Hva er magnetisk innesperringsfusjon?

Magnetisk innesperringsfusjon er en tilnærming til kjernefusjon som innebærer å suspendere en plasma (ionisert gass) i et magnetfelt og øke temperaturen og trykket til store nivåer. Nukleær fusjon er en type kjernefysisk energi produsert når lette atomkjerner - hydrogen, deuterium, tritium eller helium - smeltes sammen ved store temperaturer og trykk. All solens lys og varmen stammer fra atomfusjonsreaksjoner som pågår i kjernen. Det er gjennom dette solen i det hele tatt kan eksistere - det ytre trykket fra fusjonsreaksjonene balanserer tendensen til gravitasjonskollaps.

Selv om menneskeheten har utnyttet fisjonergi - å bryte fra hverandre tunge kjerner - for kjernekraft, unngår vellykket fusjonskraft oss fortsatt. Så langt bruker hvert forsøk på å generere fusjonskraft mer energi enn det gir. Magnetisk innesperringsfusjon er en av to populære tilnærminger til kjernefusjon - den andre er treghetsfusjonsfusjon, som innebærer å bombardere enDrivstoffpellet med høydrevne lasere. Det er for tiden ett prosjekt med flere milliarder dollar som forfølger hver vei-det nasjonale tenningsanlegget i USA forfølger treghetsfusjonsfusjon, og den internasjonale termonukleære eksperimentelle reaktoren, et internasjonalt prosjekt, forfølger magnetisk innesperring.

Eksperimenter i magnetisk innesperring begynte i 1951, da Lyman Spitzer, en fysiker og astronom, bygde stelleratoren, en figur-åtte formet plasma-innesperringapparat. Et stort gjennombrudd kom i 1968, da russiske forskere presenterte Tokamak -designen for publikum, en torus som ville være utformingen av de fleste magnetiske innesperringsinnretninger som kommer. I 1991 var det nok et skritt fremover med konstruksjonen av start (lite stramt sideforhold Tokamak) i Storbritannia, en sfæromak eller en sfærisk tokamak. Testing viste at denne enheten var omtrent tre gangerer bedre enn de fleste tokamaks ved å sette i gang fusjonsreaksjoner, og Spheromaks fortsetter å være et pågående område med undersøkelse i fusjonsforskning.

For at fusjonsreaksjonene skal være effektive, må sentrum for en tokamak -reaktor varmes opp til temperaturer rundt 100 millioner Kelvin. Ved så høye temperaturer har partiklene enorm kinetisk energi og prøver stadig å rømme. En fusjonsforskning sammenligner utfordringen med magnetisk innesperring med den å klemme en ballong - hvis du trykker hardt på den ene siden, dukker den bare ut på en annen. I magnetisk innesperringsfusjon får denne "popping ut" partikler med høy temperatur til å kollidere med reaktorveggen, og skraper av metallbiter i en prosess kjent som "sputtering." Disse partiklene absorberer energi, senker den totale temperaturen på det innesperrede plasma og gjør å oppnå riktig temperatur vanskelig.

Hvis fusjonskraft kan mestres, kan det bli en enestående energikilde for menneskeheten, men selv de mest optimistiske forskerne forventer ikke kommersiell kraftproduksjon før 2030.