(DrPixel/Getty Images) Wissenschaftler haben bestätigt, dass ihnen letztes Jahr zum ersten Mal im Labor eine Fusionsreaktion gelungen ist, die sich selbst fortsetzt (anstatt zu verpuffen) – was uns der Nachbildung der Kernreaktion, die die Sonne antreibt, näher bringt.
Sie sind sich jedoch nicht ganz sicher, wie sie das Experiment nachstellen sollen.
Kernfusion tritt auf, wenn sich zwei Atome zu einem schwereren Atom verbinden und dabei einen enormen Energiestoß freisetzen.
Es handelt sich um einen Prozess, der häufig in der Natur vorkommt, aber im Labor nur sehr schwer nachzubilden ist, da eine Umgebung mit hoher Energie erforderlich ist, um die Reaktion am Laufen zu halten.
Die Sonne erzeugt Energie mithilfe der Kernfusion – indem Wasserstoffatome zusammengeschlagen werden, um Helium zu erzeugen.
Supernovae – explodierende Sonnen – auch Kernfusion nutzen für ihr kosmisches Feuerwerk. Die Kraft dieser Reaktionen ist es, die schwerere Moleküle wie Eisen entstehen lässt.
In künstlichen Umgebungen hier auf der Erde entweichen Wärme und Energie jedoch tendenziell durch Kühlmechanismen wie Röntgenstrahlung und Wärmeleitung.
Um die Kernfusion zu einer brauchbaren Energiequelle für den Menschen zu machen, müssen Wissenschaftler zunächst etwas erreichen, das „Zündung“ genannt wird und bei dem die Selbsterhitzungsmechanismen den gesamten Energieverlust überwiegen.
Sobald die Zündung erreicht ist, wird die Fusionsreaktion von selbst angetrieben.
Im Jahr 1955 entwickelte der Physiker John Lawson eine Reihe von Kriterien, die heute als „Lawson-ähnliche Zündkriterien“ bekannt sind, um zu erkennen, wann diese Zündung stattgefunden hat.
Die Zündung nuklearer Reaktionen findet normalerweise in extrem intensiven Umgebungen wie Supernova oder Atomwaffen statt.
Forscher der National Ignition Facility des Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien haben über ein Jahrzehnt damit verbracht, ihre Technik zu perfektionieren, und das ist ihnen gelungen jetzt bestätigt dass das bahnbrechende Experiment vom 8. August 2021 tatsächlich zur ersten erfolgreichen Zündung einer Kernfusionsreaktion führte.
In einer aktuellen Analyse wurde das Experiment von 2021 anhand von neun verschiedenen Versionen des Lawson-Kriteriums beurteilt.
„Dies ist das erste Mal, dass wir Lawsons Kriterium im Labor überschritten haben“, sagte die Kernphysikerin Annie Kritcher von der National Ignition Facility Neuer Wissenschaftler .
Um diesen Effekt zu erzielen, platzierte das Team eine Kapsel mit Tritium- und Deuteriumbrennstoff in der Mitte einer mit Gold ausgekleideten Kammer mit abgereichertem Uran und feuerte 192 Hochenergielaser darauf ab, um ein Bad aus intensiven Röntgenstrahlen zu erzeugen.
Die intensive Umgebung, die durch die nach innen gerichteten Stoßwellen erzeugt wurde, löste eine sich selbst erhaltende Fusionsreaktion aus.
Unter diesen Bedingungen fusionierten Wasserstoffatome und setzten 1,3 Megajoule Energie für 100 Billionstel Sekunden frei, was einer Leistung von 10 Billiarden Watt entspricht.
Im vergangenen Jahr versuchten die Forscher, das Ergebnis zu reproduzieren vier ähnliche Experimente , schaffte aber nur die Hälfte der Energieausbeute des rekordverdächtigen ersten Experiments.
Die Zündung reagiert sehr empfindlich auf kleine Veränderungen, die kaum wahrnehmbar sind, wie die Unterschiede in der Struktur jeder Kapsel und der Intensität der Laser, erklärt Kritcher.
„Wenn man von einem mikroskopisch schlechteren Ausgangspunkt ausgeht, spiegelt sich das in einem viel größeren Unterschied in der Endenergieausbeute wider.“ sagt Plasmaphysiker Jeremy Chittenden am Imperial College London. „Das Experiment vom 8. August war das Best-Case-Szenario.“
Das Team möchte nun herausfinden, was genau erforderlich ist, um eine Zündung zu erreichen, und wie das Experiment widerstandsfähiger gegen kleine Fehler gemacht werden kann. Ohne dieses Wissen kann der Prozess nicht ausgeweitet werden, um Fusionsreaktoren zu schaffen, die Städte mit Strom versorgen könnten, was das ultimative Ziel dieser Art von Forschung ist.
„Man möchte nicht in einer Position sein, in der man absolut alles richtig machen muss, um die Zündung zu bekommen“, sagt Chittenden.
Dieser Artikel wurde veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Untersuchung .