Durchbruch bei der Fusionszündung: Die Entwicklung der ultimativen sauberen Energiequelle
Bild mit freundlicher Genehmigung des Lawrence Livermore National Laboratory
Die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Kernfusion in der National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) stellen einen der aufregendsten und wichtigsten wissenschaftlichen Durchbrüche dar, an die ich mich in meinem Leben erinnern kann. Unser Planet hat einen unbestreitbaren Bedarf an Energie, und wir alle werden Zeuge der negativen ökologischen und geopolitischen Folgen des Versuchs, diesen Bedarf zu decken. Was die Welt letztlich braucht, ist ein größeres Angebot an Energie, die allgegenwärtig, sauber und nachhaltig ist. Energie, die frei verfügbar ist, keine Treibhausgase erzeugt, die den Klimawandel vorantreiben, und sich nicht an korrupten, autoritären Regierungen bereichert und diese damit stärkt.
Unsere Freunde am LLNL und das Energieministerium der Vereinigten Staaten (DOE) haben vielleicht gerade die ultimative Technologie entwickelt, die die Natur der Energie verändern wird - die Kernfusion. Der jüngste Durchbruch des NIF, eine Fusionsreaktion, die mehr Energie erzeugt als sie verbraucht - ohne die unangenehmen Umweltauswirkungen von Kernspaltung oder Kohlenwasserstoffen - zeigt uns den Weg zur Deckung des tatsächlichen Energiebedarfs der Gesellschaft. Es heißt, dass eines Tages eine kleine Menge Wasserstoff, die in der Natur vorkommt, so verarbeitet werden kann, dass sie eine sehr große Stadt über einen längeren Zeitraum mit Energie versorgt. Dieser Durchbruch ist zwar aufregend, aber es wird viel Zeit und Mühe kosten, den Fusionsansatz zu kommerzialisieren, um sein Potenzial zu erreichen. Ich bin überzeugt, dass dies für die kollektive Zukunft der Gesellschaft von großer Bedeutung sein wird - ähnlich wie bei der Glühbirne, dem Auto, dem Flugzeug oder dem Computer, die vor ihr entwickelt wurden, wird sich dies als ein weiterer Wendepunkt für die Menschheit erweisen!
Meine Wertschätzung für diese Leistung ist zum Teil auf die Rolle zurückzuführen, die die PTC-Software bei diesem Projekt gespielt hat. Die NIF ist im Wesentlichen eine riesige Maschine, ein präzisionsgefertigtes "System von Systemen", das 192 massive Laser erzeugt und auf eine bleistiftgroße Fläche richtet, die sich auf Millionen von Grad erhitzt, um die Kernfusion zu zünden. Um Ihnen ein Gefühl für die Größe der NIF zu geben, beschreibt das LLNL-Team sie als so groß wie ein Sportstadion, das drei Fußballfelder fassen kann.
PTC unterstützt das NIF-Ingenieurteam am LLNL seit über 25 Jahren als enger Partner. Als ich 1998 zu PTC kam, hatte sich das NIF bereits für unsere CAD-Software Pro/ENGINEER entschieden, die heute natürlich als Creo bekannt ist. Einige Jahre später fügte das NIF-Team Windchill zu der Lösung hinzu, da die Anforderungen an das Datenmanagement immer größer wurden. Im Laufe der Jahre haben die Produktteams von PTC viele gemeinsame Diskussionen mit den Vertretern des LLNL und des DOE geführt, die PTC immer wieder herausgefordert haben und die Grenzen dessen, was unsere Software leisten muss, um ihre hochentwickelten Projekte zu ermöglichen, immer weiter verschoben haben.
Es gab immer eine "Punch List" mit Punkten, an denen PTC arbeiten musste, um unsere Software für das NIF-Team weiterzuentwickeln, aber an vielen Stellen konnte ich feststellen, dass sich die "Punch List" seit dem letzten Treffen weiterentwickelt hatte, was zeigt, dass wir erhebliche Fortschritte bei der Umsetzung der Prioritäten gemacht hatten und zur nächsten Stufe der Weiterentwicklung übergegangen waren. Ein Großteil unserer leichtgewichtigen 3D-Visualisierungstechnologie wurde beispielsweise in Zusammenarbeit mit dem NIF-Team weiterentwickelt, da dies die einzige praktische Möglichkeit ist, diese Datenmenge mit dem großen Team und der Lieferkette, die an dem Projekt beteiligt sind, zu teilen. Da unsere Produkte dadurch leistungsfähiger wurden, hat jeder Kunde auf der ganzen Welt von der Zusammenarbeit von PTC mit dem NIF-Team profitiert!
Heute, zwei Jahrzehnte später, wird die riesige NIF-Maschine, die die Fusionszündung erzeugt, komplett in Creo und Windchill modelliert. Alles, sagen sie, "außer den Wänden und den Toiletten". Soweit wir wissen, ist die NIF die größte jemals in Creo und Windchill erstellte Baugruppe und wahrscheinlich auch die größte jemals in 3D-CAD modellierte Baugruppe. Die NIF-Baugruppe enthält mehr als 3,5 Millionen Komponenten, die sich aus etwa 750.000 einzigartigen Teilkonstruktionen zusammensetzen. Das ist eine große Baugruppe! Sie können sich die detaillierten Spezifikationen vorstellen, die bei diesem hochtechnischen Konstruktionsprojekt erforderlich sind, um etwas wie das NIF zum Leben zu erwecken. Das NIF ist eine unglaubliche technische Meisterleistung, nicht nur für LLNL, sondern auch für PTC.
Ich bin zwar ein echter Optimist, was die Rolle der Fusionsenergie bei der Bewältigung des Klimawandels in der Zukunft angeht, aber das wird Zeit brauchen und ist mit Risiken verbunden, so dass wir die anderen grünen Energieansätze und -projekte nicht aus den Augen verlieren dürfen, die heute auf der ganzen Welt laufen. Bei PTC arbeiten wir weiterhin eng mit Kunden zusammen, die Solar- und Windenergie, Elektrifizierung und andere grüne Energiestrategien vorantreiben. Ich habe Catherine Kniker zu unserem Chief Strategy and Sustainability Officer ernannt, und sie koordiniert aktiv mit Teams in unserem gesamten Unternehmen, die an Softwarefunktionen arbeiten, die unseren Kunden dabei helfen, Nachhaltigkeitspraktiken zu etablieren, ihren CO2-Fußabdruck zu ermitteln und ihre zukünftigen Verbesserungen anzustreben und nachzuweisen. Unser Ziel ist es, unsere Kunden in die Lage zu versetzen, ihre bestehenden Produkte nachhaltiger zu gestalten, und sie natürlich auch in die Lage zu versetzen, neue Produkte zu entwickeln und herzustellen, die die Revolution der sauberen Energie vorantreiben - von Solarzellen bis hin zur National Ignition Facility.
Im Namen des gesamten PTC-Unternehmens gratuliere ich dem LLNL-Team ganz herzlich zu seiner harten Arbeit, mit der es diesen aufregenden Durchbruch erzielt hat, und ich danke ihm für die lange, vertrauensvolle und für beide Seiten fruchtbare Zusammenarbeit!