Affyring af 192 lasere skal simulere solens fusionsproces til sommer

Til juni er den amerikanske forsøgsstation NIF klar til at bruge verdens kraftigste lasere i et fusionseksperiment, hvor en effekt svarende til hele USAs maksimumforbrug fyres af i en brøkdel af et sekund.

Drømmen om uendelige, billige energimængder til klodens befolkninger rykker et skridt nærmere til juni, når det store, amerikanske forsøgslaboratorium US NIF (National Ignition Facility) i Livermore i Californien bliver klar til sine første lasereksperimenter, der skal simulere fusionsprocesser i Solen.

På samme måde som i Solen skal brintatomer fusioneres til heliumatomer for at frigøre energi. 192 af verdens kraftigste lasere skal affyres samtidig og aflevere en kolossal varmeeffekt på en ganske lille dåse med de to særlige brint-isotoper, deuterium og tritium.

I et tidsrum på nogle få milliardtedele af et sekund skal laserne sammenlagt levere 500 millioner MW, svarende til elforbruget i hele USA, når der er spidsbelastning.

500 millioner megawatt skal der fyres af på en lille pille med brint, men kun i meget kort tid. Det skal få brintatomerne til at smelte sammen til helium. Noget af den samlede masse forsvinder og bliver til energi - hvis det lykkes denne gang. (Grafik: NIF - Credit is given to Lawrence Livermore National Security, LLC, Lawrence Livermore National Laboratory, and the Department of Energy under whose auspices this work was performed.)

Det får temperaturen i brintkapslen til at stige til cirka 100 millioner grader Celsius. Det er ti gange så meget som ved fusionsprocessen i Solen, men den høje temperatur er nødvendig, fordi trykket er lavt på Jorden i forhold til Solens indre.

Tidligere forsøg har vist, at det lader sig gøre at antænde fusionen i brintbrændslet på den måde, men det er endnu aldrig lykkedes at få mere energi ud af forsøget, end der er puttet ind. Og det er det, der skal demonstreres i NIF. Helst 10-100 gange mere energi skal kunne måles.

»Verdens øjne er vendt mod NIF for at se en klar, utvetydig demonstration, der viser, at lasere kan bruges til at tænde fusionsprocessen. Når det lykkes, vil et stort fysikspørgsmål kunne lægges til side og bane vejen for den kommende udvikling, der skal kunne tøjle al den energi,« siger professor Mike Dunne, som leder et europæisk laserfusionsprojekt, til BBC News.

Det har taget 12 år at bygge NIF.

Dokumentation

Artikel i BBC News
NIF's hjemmeside

Emner Fysik

Kommentarer (31)

Jeg forstår ikke journalistikken her. For det første: Hvorfor skrive "et sekund", når det drejer sig om få milliardtedele af et sekund? For det andet: Det er helt misvisende at skrive "energi svarende til hele USAs energiforbrug bliver brugt på et sekund". Ordet "på" skulle måske have været ordet "i" - hvis det ikke havde været for punkt 1.

  • 0
  • 0

Ja der er ikke styr på hverken begreber eller størrelser. Det er helt almindeligt at journalister ikke kan kende forskel på energi og effekt (de roder i hvert fald rundt i det).

Derudover er det rigtigt at det må være 500 mill. kW = 500GW der er tale om. Danmarks spidsbelastning er ca. 10GW. USA er ca. 50 gange større end DK så det passer godt. Selv om de sviner med energien derovre, så tror jeg næppe at de bruger 50000 gange så meget som vi gør.

  • 0
  • 0

Når NIF senere i år, eller mere sandsynligt i 2010, er helt færdig og gennemtestet, vil de 192 laserbeam levere en energi på 1,8 MJ og en effekt på 500 TW - så de 500 millioner MW er rigtigt nok. Effekten er høj, men energien er nu ikke noget særligt, da pulslængden kun er ca. 3 ns. (1,8 MJ er den energi, der går til at brygge to kander kaffe)

I indkøringen af NIF har man den 10. marts for første gang brudt megajoulebarrieren og nået op på 1,1 MJ
https://lasers.llnl.gov/newsroom/project_s...

NIF skal også studere anvendes til fredelige studier som laserfusion, som Kent Krøyer skriver, men NIF er først og fremmest bygget for, at USA kan vedligholde sine kernevåbenuden at skulle foretage prøveafsprængninger, som har været forbudt siden først i 1990'erne.

