Wat is fusie-energie?
Fusie-energie is de winning van energie uit bindingen tussen deeltjes in de atoomkernen door die kernen samen te smelten. Om de meeste energie te verkrijgen, moeten lichte elementen en isotopen zoals waterstof, deuterium, tritium en helium worden gebruikt, hoewel elk element met een atoomnummer lager dan ijzer netto-energie kan produceren wanneer het wordt versmolten. Fusie staat in tegenstelling tot splijting, het proces waarbij energie wordt gegenereerd door zware kernen zoals uranium of plutonium af te breken. Beide worden beschouwd als kernenergie, maar splijting is gemakkelijker en beter ontwikkeld. Alle huidige kerncentrales werken op basis van splijtingsenergie, maar veel wetenschappers hopen dat een kerncentrale op basis van fusie-energie vóór 2050 zal worden ontwikkeld.
Er zijn nucleaire bommen op basis van zowel splijtenergie als fusie-energie. Conventionele A-bommen zijn gebaseerd op splijting, terwijl H-bommen, of waterstofbommen, zijn gebaseerd op fusie. Fusie zet materie efficiënter om in energie en produceert meer warmte en temperatuur wanneer het proces wordt omgezet in een kettingreactie. H-bommen hebben dus hogere opbrengsten dan A-bommen, in sommige gevallen meer dan 5.000 keer hoger. H-bommen gebruiken een splijtings "booster" om de vereiste temperatuur voor kernfusie te bereiken, die ongeveer 20 miljoen graden Kelvin is. In een H-bom wordt ongeveer 1% van de reactiemassa direct omgezet in energie.
Fusie-energie, geen splijting, is de energie die de zon aandrijft en al zijn warmte en licht produceert. In het midden van de zon wordt ongeveer 4,26 miljoen ton waterstof per seconde omgezet in energie, waarbij 383 yottawatt (3,83 × 10 26 W) of 9,15 × 10 10 megaton TNT per seconde wordt geproduceerd. Dit klinkt als veel, maar het is eigenlijk vrij mild, rekening houdend met de totale massa en het volume van de zon. De snelheid van energieproductie in de kern van de zon is slechts ongeveer 0,3 W / m 3 (watt per kubieke meter), meer dan een miljoen keer zwakker dan de energieproductie die plaatsvindt in een gloeidraad. Alleen omdat de kern zo enorm is, met een diameter gelijk aan ongeveer 20 aardes, genereert het zoveel totale energie.
Sinds enkele decennia werken wetenschappers aan het benutten van fusie-energie voor de behoeften van de mens, maar dit is moeilijk vanwege de hoge temperaturen en de druk die ermee gepaard gaat. Met behulp van fusie-energie kan een eenheid brandstof ter grootte van een klein kogellager evenveel energie produceren als een vat benzine. Helaas hebben alle pogingen tot fusie-energieopwekking vanaf 2008 meer energie verbruikt dan ze hebben geproduceerd. Er zijn twee basisbenaderingen - gebruik een magnetisch veld om een plasma tot de kritieke temperatuur te comprimeren (magnetische opsluiting fusie), of vuur lasers op een doel zo intens dat ze het verwarmen voorbij de kritische drempel voor fusie (inertiële opsluiting fusie). Beide benaderingen hebben aanzienlijke financiering ontvangen, waarbij de National Ignition Facility (NIF) tracht voor fusie met traagheidsopsluiting en online komt in 2010, en de International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) probeert voor fusie met magnetische opsluiting en online komt in 2018.