, pl. tokamakokkal vagy sztellarátorokkal,

that can help shape and contain the fusion.

amelyek segíthetnek a fúzió kialakításában és létrehozásában.

And right now, we're actually seeing

És mostanában

a whole bunch of new, private start-up fusion companies

egy csomó új, privát induló fúziós cég jelenik meg világszerte,

pop up all across the globe,

each one trying a unique and different approach to fusion.

amelyek mindegyike a fúzióhoz egyedi és eltérő módszert próbál ki.

It's a whole host of brave and brilliant individuals

Egy csomó bátor és ragyogó ember szorgalmasan dolgozik azért,

working hard to make this dream a reality.

hogy álmuk valósággá váljon.

And our team at Lawrence Livermore National Lab

A Lawrence Livermore National Laborban dolgozó csapatunk

are the stewards of work that started in 1960

irányítja a munkát, amely nemzetbiztonsági okok miatt

because of national security.

1960-ban kezdődött.

We need to understand fusion,

Meg kell értenünk a fúziót,

to understand how to ensure

meg kell értenünk, hogyan biztosíthatjuk,

that our US nuclear arsenal stays safe and effective.

hogy az USA nukleáris fegyvertárunk biztonságos és hatékony maradjon.

And that is what has provided the steady funding

Ezt szolgálja évtizedek óta

to pursue this very difficult physics challenge over decades.

e nagyon nehéz fizikusi feladat megoldásának folyamatos finanszírozása.

So yeah, it took us 12 years to build the NIF,

Igen, 12 évbe telt a NIF megépítése,

and we've been doing experiments using it

és már majdnem 15 éve kísérletezünk vele.

for nearly 15 years more now.

And in that time, we've improved our physics understanding

Ez idő alatt jobban értjük a fizikát

and computational simulation models.

és a számítási szimulációs modelljeinket.

We've designed new diagnostic instruments capable of taking better, clearer,

Új diagnosztikai eszközöket terveztünk, amelyek képesek jobb, élesebb

faster pictures of the experiment.

és gyorsabb képeket készíteni a kísérletről.

We've continuously pushed up the laser energy

Folyamatosan növeltük a lézeres energiát,

and found ways to build better targets.

és megtaláltuk a jobb célok felépítésének módjait.

And guess what?

Találják ki, mi történt?

In December of 2022, we finally did it.

2022 decemberében végre megcsináltuk.

(Applause)

(Taps)

A Lawrence Livermore National Lab csapata

Our team at Lawrence Livermore National Lab demonstrated fusion ignition.

fúziós gyújtást mutatott be.

For the very first time in human history,

Az emberiség történetében először hoztunk létre

we generated a controlled thermonuclear fusion reaction

szabályozott termonukleáris fúziós reakciót laborban,

in the laboratory

that generated more energy out

amely több energiát termelt,

than went in with the lasers to start it.

mint amennyi a lézerek indításához kellett.

(Applause)

(Taps)

That's right, we were able to light a match

Így van, gyufát gyújtottunk,

and turn that into a bonfire.

és sikerült máglyát gyújtanunk vele.

And in the process, release a new form of energy

Ennek során új energiaformát szabadítunk fel.

that is a million times more energetic than a chemical reaction.

amely egymilliószor több energiát ad, mint a vegyi reakció.

And now,

Az elmúlt 15 hónapban még négyszer

now we've actually been able to repeat ignition four more times

tudtuk megismételni a begyújtást,

in just the last 15 months,

és a legsikeresebb kísérletünk

with our most successful experiment

kétszer annyi energiát bocsátott ki,

giving us over twice as much energy out as we put in with the lasers.

mint amennyit a lézerekkel beletöltöttünk.

So are we done?

Szóval megcsináltuk?

Well, not quite.

Nem egészen.

In order to move towards that fusion-energy future,

Ahhoz, hogy a fúziós energia jövője felé haladjunk,

we'll have to figure out how to harness this energy

ki kell találnunk, hogyan hasznosítsuk az energiát

in a working fusion power plant.

működő fúziós erőműben.

And to be clear,

Tisztázzuk:

there's still a long scientific and engineering road ahead.

még hosszú tudományos és mérnöki út áll előttünk.

Just to build on our successes at NIF,

Hogy a NIF-nél elért sikereinkre építsünk,

we'll have to build more efficient lasers,

hatékonyabb lézereket,

mass manufacture targets

tömeggyártási célokat kell építenünk,

and figure out robotics for automated operations and more.

és ki kell találnunk az automatizált működés robotikáját stb.

The depth and breadth of this challenge

E kihívás terjedelme

will require sustained investment from government and private industry,

tartós beruházásokat igényel a kormányzattól és a magánipartól,

and all of us working together.

és mindannyiunk együttműködését.

We're all racing to make this a reality,

Mindannyian azért igyekszünk,

but there's still a lot more work to be done.

hogy ez valóra váljék, de még sok a teendőnk.

I don't know exactly how long this will all take,

Nem tudom pontosan, meddig fog mindez tartani,

but I do know that we can do it.

de tudom, hogy meg tudjuk csinálni.

And when we do it,

És amikor megtesszük,

when we make fusion energy a reality,

amikor a fúziós energiát megvalósítjuk,

energy will become so plentiful

annyira bővében leszünk az energiának,

that it will no longer be a limited resource.

hogy már nem számít korlátozott erőforrásnak.

This will change the world as we know it.

Ez megváltoztatja a világunkat.

When energy becomes essentially unlimited,

Amikor az energia lényegében korlátlanná válik,

there are unlimited ways to use this energy.

korlátlanul lehet majd felhasználni.

Every country will be energy independent.

Minden ország energiafüggetlen lesz.

Standards of living will rise around the world,

Az életszínvonal világszerte emelkedni fog,

and we'll be able to use energy in creative new ways as well,

és új, alkotó módon is képesek leszünk felhasználni,

like carbon capture at scale to combat climate change.

pl. a CO₂-elfogásra az éghajlatváltozás elleni küzdelem érdekében.

Vertical farming for delicious, sustainable food for all,

Vertikális gazdálkodás finom, fenntartható élelmiszerekért mindenkinek,

and desalination of seawater

és a tengervíz sótalanítása,

so that everybody has access to clean water.

hogy mindenki tiszta vízhez jusson.

We can do all this and more with fusion.

Mindezt és még többet is megtehetünk a fúzióval.

Fusion can ignite that future.

A fúzió begyújthatja a jövőt.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)