Wissenschaftler aus der Bay Area feiern Fusionsdurchbruch und wollen historischen Moment nachbilden

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Letzten Dezember beschossen Wissenschaftler in den frühen Morgenstunden eines Montagmorgens mit 192 Lasern eine rautenförmige Treibstoffkapsel in der Größe eines Pfefferkorns und erzeugten so eine kontrollierte Fusionszündung, die mehr Energie erzeugte, als die Laser in die anfängliche Reaktion einbrachten.

Das Team aus mehr als 100 Wissenschaftlern, die mit dem Lawrence Livermore National Lab zusammenarbeiteten, hatte einen Nettoenergiegewinn erzielt.

Der seit sechs Jahrzehnten andauernde Durchbruch bei der Kernfusionsenergie könnte den Weg für unglaubliche Fortschritte in der Zukunft der sauberen Energie ebnen.

„Die Fusion verspricht erschwingliche, reichlich vorhandene, zuverlässige und saubere Energie. Sie ist der heilige Gral. Wir wissen jetzt, dass es bei der Kommerzialisierung der Fusion weniger um das Ob als vielmehr um das Wann geht“, sagte US-Energieministerin Jennifer Granholm, die das Labor besichtigte Montags.

Aber die praktische Anwendung davon – die Stromerzeugung für Ihr Zuhause – wird wahrscheinlich noch Jahrzehnte auf sich warten lassen.

Kimberly Budil, Leiterin des Labors, sagte, dass die Zündung „wirklich eine bahnbrechende Technologie“ sei, ihre Entdeckung jedoch nicht das „Ende der Reise“ sei. Sie markiert den Beginn einer unglaublichen Ära der Entdeckung und Innovation.

Hier sind ein paar neue Dinge, die wir bei der großen Pressefeier des Labors über den Durchbruch bei der Kernfusion erfahren haben.

Das Labor hat seine Laser seit seinem erfolgreichen Experiment fünfmal gezündet, eine Wiederholung gab es jedoch noch nicht.

„Die kleinen Diamantkapseln, die das Herzstück dieses Experiments bilden, sind äußerst schwierig herzustellen“, sagte Budil. „Wir haben also die besten verfügbaren Kapseln verwendet, aber wir hatten nicht die perfekte Kapsel wie im Dezember.“

Den Forschern fiel es lange schwer, die Kernfusion zu erreichen, da hierfür sehr hohe Temperaturen und Drücke erforderlich sind. Es ist vergleichbar mit der Kernreaktion, die Sterne zum Leuchten bringt und die Sonne Wärme erzeugt und könnte nahezu schadstofffreie, unbegrenzte Energie liefern, wenn Menschen sie nutzen könnten.

Der Fusionsprozess vermischt zwei Arten von Wasserstoff in Wassermolekülen und setzt eine Flut sehr sauberer Energie frei, die frei von radioaktivem Abfall ist.

Das Labor musste außerdem die Anzahl der sehr energiereichen Laserschüsse, die es in seiner Einrichtung durchführen kann, auf nur acht pro Jahr begrenzen, da dies zu Schäden an der Ausrüstung führen kann.

Sie experimentieren mit etwas geringerer Laserenergie, aber diese Tests waren bisher nicht erfolgreich. Das Labor arbeitet daran, den Prozess vorhersehbarer zu machen und die Ziele zu perfektionieren.

„Wir haben in etwa einer Woche ein weiteres Experiment vor uns, das alle Bedingungen, die wir im Dezember hatten, noch genauer nachahmen wird“, sagte Budil. „Und für den Rest des Jahres haben wir eine Reihe geplant.“

Granholm sagte, dass öffentlich-private Partnerschaften der Schlüssel sein werden, um die Kernfusion auf die nächste Stufe zu bringen, und kündigte eine neue Förderserie in Höhe von 45 Millionen US-Dollar vom Office of Science des Energieministeriums für die nächsten vier Jahre an, von denen 9 Millionen US-Dollar in diesem Jahr zur Verfügung stehen werden.

Die Kernfusionsleistung von Lawrence Livermore ist ein fantastischer Beweis für das Konzept – sie haben gezeigt, dass es möglich ist – und kann denjenigen helfen, die daran arbeiten, diese Wissenschaft in die praktische Anwendung zu bringen.

Granholm sagte, dass „diese Finanzierungsmöglichkeit die Schaffung von Innovationszentren für Trägheitsfusion unterstützen wird, die natürlich auf das Fachwissen und die Fähigkeiten unserer nationalen Labore sowie der Wissenschaft und Industrie zurückgreifen werden, um die Fusionsforschung voranzutreiben.“

Die USA haben vor drei Jahrzehnten damit aufgehört, ihre Atombomben im Untergrund zu zünden, um die Waffen zu testen. Mit dem Durchbruch bei der Kernfusion haben die USA nun eine viel sicherere und weniger destruktive Möglichkeit, ihre Atomwaffenvorräte zu bewerten: in einem Labor. Die Daten aus den Tests werden es Wissenschaftlern ermöglichen, zu modellieren, was während einer Explosion passieren würde.

Die Vermeidung von Untergrundtests unterstütze auch die Bemühungen der USA zur Nichtverbreitung von Atomwaffen, sagte sie.

Lawrence Livermores National Ignition Facility schaffte den Durchbruch bei der Zündung; Die Regierung hat dieses Labor entwickelt, um Experimente mit US-Atomwaffen durchzuführen, ohne diese zur Detonation bringen zu müssen.

Die Zündungsentdeckung des NIF simuliert die unkontrollierte Fusion einer Atombombenexplosion, und die Forscher hoffen, dass dies in einer kontrollierten Laborumgebung ihre Computermodelle bestätigen kann, die sie anstelle der Live-Testexplosionen verwenden. Auf diese Weise können sie viel sicherer feststellen, ob ihre Atomwaffen noch funktionieren, und könnten verhindern, dass sie diese unnötig ersetzen.

„Wenn die Spannungen im Ausland zunehmen, können wir es uns natürlich nicht leisten, dass unsere große Abschreckungskraft an Stärke verliert“, sagte Granholm. „Eine Zündung gibt uns ein neues Werkzeug, um Vertrauen in unsere nuklearen Fähigkeiten zu schaffen.“