Overraskende gennembrud for laserfusion

Laserfusion ved NIF: Laserstråler rammer en cylinder kaldet et hohlraum. Inde i kapslen findes en pille med deuterium og tritium, som sammenpresses af energien, hvorefter de to hydrogenisotoper fusioner. Illustration: National Ignition Facility

Som vi jævnligt har beskrevet over de seneste mere end ti år, har forskerne ved National Ignition Facility i Californien længe kæmpet med eksperimenter, hvor man med laserstråler sammenpresser en lille kugleformet pille med deuterium og tritium så meget, at der opstår fusion.

Energien i laserstrålerne er på 1,9 MJ. Hidtil har har output-energien skulle måles i kilojoule.

For halvanden uge siden lykkedes det dog ganske uventet at opnå en fusionsenergi på 1,35 MJ.

Det betyder, at man nu er ganske tæt på ‘ignition’. Dette ord, som indgår i facilitetens navn, betegner en situation, hvor fusionsenergien er større end den energi, man bruger.

En kontrolleret, lille brintbombe

National Ignition Facility består af 192 laser beams, som kan fokuseres på en lille cylindrisk kapsel - i fagtermen kaldet et hohlraum - med en typisk højde på 10 mm og en diameter omkring 5 mm.

Energien i laserstrålerne er koncentreret i et meget kortvarigt tidsrum på ca. 20 nanosekunder.

Inde i kapslen omdannes energien til røntgenstråling, og det er denne, som sammenpresser en lille kugle med en radius omkring 1 mm indeholdende deuterium og tritium så meget, at de to hydrogenisotoper fusioner og danner helium samt energi.

Groft sagt minder dette om en lille kontrolleret brintbombe-sprængning.

Både militær og civil forskning

Den primære årsag til at bygge NIF var, at sådanne forsøg også kan bruges til at teste om de mange aldrende kernevåben, som amerikanerne har på lager, stadig virker den dag i dag, så de om fornødent kan tages i brug, den dag præsidenten ønsker det.

Tidligere lavede man forsøgssprængninger af rigtige våben for at teste det, men det er for længst forbudt i henhold til internationale aftaler.

Udover det militære program benyttes NIF også til civil forskning herunder laserfusion.

For 10 år siden havde man en forventning om, at det ville være overkommeligt inden for relativ kort tid at opnå ignition - altså opnå mere fusionsenergi end den laserenergi, der indgik i forsøget.

Det viste sig dog ikke at være tilfældet.

Ignition kræver, at man har fuldstændigt styr på alle de mange laserstråler og ikke mindst den sammenpresning af kuglen, som skal ske i midten af hohlraumet. Hvis den ikke er fuldstændig symmetrisk, fuser fusionsprocesserne så at sige ud.

De første mange år lå output-energien i kilojoule-området.

Det fik mange skeptikere til at mene, at det ville være helt umuligt at opnå ignition med NIF.

Det synspunkt fik i 2016 opbakning i en rapport fra National Nuclear Security Administration.

Læs også: Ny rapport: Amerikansk kæmpelaser er næppe vejen til fusionsenergi

Man ganske langsomt over de seneste fem år har forskerne fået ændret på laserpulsens facon, designet af hohlraumet mv. så man sidste år regelmæssigt nåede op over 100 kJ i output-energi - tidligere i dette år endog helt op på 170 kJ i et enkelt forsøg.

Det kunne dog stadig synes som langt væk fra de 1,9 MJ, som er input-energien. Så optimismen var stadig noget begrænset.

Hov, hvor kom den energi fra?

Men 8. august i år gennemførte man et forsøg, der til alles overraskelse resulterede i en output-energi på 1,35 MJ.

Nu begynder det for alvor at ligne noget, og håbet om at opnå ignition en dag er igen vakt.

Det helt store spørgsmål er naturligvis, hvad der er årsagen til, at man nu ganske pludseligt har øget output-energien med en faktor otte i forhold til den gamle rekord fra tidligere på året.

På det område er forskerne ved NIF afventende med at melde konkret ud.

De oplyser, at der var flere mindre justeringer i hele eksperimentet i forhold til tidligere, og det skal nu analyseres hvilken eller hvilke, der har været de afgørende.

Resultatet af denne undersøgelse vil senere blive beskrevet i en videnskabelig artikel.

Lang vej til et kraftværk

Skulle det en dag blive muligt at opnå ignition, er vejen banet for, at man kan spekulere videre i, om dette kan udvikles til et kommercielt kraftværk.

