Wat is magnetische opsluiting fusie?

Magnetische opsluitingsfusie is een benadering van nucleaire fusie waarbij een plasma (geïoniseerd gas) in een magnetisch veld wordt opgeschort en de temperatuur en druk op grote niveaus verhoogt. Nucleaire fusie is een type kernenergie geproduceerd wanneer lichte atoomkernen - waterstof, deuterium, tritium of helium - samen worden gefuseerd bij grote temperaturen en druk. Alle licht en warmte van de zon komt voort uit kernfusiereacties die in zijn kern lopen. Hierdoor kan de zon überhaupt bestaan ​​- de uiterlijke druk van de fusiereacties balanceert de neiging tot zwaartekracht ineenstorting.

Hoewel de mensheid splijtingsenergie heeft benut - het uiteenvallen van zware kernen - voor kernenergie, ontgaat succesvolle fusiekracht ons nog steeds. Tot nu toe verbruikt elke poging om fusievermogen meer energie te genereren dan het produceert. Magnetische opsluiting fusie is een van de twee populaire benaderingen van nucleaire fusie - de andere is een traagheidsopsluiting, waarbij een bombarderen van eenBrandstofpellet met krachtige lasers. Er is momenteel één multi-miljard dollarproject dat elk pad nastreeft-de nationale ontstekingsfaciliteit in de Verenigde Staten nastreeft een traagheidsfusie na, en de internationale thermonucleaire experimentele reactor, een internationaal project, streeft naar magnetische opsluiting.

Experimenten in magnetische opsluiting fusie begonnen in 1951, toen Lyman Spitzer, een natuurkundige en astronoom, de stellerator bouwde, een figuur-acht gevormd plasma-opsluitingsapparaat. Een grote doorbraak kwam in 1968, toen Russische wetenschappers het Tokamak -ontwerp aan het publiek presenteerden, een torus die het ontwerp zou zijn van de meeste magnetische opsluitingsfusie -apparaten. In 1991 was er nog een stap voorwaarts met de constructie van start (kleine strakke beeldverhouding Tokamak) in het VK, een sferomak of een sferische tokamak. Het testen toonde aan dat dit apparaat ongeveer drie keer wasS beter dan de meeste tokamaks bij het initiëren van fusiereacties, en sferomaks blijven een doorlopend onderzoeksgebied in fusieonderzoek.

Om de fusiereacties efficiënt te laten zijn, moet het centrum van een Tokamak -reactor worden verwarmd tot temperaturen rond 100 miljoen kelvin. Bij zulke hoge temperaturen hebben de deeltjes enorme kinetische energie en proberen constant te ontsnappen. Het ene fusieonderzoek vergelijkt de uitdaging van magnetische opsluiting fusie met die van het persen van een ballon - als je hard aan de ene kant drukt, springt het gewoon op het andere. Bij magnetische opsluiting fusie, zorgt deze "knallende" ervoor dat deeltjes hoge temperatuur botsen met de reactorwand, waardoor stukjes metaal worden afgeschraapt in een proces dat bekend staat als "sputteren". Deze deeltjes absorberen energie, waardoor de totale temperatuur van het beperkte plasma wordt verlaagd en het bereiken van de juiste temperatuur moeilijk maken.

Als fusiekracht kan worden beheerst, kan dit een ongeëvenaarde energiebron voor de mensheid worden, maar zelfs de meest optimistische onderzoekers verwachten geen commerciële stroomopwekking vóór 2030.