Ist die Kernfusion ein schrecklicher unkontrollierbarer Zustand oder eine vielversprechende Energiequelle? Wissenschaftler
Wissenschaftler in den USA und Europa haben Fortschritte gemachtSchaffung selbsterneuerbarer Kernfusionsenergie. Kernfusion geschieht in der Sonne und anderen Sternen. Dabei verbinden sich zwei Atomkerne zu einem großen Atomkern.
Die Fusionskraft könnte eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle für zukünftige Generationen darstellen, aber es gibt noch viel zu tun.
Was haben die Autoren der neuen Studie getan?
Das sagten die Forscher im Februar 2022Sie erhielten 59 Megajoule nachhaltige Fusionsenergie – sie reproduzierten denselben Prozess, der die Sterne antreibt, insbesondere die Sonne. Der bisherige Rekord lag bei knapp 22 Megajoule. Es wurde 1997 installiert.
Ian Chapman, Leiter der AtomenergiebehördeDas Vereinigte Königreich nannte es ein bahnbrechendes Ereignis, das Forscher der Lösung einer der größten Fragen der Wissenschaft näher bringt: Wie kann durch Kernfusion unendlich viel Energie erzeugt werden?
„Wir sammeln Wissen und entwickeln Neues„Wir brauchen Technologien, um eine kohlenstoffarme, nachhaltige Basisenergiequelle zu schaffen, die uns dabei helfen wird, weniger Ressourcen auf der Erde zu verbrauchen“, sagte Chapman. „Unsere Welt braucht Fusionsenergie.“
Wie war der Versuch?
Ende Januar 2022 US-Forschernutzten den weltgrößten Laser und Zwangsfusionsbrennstoff, um sich in einen Zustand brennenden Plasmas zu erhitzen. Es war ein Versuch, selbsterhaltende Kernfusionsenergie zu schaffen.
Plasma sind die erhitzten Gase, in denen Fusionsreaktionen stattfinden. Sie enthalten geladene Teilchen, die starke Magnetfelder an Ort und Stelle halten.
Wissenschaftler haben davor in diese Richtung gewarntJahre Arbeit sind erforderlich, und das bisher erreichte Energieniveau ist gering. Zum Vergleich: 59 Megajoule reichen aus, um etwa 60 Wasserkocher Wasser zum Kochen zu bringen.
Wie funktioniert Kernfusion?
Kernkraftwerke nutzen heute KernkraftSpaltung ist in der Tat die Spaltung des Kerns eines Atoms, und Kernfusion ist der Prozess der Vereinigung zweier Atomkerne. Beide Reaktionen setzen viel Energie frei, aber die Kernfusion produziert mehr Energie und erzeugt wenig Atommüll.
Fusion tritt auf, wenn zwei leichte Atomeverschmelzen oder zu einem schwereren verschmelzen. Die Gesamtmasse des neuen Atoms ist geringer als die der beiden, aus denen es besteht. Die fehlende Masse wird als Energie freigesetzt, wie die berühmte Formel von Albert Einstein bestätigt: E = mc².
Es gibt mehrere Möglichkeiten zu spielenKernfusion: Sie basieren alle auf unterschiedlichen Atomkombinationen. Am bekanntesten ist die Fusion eines Deuteriumatoms mit einem Tritiumatom. Dieser Vorgang erfordert eine Temperatur von etwa 39 Millionen °C. Dadurch werden 17,6 Millionen Elektronenvolt Energie erzeugt.
Deuterium ist eine vielversprechende Komponente, da es ein Wasserstoffisotop ist. Wasserstoff ist ein Bestandteil von Wasser, und 3,8 Liter Wasser können so viel Energie erzeugen wie 1.136 Liter Benzin.
Was ist das Problem bei der Kernfusion?
Kernfusionskraft kann fast werdeneine unerschöpfliche Energiequelle für künftige Generationen, schafft aber auch viele wissenschaftliche und technische Herausforderungen. Die Sonne hat die notwendigen Bedingungen für die Kernfusion, sie entstehen aufgrund starker Gravitationskräfte. Aber es ist viel schwieriger, dies auf der Erde zu wiederholen.
Fusionsbrennstoff - zum Beispiel verschiedeneWasserstoffisotope - müssen auf extreme Temperaturen erhitzt werden: etwa 50 Millionen ° C. Und ein solcher Zustand muss lange genug unter starkem Druck gehalten werden, damit die Kerne verschmelzen können.
Im neuesten KernfusionsexperimentWissenschaftler erhielten in 5 Sekunden 59 Megajoule Energie. In Bezug auf die Leistung ausgedrückt, sind es im Durchschnitt etwas mehr als 11 MW in fünf Sekunden. Der bisherige Rekord von 22 Megajoule liegt bei 4,4 MW in 5 Sekunden.
Tony Donne, der für die Studie verantwortliche Programmmanager der EUROfusion-Gruppe, sagte, die Wissenschaftler seien auf dem richtigen Weg.
„Wenn wir die Kernfusion fünf Sekunden lang aufrechterhalten können, können wir das fünf Minuten und dann fünf Stunden lang tun. Und das alles, während wir unsere Fähigkeiten erweitern“, sagte Donn.
Professor Donne sagte, dass die Kernfusion dies könntezu einer wichtigen sauberen und nachhaltigen Energiequelle der Zukunft werden. Es hat entscheidende Vorteile, wie z. B. keine radioaktiven Abfälle, und Reaktormaterialien können innerhalb von 100–300 Jahren recycelt oder wiederverwendet werden.
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