Der findes allerede konceptuelle beskrivelser af, hvordan dette muligvis kan lade sig gøre.

En helt afgørende udfordring er, at man i et kommercielt kraftværk skal have energien fra mange skud i sekundet og ikke kun et om dagen eller noget i den stil, som det er tilfældet i dag. Et eventuelt kommercielt laserfusionskraftværk ligger mange år ude i fremtiden.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

En lille brintbombe?

Interessant artikel, men jeg studser over sammenligningen med en brintbombe. Som jeg har set det beskrevet, er en brintbombe i højere grad en atombombe, hvor fissionsprocessen bliver "speedet" op med brint, og ikke i særlig høj grad - som mange af os troede engang - en egentlig fusionsproces. Ret mig endelig, hvis jeg tager fejl.

Som regel bruger man i stedet solen som forklaring på fusionsprocessen.

  • 3
  • 9

Du er ikke helt galt på den, idet brint kan bruges til at "booste" en fissions bombe. Men i en fusions bombe, bruges fission til, at danne temp. og tryk nok til, at starte fusion af brint i bomben. Derudover kan bomberne designes på mange forskellige måder, vha. diverse grundstoffer, der bl.a. kan gøre bomberne mere destruktive. F.eks. detonerede Sovjet en bombe (Tzar bomben), engang i 60'erne. Den var på ca. 52 MT TNT, og brugte flere trin af både fission og fusion. Man udnyttede endda ikke bombens fulde potentiale, da man undlod, at udnytte et fissions trin, der ville give bomben en sprængkraft på over 100 MT TNT. (100.000.000 ton TNT).

  • 10
  • 1

selvom der er lang vej i nu for dette og relaterede projekter før engentlige kraftværker kan bygges , en dag lykkedes det jo nok, og her vil amstrongs berømte måne sætning igen komme i brug. det kan godt være vi på naturens vegne har levet over evne,men,så længe vi kan tænke er der håb og liv.

  • 2
  • 0

Det er ikke så interessant, at der kommer mere energi ud, end det kommer ind - der er stor tab ved omsætningen fra varmeenergi til højkvalitetsenergi som strøm og lys. Både tabene ved omsætningen fra varme til højkvalitetsenergi som strøm og lys, og andre tab skal overvindes, før der kan komme mere energi ud end ind - med mindre, at fusionskraftværket ikke skal bruges til andet end at producere fjernvarme.

At producere mere energi end der tilføres har man kunnet opmå i mange år. Problemet er, at energikvaliteten af den energi som produceres er lav, i forhold til den tilførte energikvalitet. Og, en varmepumpe, giver en bedre energiinvestering end fusionskraft.

  • 1
  • 5

selvom der er lang vej i nu for dette og relaterede projekter før engentlige kraftværker kan bygges , en dag lykkedes det jo nok, og her vil amstrongs berømte måne sætning igen komme i brug. det kan godt være vi på naturens vegne har levet over evne,men,så længe vi kan tænke er der håb og liv.

Energien fra denne fusjonen kommer fra en maskin som ikke er billig og energien er i form av varme. Dette er i motsetning til sol og vindenergi som er helt gratis og som begge behøver et enklere apparat (vinger og generator/solceller) for å konvertere til strøm!

I tillegg har en ulempen at fusjonen behøver masse inputenergi som i utgangspunktet er mye dyrere (om den kom fra fusjonsprosessen).

  • 4
  • 0

Energien fra denne fusjonen kommer fra en maskin som ikke er billig og energien er i form av varme. Dette er i motsetning til sol og vindenergi som er helt gratis og som begge behøver et enklere apparat (vinger og generator/solceller) for å konvertere til strøm!

I tillegg har en ulempen at fusjonen behøver masse inputenergi som i utgangspunktet er mye dyrere (om den kom fra fusjonsprosessen)

Det gode ved fusion er, at det giver beskæftigelse. Mange ingeniører, teknikkere, fysikere, og arbejdere, er finansieret af fusionsprojekter. Beskæftigelse er det væsentlige. Beskæftigelse giver livet mening. Fra et miljø synspunkt, kunne a-kraft være ligeså godt - og måske også vindmøller.

Laser fusion, har dertil den fordel, at forskning i blandt andet lasere, kan bruges til andet end laser fusion. Det er ikke fusionsforskning det hele. En betaling for laserfusionsforskningen, kan vise sig, at ikke give fusion for pengene, men måske nye svejsere.

  • 2
  • 6
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten