Vad är fusionsenergi?
Fusionsenergi är utvinning av energi från bindningar mellan partiklar i atomkärnorna genom att smälta samman dessa kärnor. För att få mest energi måste ljuselement och isotoper som väte, deuterium, tritium och helium användas, även om varje element med ett atomantal lägre än järn kan producera nettenergi när det smälts samman. Fusion står i kontrast till fission, processen varigenom energi genereras genom att bryta isär tunga kärnor som uran eller plutonium. Båda anses vara kärnenergi, men klyvningen är lättare och bättre utvecklad. Alla dagens kärnkraftverk fungerar baserat på klyvningsenergi, men många forskare hoppas att ett kraftverk baserat på fusionsenergi kommer att utvecklas före 2050.
Det finns kärnbomber baserade på både fissionsenergi och fusionsenergi. Konventionella A-bomber är baserade på fission, medan H-bomber, eller vätebomber, är baserade på fusion. Fusion omvandlar mer effektivt material till energi, vilket ger mer värme och temperatur när processen kanaliseras till en kedjereaktion. Således har H-bomber högre avkastning än A-bomber, i vissa fall mer än 5 000 gånger högre. H-bomber använder en fission "booster" för att uppnå den erforderliga temperaturen för kärnfusion, vilket är ungefär 20 miljoner grader Kelvin. I en H-bom omvandlas cirka 1% av reaktionsmassan direkt till energi.
Fusionsenergi, inte fission, är den energi som driver solen och producerar all dess värme och ljus. I solens centrum omvandlas ungefär 4,26 miljoner ton väte per sekund till energi, vilket ger 383 yottawatts (3,83 × 10 26 W) eller 9,15 × 10 10 megaton TNT per sekund. Detta låter som mycket, men det är faktiskt ganska milt med hänsyn till solens totala massa och volym. Energiproduktionshastigheten i solens kärna är bara cirka 0,3 W / m 3 (watt per kubikmeter), mer än en miljon gånger svagare än energiproduktionen som sker i en glödlampa glödtråd. Bara för att kärnan är så enorm, med en diameter motsvarande cirka 20 jordar, genererar den så mycket total energi.
Under flera decennier har forskare arbetat för att utnyttja fusionsenergi för människans behov, men det är svårt på grund av de höga temperaturerna och de tryck som är inblandade. Genom att använda fusionsenergi kan en bränsleenhet på ett litet kulkulls storlek producera lika mycket energi som ett fat bensin. Tyvärr har alla försök till fusionskraftproduktion från och med 2008 förbrukat mer energi än de har producerat. Det finns två grundläggande tillvägagångssätt - använd ett magnetfält för att komprimera en plasma till den kritiska temperaturen (magnetisk inneslutningssmältning), eller eldlasrar vid ett mål så intensivt att de värmer den förbi den kritiska tröskeln för fusion (tröghetsfångning). Båda dessa tillvägagångssätt har fått betydande finansiering, med National Ignition Facility (NIF) som försöker inertial fängelse och kommer online 2010 och International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) försöker magnetisk fängelse och kommer online 2018.