Wetenschappers hebben zelfvoorzienende kernfusie bereikt… maar nu kunnen ze het niet repliceren: ScienceAlert

Wetenschappers bevestigden dat ze vorig jaar voor het eerst in het laboratorium een ​​fusiereactie hadden die zichzelf bestendigt (in plaats van uitsterft) – waardoor we dichter bij het herhalen van de chemische reactie die de zon aandrijft, komen.

Ze weten echter niet helemaal zeker hoe ze de ervaring opnieuw moeten creëren.

kernfusie Het treedt op wanneer twee atomen samen een zwaarder atoom vormen, waarbij daarbij een enorme uitbarsting van energie vrijkomt.

Dit proces komt vaak voor in de natuur, maar het is erg moeilijk te repliceren in een laboratorium omdat het een omgeving met veel energie nodig heeft om de reactie gaande te houden.

de zon genereert energie Met behulp van kernfusie – door waterstofatomen samen te breken om helium te vormen.

Supernovae – Exploderende zonnen – Too Profiteer van kernfusie Kosmisch vuurwerk. Het is de kracht van deze interacties die zwaardere deeltjes zoals ijzer creëert.

Op kunstmatige plaatsen hier op aarde hebben warmte en energie echter de neiging om te ontsnappen via koelmechanismen zoals röntgenstraling en thermische geleiding.

Om kernfusie tot een levensvatbare energiebron voor mensen te maken, moeten wetenschappers eerst iets bereiken dat ‘ontsteking’ wordt genoemd, waarbij zelfverhittingsmechanismen al het energieverlies overwinnen.

Zodra de ontsteking is bereikt, voedt de fusiereactie zichzelf.

In 1955 creëerde natuurkundige John Lawson de reeks criteria, nu bekend als de “Lawson-achtige ontstekingscriteria”, om te helpen bepalen wanneer deze ontsteking plaatsvond.

De ontsteking van kernreacties vindt meestal plaats in zeer dichte omgevingen, zoals een supernova of kernwapens.

Onderzoekers van de National Ignition Facility van Lawrence Livermore National Laboratory in Californië hebben meer dan een decennium besteed aan het perfectioneren van hun methode, Nu bevestigd Dat het historische experiment dat op 8 augustus 2021 werd uitgevoerd, daadwerkelijk leidde tot de allereerste succesvolle ontsteking van een kernfusiereactie.

In een recente analyse werd de proef van 2021 beoordeeld aan de hand van negen verschillende versies van de Lawson-benchmark.

“Dit is de eerste keer dat we de Lawson-benchmark in het laboratorium hebben overschreden”, zei kernfysicus Annie Kretcher van de National Ignition Facility. nieuwe wereld.

Om dit effect te bereiken, plaatste het team een ​​capsule met tritium- en deuteriumbrandstof in het midden van een met goud omzoomde kamer met verarmd uranium en vuurde er 192 krachtige lasers op af om een ​​bad van intense röntgenstralen te creëren.

De intense omgeving gecreëerd door de intern gerichte schokgolven creëerde een zichzelf in stand houdende fusiereactie.

Onder deze omstandigheden ondergingen de waterstofatomen fusie, waarbij 1,3 megajoule energie vrijkwam voor een honderd biljoenste van een seconde, het equivalent van 10 quadriljoen watt aan energie.

In het afgelopen jaar hebben onderzoekers geprobeerd de bevinding te repliceren in Vier soortgelijke ervaringenmaar slaagde er slechts in om de helft van de energieopbrengst te produceren die werd geproduceerd in het recordbrekende eerste experiment.

Critcher legt uit dat de ontsteking erg gevoelig is voor kleine, nauwelijks waarneembare veranderingen, zoals verschillen in de structuur van elke capsule en laserintensiteit.

“Als je uitgaat van een microscopisch slechter uitgangspunt, komt dat tot uiting in een veel groter verschil in de uiteindelijke energieopbrengst”, Zegt Plasmafysicus Jeremy Chittenden aan het Imperial College London. De ervaring van 8 augustus was het beste scenario.

Het team wil nu precies bepalen wat er nodig is om tot ontsteking te komen en hoe het experiment veerkrachtiger kan worden gemaakt bij kleine fouten. Zonder deze kennis kan het proces niet worden opgeschaald om fusiereactoren te creëren die steden van stroom kunnen voorzien, wat het uiteindelijke doel van dit soort onderzoek is.

“Je wilt niet in een situatie komen waarin je alles precies goed moet hebben om te ontbranden”, zegt Chittenden.

Dit artikel is gepubliceerd in fysieke beoordelingsberichten.