Er termonuklear fusion en frygtelig ukontrollerbar tilstand eller en lovende energikilde? Videnskabsmænd
Forskere i USA og Europa har gjort fremskridt hen imodskabelse af selvfornyelig nuklear fusionsenergi. Nuklear fusion er, hvad der sker i Solen og andre stjerner. Under denne proces kombineres to atomkerner for at danne en stor kerne.
Fusionskraft kan være en næsten uudtømmelig energikilde for fremtidige generationer, men der er stadig meget arbejde forude.
Hvad gjorde forfatterne af den nye undersøgelse?
Det sagde forskerne i februar 2022de modtog 59 megajoule bæredygtig fusionsenergi - de gengav den samme proces, som driver stjernerne, især Solen. Den tidligere rekord var lige under 22 megajoule. Den blev installeret i 1997.
Ian Chapman, leder af Atomic Energy AuthorityStorbritannien, kaldte det en skelsættende begivenhed, der bringer forskere tættere på at løse et af de største spørgsmål inden for videnskab: hvordan man skaber uendelig energi gennem atomfusion.
”Vi samler viden og udvikler nytteknologier, der er nødvendige for at skabe en kulstoffattig, bæredygtig kilde til basisenergi, der vil hjælpe os med at bruge færre af jordens ressourcer," sagde Chapman. "Vores verden har brug for fusionsenergi."
Hvordan var eksperimentet?
I slutningen af januar 2022, amerikanske forskerebrugte verdens største laser og tvunget fusionsbrændstof til at varme op til en tilstand af brændende plasma. Det var et forsøg på at skabe selvbærende nuklear fusionsenergi.
Plasma er de opvarmede gasser, hvor fusionsreaktioner finder sted. De indeholder ladede partikler, der holder kraftige magnetfelter på plads.
Forskere har advaret om, at i denne retningder er behov for års arbejde, og det energiniveau, der er opnået indtil videre, er lavt. Til sammenligning er 59 megajoule nok til at koge omkring 60 kedler vand.
Hvordan fungerer nuklear fusion?
Atomkraftværker bruger i dag atomkraftfission er i virkeligheden spaltning af kernen i et atom, og kernefusion er processen med at kombinere to atomkerner. Begge reaktioner frigiver meget energi, men nuklear fusion producerer mere energi og genererer lidt atomaffald.
Fusion opstår, når to lette atomersmeltes sammen eller flettes for at danne en tungere. Den samlede masse af det nye atom er mindre end den af de to, der dannede det. Den manglende masse frigives som energi, som bekræftet af Albert Einsteins berømte ligning: E = mc².
Der er flere måder at spille påNuklear fusion: de er alle baseret på forskellige atomare kombinationer. Den mest populære er fusionen af et deuteriumatom med et tritiumatom. Denne proces kræver en temperatur på cirka 39 millioner °C. Som et resultat produceres der 17,6 millioner elektronvolt energi.
Deuterium er en lovende komponent, da det er en isotop af brint. Brint er en bestanddel af vand, og 3,8 liter vand kan producere lige så meget energi som 1.136 liter benzin.
Hvad er problemet med nuklear fusion?
Nuklear fusionskraft kan blive næstenen uudtømmelig energikilde for fremtidige generationer, men skaber også mange videnskabelige og tekniske udfordringer. Solen har de nødvendige betingelser for kernefusion, de er dannet på grund af kraftige gravitationskræfter. Men det er meget sværere at gentage dette på Jorden.
Fusionsbrændstof - for eksempel divbrintisotoper - skal opvarmes til ekstreme temperaturer: cirka 50 millioner ° C. Og sådan en tilstand skal opretholdes under stærkt pres længe nok til, at kernerne kan smelte sammen.
I det seneste atomfusionseksperimentvidenskabsmænd modtog 59 megajoule energi på 5 sekunder. Udtrykt dette i form af effekt, kommer den ud på lidt over 11 MW på fem sekunder i gennemsnit. Den tidligere rekord på 22 megajoule er 4,4 MW på 5 sekunder.
Tony Donne, EUROfusion-gruppens programleder med ansvar for undersøgelsen, sagde, at forskerne var på rette vej.
"Hvis vi kan opretholde atomfusion i fem sekunder, kan vi gøre det i fem minutter og derefter fem timer. Alt sammen i takt med, at vi udvider vores muligheder," sagde Donn.
Professor Donne sagde, at nuklear fusion kunneblive en vigtig ren og bæredygtig energikilde i fremtiden. Det har nøglefordele, såsom intet radioaktivt affald, og reaktormaterialer kan genanvendes eller genbruges inden for 100-300 år.
Læs mere:
Et sort hul i galaksen viste, at Einstein havde ret. Det vigtigste
Rummet ødelægger knogler og ændrer deres struktur: Forskere ved ikke, hvordan folk vil flyve til Mars
Astronomer har fundet planeter, der er forskellige fra Jorden, men egnede til liv