Seit seiner ersten experimentellen Demonstration im Jahr 1958 hat der Kernfusion als zuverlässige Energiequelle unerreichbar blieb. Für alles: vom Raumfahrzeug bis zum Kraftwerk. Weil? Die Kernfusionsreaktion ist schwierig durchzuführen, weil sie schwer zu kontrollieren ist. Vor allem ist es schwierig, Plasma (das ionisierte Gas, das 100 Millionen Grad Celsius erreicht) einzuschließen.
Wissenschaftler arbeiteten intensiv daran, den Einschluss des Plasmas und damit die Kernfusionsreaktion zu verbessern. Zwei Hauptmethoden sind die magnetische Eingrenzung und Trägheitshaft. Und letzterem gelang es schließlich, eine sich selbst erhaltende Kernreaktion zu erzeugen.
Kernfusionsreaktion, ein Meilenstein
Erstmals erreichte eine Fusionsreaktion eine Rekordenergieleistung von 1,3 Megajoule und übertraf die Energie, die der zur Zündung verwendete Brennstoff absorbierte. Ja, es ist noch ein langer Weg, aber das Ergebnis ist eine enorme Verbesserung: 8-mal höher als noch wenige Monate zuvor und 25-mal höher als im Jahr 2018.
Physiker der National Ignition Facility des Lawrence Livermore National Laboratory Sie sind dabei, ihre Ergebnisse zu veröffentlichen.
„Dieses Ergebnis ist ein wichtiger Schritt in der Forschung zur Erzeugung einer Fusionsreaktion. Es eröffnet einen neuen Weg, unsere nationalen Sicherheitsmissionen zu erkunden und zu verbessern. Das Team, das dies ermöglicht hat, hat viele Jahre hart gearbeitet“, sagt Kim Budil , Direktor des Lawrence Livermore National Laboratory.
Fusion mit Trägheitsbeschränkung: Ein Stern wird geboren
Alles beginnt mit einer Brennstoffkapsel, bestehend aus Deuterium und Tritium, Isotopen schwerer als Wasserstoff. Diese Treibstoffkapsel wird dann in eine hohle Goldkammer von der Größe eines Radiergummis gelegt – technisch heißt sie Hohlraum.
An dieser Stelle werden 192 Hochleistungslaserstrahlen auf den hohlraum "abgeschossen" und in Röntgenstrahlen umgewandelt. Diese Röntgenstrahlen implodieren die Brennstoffkapsel, erhitzen und komprimieren sie unter vergleichbaren Bedingungen wie im Zentrum von a Stern. Wir sprechen von Temperaturen über 100 Millionen Grad Celsius (180 Millionen Fahrenheit) und Drücken über 100 Milliarden Erdatmosphären.
Die Reaktion verwandelt die Kapsel in eine winzige Plasmamasse.
Das Ziel der Reaktion? Produzieren Sie mehr Energie, als Sie hineinstecken.
Nach den Messungen des Teams absorbierte die Treibstoffkapsel über fünfmal weniger Energie als im Fusionsprozess entstanden ist.
Es ist das Ergebnis harter Arbeit an dem Experiment. Die Wissenschaftler nahmen viele Änderungen vor, darunter das Design des Hohlraums, neue Lasertechnologie und Modifikationen, um die Implosionsrate der Kapsel zu erhöhen.
E adesso?
Das Team präsentierte seine Ergebnisse der 63. Jahresversammlung der American Physical Society. Er plant nun, Folgeexperimente durchzuführen, um zu sehen, ob sie das Ergebnis reproduzieren und den Prozess genauer untersuchen können.
Ich weiß nicht, wann die Menschheit in der Lage sein wird, die Energie der Kernfusionsreaktion zu nutzen, aber was diesen Moment angeht, ist es heute ein bisschen näher.