  • 0
  • 0

Ja der er ikke styr på hverken begreber eller størrelser. Det er helt almindeligt at journalister ikke kan kende forskel på energi og effekt (de roder i hvert fald rundt i det). Derudover er det rigtigt at det må være 500 mill. kW = 500GW der er tale om. Danmarks spidsbelastning er ca. 10GW. USA er ca. 50 gange større end DK så det passer godt. Selv om de sviner med energien derovre, så tror jeg næppe at de bruger 50000 gange så meget som vi gør.

Det er helt rigtigt. Vi roder somme tider rundt i de elektriske begreber, og det kan ikke undskyldes. Denne gang skete det, fordi det er en amerikansk historie om et amerikansk forsøgsanlæg, så da tallet "500 trillion Watts of power" skulle oversættes til danske mål, blev det som sædvanligt antaget, at det var amerikanske trillioner. Men denne gang gik det galt, fordi BBC er en engelsk avis - og engelske trillioner er magen til danske trillioner ifølge Wikipedia. Derfor bliver resultatet ganske rigtigt 500 GW. Den fejl er nu rettet.
En anden fejl opstod i underrubrikken, hvor sætternissen drev sit spil, fordi der er flere personer om at behandle sådan en historie på redaktionen. Og nu kom begrebet energi ind i billedet, hvor artiklen kun taler om effekt. Det er også rettet nu.
Men Ingeniøren har opmærksomme læsere - tak for det.
mvh. Kent Krøyer, journalist

  • 0
  • 0

Den med effekt er en rigtig klassiker indenfor spinatbedsvandring. Den sjoveste jeg har set var for mange år siden, hvor man sammenlignede effekten (eller olieforbrug per tidsenhed) per passager for to færger, uden at skele til hastigheden. Derudaf udledte man, at den ene var meget mere energirigtig end den anden. Der var bare den hage ved det, at den "energirigtige" sejlede meget langsommere.

  • 0
  • 0

Check nu lige kilden, inden I skyder journalisten: https://lasers.llnl.gov/programs/nic/icf/ siger at det er 500 * 10^12 watt, dvs 500 millioner MW, men det er i et ret kort tidsrum, så jo, artiklen ser ud til at have ret. Om det så passer med spidsbelastningen har jeg så mine tvivl om.

Tak for støtten, Kai. Efter en kort konference med Ingeniørens science-journalist Jens Ramskov og et ekstra tjek på NIF's hjemmeside er tallet nu rettet tilbage til det oprindelige - 500 millioner MW.
vh. Kent Krøyer

  • 0
  • 0

Hvad vil dette komme til at betyde for ITER, i fald eksperimentet er succesfuldt?
ITER er ikke planlagt til at være færdigt før 2016, og med den slags projekter skulle det ikke undre hvis vi kommer hen til 2018-20 før den er oppe at køre.

Mvh.

Christer

  • 0
  • 0

NIF har ingen betydnig for ITER.

Laserfusion (intertial cofinement) og fusion baseret på magnetisk indeslutning (ITER og bl.a. JET) er to alternative veje til eventuelt at kunne bygge et fusionskraftværk i fremtiden. Begge teknologier mangler meget at eftervise, før man evt. vil beslutte sig for at bygge sådanne kraftværker.

ITER vil kunne vise om magnetisk indeslutning i praksis er mulig løsning, NIF vil kunne give ny viden om laserfusion, men næppe i sig selv nok til, at man kan tage beslutning om et kraftværk. Der findes også andre veje til laserfusion bl.a. HiPER
http://www.hiper-laser.org/

  • 0
  • 0

Videnskabens verden på P1 for 14/3 2009 har en lang og interessant gennemgang af fusionsenergi og hvad ITER kan og ikke kan, når den bliver færdig. Budskabet var at man godt kan bygge et fusionsværk i dag, men økonomien vil slet slet ikke hænge sammen. Så ITER handler om at øve sig, så man i næste omgang kan bygge noget, der forhåbentligt kan producere energi til en fornuftig pris. Hvis NIF lykkes med laserfusion, så har man bare to muligheder for valg af teknologi i stedet for en. Satsningen på ITER er IMHO begrundet i at det er den, man har mest fidus til.
http://podcast.dr.dk/P1/VIDENSKABENSVERDEN...

  • 0
  • 0

[quote]Check nu lige kilden, inden I skyder journalisten: https://lasers.llnl.gov/programs/nic/icf/ siger at det er 500 * 10^12 watt, dvs 500 millioner MW, men det er i et ret kort tidsrum, så jo, artiklen ser ud til at have ret. Om det så passer med spidsbelastningen har jeg så mine tvivl om.

