Was ist Inertial Confinement Fusion?
Inertial Confinement Fusion (ICF) ist ein Verfahren zur Erzielung einer Kernfusion durch schnelles Komprimieren und Erhitzen eines Materials. Dieser Prozess wird normalerweise mit Hochleistungslasern durchgeführt, die alle auf ein kleines Pellet fokussiert sind, um es schnell aufzuheizen. Durch die starke Erhitzung wird das Material im Pellet verdampft und es entsteht eine Schockwelle, die heiß und dicht genug ist, um das Material zum Schmelzen zu bringen. Obwohl die Inertial Confinement Fusion noch nicht mehr nutzbare Energie produziert als sie verbraucht, wird noch geforscht, wie eine kommerziell realisierbare Energiequelle aufgebaut werden kann.
Die Grundbestandteile eines Inertial Confinement Fusionspellets sind Deuterium und Tritium, beide Wasserstoffisotope. Die Fusionsreaktion zwischen Deuterium und Tritium ist viel einfacher zu erreichen als jede andere Reaktion. Daher ist ein Strom erzeugender Deuterium / Tritium-Reaktor das Hauptziel der modernen Fusionsforschung. Diese Pellets sind sehr klein und wiegen viel weniger als ein Gramm. Sie werden einzeln in den Schmelzreaktor mit Trägheitsbeschränkung gegeben.
Sobald das Pellet geladen ist, werden sehr große Laser verwendet, um das Pellet schnell auf eine Schmelztemperatur von Millionen Grad Fahrenheit (Celsius) zu erwärmen. Das schnelle Erhitzen der äußeren Schicht des Pellets bewirkt, dass es verdampft und sich schnell ausdehnt, wodurch Druck auf das Innere des Pellets ausgeübt wird. Wenn die Laser genügend Energie liefern, wird das Innere des Pellets schnell genug komprimiert, um eine Kernfusion auszulösen, was wiederum das Pellet heißer macht. Dieser Zustand wird als "Zündung" bezeichnet und ist das Ziel der meisten modernen Fusionsversuche mit Trägheitsbeschränkung.
Die Hauptschwierigkeit bei der Inertial Confinement Fusion besteht darin, dem Pellet genügend Energie zuzuführen, um es auf die Schmelztemperatur zu erwärmen, bevor das Pellet im Weltraum dispergiert. Um aus der Fusion Strom zu erzeugen, muss die Reaktion einen Wert überschreiten, der als Lawson-Kriterium bezeichnet wird. Dies gibt die minimale Einschlusszeit an, die für ein bestimmtes Kraftstoffvolumen erforderlich ist. Dies erfordert, dass viele Megajoule Energie innerhalb von Mikrosekunden durch das Lasersystem geleitet werden. Dies zuverlässig zu tun, ohne zu viel Strom zu verbrauchen, ist eine große technische Herausforderung. Es wurde ein neuer Ansatz für das Einschlussproblem mit der Bezeichnung "schnelle Zündung" vorgeschlagen, bei dem ein einziger schneller Laserstoß das Pellet zündet, nachdem es bereits komprimiert wurde. Obwohl dieser Ansatz theoretisch vielversprechend erscheint, wurde er noch nicht erfolgreich getestet.