Är termonukleär fusion ett fruktansvärt okontrollerbart tillstånd eller en lovande energikälla? Forskare
Forskare i USA och Europa har gjort framsteg motskapande av självförnybar kärnfusionsenergi. Kärnfusion är vad som händer i solen och andra stjärnor. Under denna process kombineras två atomkärnor för att bilda en stor kärna.
Fusionskraft skulle kunna utgöra en nästan outtömlig energikälla för framtida generationer, men det återstår fortfarande mycket arbete.
Vad gjorde författarna till den nya studien?
Det sa forskarna i februari 2022de fick 59 megajoule hållbar fusionsenergi - de återgav samma process som driver stjärnorna, i synnerhet solen. Det tidigare rekordet var strax under 22 megajoule. Den installerades 1997.
Ian Chapman, chef för Atomic Energy AuthorityStorbritannien, kallade det en landmärkeshändelse som för forskare närmare att lösa en av de största frågorna inom vetenskapen: hur man skapar oändlig energi genom kärnfusion.
”Vi samlar på oss kunskap och utvecklar nyttteknik som behövs för att skapa en hållbar basenergikälla med låga koldioxidutsläpp som kommer att hjälpa oss att använda färre av jordens resurser", sa Chapman. "Vår värld behöver fusionsenergi."
Hur var experimentet?
I slutet av januari 2022, amerikanska forskareanvände världens största laser och forcerat fusionsbränsle för att värma upp till ett tillstånd av brinnande plasma. Det var ett försök att skapa självförsörjande kärnfusionsenergi.
Plasma är de uppvärmda gaserna där fusionsreaktioner äger rum. De innehåller laddade partiklar som håller kraftfulla magnetfält på plats.
Forskare har varnat för det i denna riktningårs arbete behövs och energinivån som uppnåtts hittills är låg. Som jämförelse räcker 59 megajoule för att koka cirka 60 vattenkokare.
Hur fungerar kärnfusion?
Kärnkraftverk använder idag kärnkraftfission är i själva verket splittringen av en atoms kärna, och kärnfusion är processen att kombinera två atomkärnor. Båda reaktionerna frigör mycket energi, men kärnfusion producerar mer energi och genererar lite kärnavfall.
Fusion uppstår när två lätta atomersmält ihop eller slå samman för att bilda en tyngre. Den totala massan av den nya atomen är mindre än den för de två som bildade den. Den saknade massan frigörs som energi, vilket bekräftas av Albert Einsteins berömda ekvation: E = mc².
Det finns flera sätt att spelakärnfusion: de är alla baserade på olika atomära kombinationer. Den mest populära är fusionen av en deuteriumatom med en tritiumatom. Denna process kräver en temperatur på cirka 39 miljoner °C. Som ett resultat produceras 17,6 miljoner elektronvolt energi.
Deuterium är en lovande komponent eftersom det är en isotop av väte. Väte är en komponent i vatten och 3,8 liter vatten kan producera lika mycket energi som 1 136 liter bensin.
Vad är problemet med kärnfusion?
Kärnfusionskraft kan bli nästanen outtömlig energikälla för framtida generationer, men skapar också många vetenskapliga och tekniska utmaningar. Solen har de nödvändiga förutsättningarna för kärnfusion, de bildas på grund av kraftfulla gravitationskrafter. Men det är mycket svårare att upprepa detta på jorden.
Fusionsbränsle - till exempel olikaväteisotoper - måste värmas upp till extrema temperaturer: cirka 50 miljoner ° C. Och ett sådant tillstånd måste upprätthållas under starkt tryck tillräckligt länge för att kärnorna ska smälta samman.
I det senaste kärnfusionsexperimentetforskare fick 59 megajoule energi på 5 sekunder. Uttryckt detta i termer av effekt, kommer den ut till drygt 11 MW på fem sekunder, i genomsnitt. Det tidigare rekordet på 22 megajoule är 4,4 MW på 5 sekunder.
Tony Donne, programchef för EUROfusion-gruppen som ansvarar för studien, sa att forskarna var på rätt väg.
"Om vi kan upprätthålla kärnfusion i fem sekunder kan vi göra det i fem minuter och sedan fem timmar. Allt när vi utökar vår kapacitet, sa Donn.
Professor Donne sa att kärnfusion kundebli en viktig ren och hållbar energikälla i framtiden. Det har viktiga fördelar, såsom inget radioaktivt avfall, och reaktormaterial kan återvinnas eller återanvändas inom 100–300 år.
Läs mer:
Ett svart hål i galaxen visade att Einstein hade rätt. Huvudsaken
Rymden förstör ben och ändrar deras struktur: forskare vet inte hur människor kommer att flyga till Mars
Astronomer har hittat planeter som skiljer sig från jorden, men som är lämpliga för liv