Det er da muligt at effekten er 500 millioner MW - det jeg primært opponerede mod var inmidlertid, at denne effekt sammenlignes med elforbruget i US - det giver ikke mening!
Tak for støtten, Kai. Efter en kort konference med Ingeniørens science-journalist Jens Ramskov og et ekstra tjek på NIF's hjemmeside er tallet nu rettet tilbage til det oprindelige - 500 millioner MW.
vh. Kent Krøyer[/quote]

  • 0
  • 0

Der gik vist lidt rod i citaterne - min kommentar var blot:

Det er da muligt at effekten er 500 millioner MW - det jeg primært opponerede mod var imidlertid, at denne effekt sammenlignes med elforbruget i US - det giver ikke mening!

  • 0
  • 0

lithium der skal benyttes til at få processen til at køre har vi knap så meget af.

Li-6 benyttes til at fremstille tritium ved neutron beskydning. Li-6 udgør ca. 7,5% af naturligt forekommende lithium og det er relativt let at adskille denne isotop fra Li-7.
Ifølge wikipedia ses at lithium ikke er specielt sjældent og er omtrent lige så almindeligt som klor i Jordskorpen:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Relative...

Dog opkoncentreres lithium sjædent i naturen og der findes derfor få gode forekomster som f.eks. i Bolivia samt vistnok også i bl.a Kina.
Lithium reserverne anslås ifølge wikipedia til 30 mio. tons, hvilket man kan lave mange piller ud af.
Når de kendste gode forekomster er opbrugt vil man naturligt benyttte mindre gode forekomster, men denne øgede udvindingspris for lithium vil aldrig komme i nærheden af prisen på fremstillingen af tritium ud fra lithium og der vil altid være nok "billig" lithium til kernekraft.

  • 0
  • 0

Det passer vel med at vi kan bruge konventionel akraft indtil fusion er parat. Det betyder også at vi kan pille de grimme vindmøller ned og bruge stabil og miljøvenlig akraft.

  • 0
  • 0

Der gik vist lidt rod i citaterne - min kommentar var blot: Det er da muligt at effekten er 500 millioner MW - det jeg primært opponerede mod var imidlertid, at denne effekt sammenlignes med elforbruget i US - det giver ikke mening!

Jo, det giver da fint mening. USA's elforbrug måles i energi pr. tid, hvilket laseren også gør - derudover tilføjes det hvor lang tid laseren er tændt, og at energimængden derfor ikke er så stor.

  • 0
  • 0

Det er en sjov størrelse den med store effekter og korte tidsrum. I vores virksomhed (FluimediX) benytter vi små simple 500mW laserdioder. I forbindelse med visse af vores microfluide teknikker er denne lille fjollede laser fokuseret således at den påvirker en overflade med en energitæthed på ~500MW/m2 dvs. omkring en 2X af den overflade effekt man ville kunne måle på solens overflade. Vi skyder laserbeamet ind i en plast og påvirker en vandig opløsning, men da vores laser puls kun er ca. 3-5µs lang får vi netto hverken nedsmeltninger eller eksplosioner...men altså en ufattelig energitæthed fra en laserdiode der essentielt set er den samme du vil kunne finde inde i en grøn laser-pegepind :-)

  • 0
  • 0

Det giver selvsagt mening at sammenligne effekten af laserne med det maksimale efektforbrug i US, det der er problemet er fortsat, at artiklen hævder at spidslasten i US er 500 millioner MW, hvilket er ca. en faktor 1000 for meget!!! Artiklen er fortsat ikke rettet -det begynder så småt at blive pinligt.

  • 0
  • 0

Det giver selvsagt mening at sammenligne...

Nej - det gi'r IKKE mening at sammenligne med energiforbruget i US som må forventes at være relativt konstant og således ikke blot skydes af i løbet af ns.

Det gi'r mening at sammenligne energiforbrug for en 4 hjulstrækker i forh. t. f.eks. en hybrid-bil eller en DC10, men de andre sammenligninger er da hammrende ligegyldige. Så find noget andet at "flue [...]" over :-/

  • 0
  • 0

BBC News skriver: it will impart 500 trillion watts of power - more than the peak electrical generating power of the entire United States.
- og vi er enige nu om, at 500 trillion watt er 500 TW eller 500 millioner MW.

