Was ist die Magnetbeschränkung Fusion?

Magnetfusionsfusion ist ein Ansatz zur Kernfusion, bei dem ein Plasma (ionisiertes Gas) in einem Magnetfeld suspendiert und deren Temperatur und Druck auf große Werte erhöht wird. Die Kernfusion ist eine Art Kernenergie, die bei leichten Atomkern - Wasserstoff, Deuterium, Tritium oder Helium - bei großen Temperaturen und Drücken zusammengesetzt wird. Das gesamte Licht und die Hitze der Sonne stammen aus Kernfusionsreaktionen, die in ihrem Kern fortgesetzt werden. Dies kann überhaupt existieren - der äußere Druck der Fusionsreaktionen haben die Tendenz zum Gravitationskollaps aus.

Obwohl die Menschheit Spaltergie genutzt hat - starke Kerne zerbrochen -, entzieht uns uns die erfolgreiche Fusionskraft immer noch. Bisher verbraucht jeder Versuch, Fusionsleistung zu erzeugen, mehr Energie als er produziert. Magnetische Begrenzungsfusion ist eine von zwei beliebten Ansätzen für die nukleare Fusion - die andere ist Trägheitsfusion, bei der a bombardieren aKraftstoffpellet mit leistungsstarken Lasern. Derzeit gibt es ein Multi-Milliarden-Dollar-Projekt, das jeden Weg verfolgt-die nationale Zündeinrichtung in den Vereinigten Staaten verfolgt Trägheitsfusion, und der internationale thermonukleare experimentelle Reaktor, ein internationales Projekt, verfolgt eine magnetische Begrenzungsfusion.

Experimente in der Magnetbeschränkungsfusion begannen 1951, als Lyman Spitzer, ein Physiker und Astronom, den Stellerer baute, ein mit der acht geformter Plasma-Begrenzung. Ein großer Durchbruch kam 1968, als russische Wissenschaftler der Öffentlichkeit das Tokamak -Design präsentierten, ein Torus, der das Design der kommenden meisten magnetischen Einschränkungen sein würde. Im Jahr 1991 gab es in Großbritannien, einem Spheromak oder einem sphärischen Tokamak einen weiteren Schritt nach vorne mit dem Bau von Start (kleines Tokamak -Verhältnis von kleinem Seiten). Die Tests zeigten, dass dieses Gerät ungefähr dreimal beträgts besser als die meisten Tokamaks bei der Einleitung von Fusionsreaktionen, und Spheromaks ist weiterhin ein laufender Untersuchungsbereich in der Fusionsforschung.

Damit die Fusionsreaktionen effizient sind, muss das Zentrum eines Tokamak -Reaktors auf Temperaturen rund 100 Millionen Kelvin erhitzt werden. Bei solch hohen Temperaturen haben die Partikel eine enorme kinetische Energie und versuchen ständig zu entkommen. Eine Fusionsforschung vergleicht die Herausforderung einer Magnetbeschränkung mit der Drücken eines Ballons - wenn Sie auf einer Seite hart drücken, steigt sie nur auf einer anderen aus. Bei der Magnetbeschränkung fusion kollidiert dieses "Ausschalten" von Hochtemperaturpartikeln mit der Reaktorwand und kratzt Metallstücke in einem als "Sputtern" bezeichneten Prozess ab. Diese Partikel absorbieren Energie, senken die Gesamttemperatur des engen Plasma und erschweren die richtige Temperatur.

Wenn die Fusionskraft gemeistert werden könnte, könnte sie zu einer beispiellosen Energiequelle für die Menschheit werden, aber selbst die optimistischsten Forscher erwarten vor 2030 keine kommerzielle Stromerzeugung.