Hva er fusjonsenergi?

Fusjonsenergi er utvinning av energi fra bindinger mellom partikler i atomkjernene ved å smelte sammen disse kjernene. For å få mest mulig energi, må lette elementer og isotoper som hydrogen, deuterium, tritium og helium brukes, selv om hvert element med et atomnummer lavere enn jern kan produsere netto energi når det smeltes sammen. Fusjon er i motsetning til fisjon, prosessen der energi genereres ved å bryte fra hverandre tunge kjerner som uran eller plutonium. Begge anses for å være kjernekraft, men fisjon er enklere og bedre utviklet. Alle dagens kjernekraftverk opererer basert på fisjonenergi, men mange forskere er håpefulle at et kraftverk basert på fusjonsenergi vil bli utviklet før 2050.

Det er atombomber basert på både fisjonenergi og fusjonsenergi. Konvensjonelle A-bomber er basert på fisjon, mens H-bomber, eller hydrogenbomber, er basert på fusjon. Fusjon konverterer materie mer effektivt til energi, og produserer mer varme og temperatur når prosessen kanaliseres til en kjedereaksjon. Dermed har H-bomber høyere utbytte enn A-bomber, i noen tilfeller mer enn 5000 ganger høyere. H-bomber bruker en fisjon "booster" for å oppnå den nødvendige temperaturen for kjernefusjon, som er omtrent 20 millioner grader Kelvin. I en H-bombe konverteres omtrent 1% av reaksjonsmassen direkte til energi.

Fusjonsenergi, ikke fisjon, er energien som driver sola og produserer all sin varme og lys. I sentrum av sola blir om lag 4,26 millioner tonn hydrogen per sekund omdannet til energi, og produserer 383 yottawatts (3,83 × 10 ²⁶ W) eller 9,15 × 10 ¹⁰ megaton TNT per sekund. Dette høres ut som mye, men det er faktisk ganske mildt med hensyn til solens totale masse og volum. Hastigheten for energiproduksjon i solens kjerne er bare ca. 0,3 W / m ³ (watt per kubikk), mer enn en million ganger svakere enn energiproduksjonen som foregår i en glødelampetråd. Bare fordi kjernen er så enorm, med en diameter som tilsvarer omtrent 20 jordarter, genererer den så mye total energi.

I flere tiår har forskere jobbet for å utnytte fusjonsenergi for menneskets behov, men dette er vanskelig på grunn av høye temperaturer og trykk involvert. Ved å bruke fusjonsenergi kan en drivstoffenhet på størrelse med et lite kulelager produsere like mye energi som en tønne bensin. Dessverre har alle forsøk på fusjonskraftproduksjon fra og med 2008 forbrukt mer energi enn de har produsert. Det er to grunnleggende tilnærminger - bruk et magnetfelt for å komprimere et plasma til den kritiske temperaturen (magnetisk inneslutningssmelting), eller brannlasere på et mål så intenst at de varmer det forbi den kritiske terskel for fusjon (treghetsfeste). Begge disse tilnærmingene har mottatt betydelig finansiering, med National Ignition Facility (NIF) som prøver å treffe inertial innesperring og komme på nett i 2010, og den internasjonale termonukleære eksperimentelle reaktoren (ITER) prøver på magnetisk innesperringsfusjon og kom online i 2018.