Det bedste tal jeg kan finde om USA elektriske effektkapacitet er fra http://www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/e...

Kapaciteten er ca. 1 TW

  • 0
  • 0

BBC News skriver: it will impart 500 trillion watts of power - more than the peak electrical generating power of the entire United States. - og vi er enige nu om, at 500 trillion watt er 500 TW eller 500 millioner MW. Det bedste tal jeg kan finde om USA elektriske effektkapacitet er fra http://www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/e... Kapaciteten er ca. 1 TW

Kan vi blive enige om at der står at det er /mere end/ USA's forbrug ("more than the peak electrical generating power of the entire United States")?
Kan vi også blive enige om at 500 TW er større end 1 TW? Så der skal altså ikke stå at effekten er "svarende til" USA's forbrug, men "større end"

  • 0
  • 0

500 millioner MW, svarende til elforbruget i hele USA, når der er spidsbelastning.

Artiklen er fortsat ikke rettet!
Ingeniøren mener altså fortsat ikke at 500 TW er væsentlig større end USA's spidslast på trods af at den samlede effekt af elværkerne er ca. 1 TW!
Ret nu venligst artiklen!

  • 0
  • 0

[quote]500 millioner MW, svarende til elforbruget i hele USA, når der er spidsbelastning.

Artiklen er fortsat ikke rettet!
Ingeniøren mener altså fortsat ikke at 500 TW er væsentlig større end USA's spidslast på trods af at den samlede effekt af elværkerne er ca. 1 TW!
Ret nu venligst artiklen![/quote]

Asnæsværket afleverer maksimalt ca 1,1 GW til nettet, så jo et effektforbrug på ca 450.000 "asnæsværker" er naturligvis meget forkert! sådanne værker i USA

  • 0
  • 0

Kære Tomas Ussing,
Hvis du fortsat ønsker at blande dig i denne debat, bedes du gøre det på seriøs vis! Jeg vil tillade mig at bruge lige så mange udråbstegn jeg lyster. Når jeg her har brugt mange udråbstegn, er det fordi jeg finder det uhørt, at Ingeniøren fortsat ikke retter fejl af denne størrelsesorden. Hvis du har en teknisk baggrund ville det være mere produktivt, hvis du kunne hjælpe mig med at finde den såkaldte kommafejl.

  • 0
  • 0

[...] Hvis du har en teknisk baggrund ville det være mere produktivt, hvis du kunne hjælpe mig med at finde den såkaldte kommafejl.

Jeg har fulgt denne debat med interesse - interessant at se, hvordan en teknisk debat kan ende med at handle om kommafejl. Så nu vil jeg også give mit (grammatiske) besyv med - herunder følger Erik Friis-Madsens indlæg med korrekt kommasætning (ifølge den grammatiske/traditionelle kommaregel):

Artiklen er fortsat ikke rettet!
Ingeniøren mener altså fortsat ikke, at 500 TW er væsentlig større end USA's spidslast, på trods af at den samlede effekt af elværkerne er ca. 1 TW!
Ret nu venligst artiklen!

  • 0
  • 0

Jøsses - nu bliver dette til en debat om korrekt grammatisk kommatering! Det hele sagen handler om er Ingeniørens "kommafejl" - såvel i artiklens overskrift som i brødteksten. Det er muligt, at jeg ikke har udtrykt mig klart, men i det mindste for ingeniører, der har hørt om en regnestok, betyder "kommafejl" i en teknisk sammenhæng, at det numeriske komma er sat forkert. For at skære det ud i pap: 500 TW er en effekt, der er betydelig større end verdens samlede energiforbrug. Sammenlignes udelukkende med verdens samlede elforbrug er 500 TW ca. 100 gange større!
Jeg må endnu en gang anmode om at få rettet artiklen - ingen kan være tjent med, at artikler i Ingeniøren har fejl i denne størrelsesorden!

  • 0
  • 0

Kommafejl eller ikke kommafejl - NIF er et våbenprogram til udvikling af brintbomber uden fissiontrigger og andre våbenrelaterede formål. Dertil kommer et laserudviklingen har en sideapplikation i lasere til forsvarsformål - jf salig Reagans stjernekrigsprogram.

Intet under at eksperimentet er velsignet med 4 giga dollars.

Mvh Søren

https://lasers.llnl.gov/missions/national_...
https://www.llnl.gov/etr/pdfs/12_94.3.pdf
https://www.llnl.gov/etr/pdfs/12_94.3.pdf

  • 0
  • 0