Kernfusion ist eine reale Möglichkeit, neue Modelle vorschlagen

Wenn neue Computersimulationen in der realen Welt, Kernfusion, schwenken Sie die Stromquelle, die Sterne, die glänzen, macht möglicherweise eine praktische Möglichkeit, hier auf der Erde, Wissenschaftler sagen.

Simulationen am Sandia National Laboratories in New Mexico offenbart einen Fusionsreaktor, der den "Break-even" Punkt des Energieeintrags versus Energieproduktion, Angabe einer selbsttragenden Fusionsreaktion übertrifft. (Dies keine Gesetze der Physik aus dem gleichen Grund, das beginnen eines Feuers mit einem Streichholz nicht brechen).

Extrem hohe Temperaturen und Drücke sind erforderlich, um die Kernfusion, ein Prozess, in denen Atomkerne zu wecken – die Protonen und Neutronen der Atome – buchstäblich verschmelzen zusammen, um eine schwerere Element zu erstellen. Und wenn die Bedingungen stimmen, dass Fusion riesige Mengen an Energie freisetzen kann.

Die Ergebnisse der neuen Studie haben Anwendungen im Test von Waffen (es ist möglich, die Auswirkungen von Kernwaffen im Labor, aber nicht in der realen Welt zu testen) und für saubere Energie, wie das Experiment auf Deuterium, gestützt, die aus dem Meerwasser extrahiert werden konnten.

In Sternen ist die Masse von Wasserstoff so groß, dass seine eigene Schwerkraft die Wasserstoff und Helium in der Mitte in einem kleinen Gebiet hält, und die Temperaturen in den Millionen von Grad sind. Im Wesentlichen, das Plasma (Gas, die ihre Atome Elektronen beraubt wurde) ist immer beschränkt, und die Protonen nicht entgehen und nehmen Sie ihre Energie mit sich. So verschmelzen Wasserstoff zu Helium, produzieren eine Menge Energie in Form von Licht und Wärme.

Aber das ist viel schwieriger, in einem Labor zu tun. Seit Jahren haben Wissenschaftler und Ingenieure gesucht, nach Möglichkeiten, um Plasma zu beschränken, die ist so heiß, es würde schmelzen die Wände von einem beliebigen Container und zwingen Atome miteinander zu verschmelzen.

Inertial fusion

Am Sandia testen sie eine Methode namens magnetisierten inertial Fusion, in denen zwei Spulen verwendet werden, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Statt einem festen Behälter beschränkt sich dieses Magnetfeld Plasma.

Ein Metallzylinder, die das Innere der einzelnen Spulen Linien, hat eine Innenbeschichtung von Deuterium und Tritium (Isotope von Wasserstoff, erstere mit einem einzigen zusätzlichen Neutron und letztere mit zwei). Der Metall-Liner ist mit einem Laser vorgewärmt und dann mit einem Strom von Millionen von Ampere zu treffen. [Video: Kernfusion im Labor]

Strom verdampft des Liners, aber bevor er dies tut, es ein sehr starkes Magnetfeld erzeugt eingebettet in das von den Spulen. So drückt das äußere Magnetfeld den Liner mit soviel Kraft, dass es auf einen kleinen Bruchteil der ursprünglichen Größe verkleinert wird. Diese vernichtende Kraft ist genug, um die Deuterium und Tritium-Atome nur lange genug um zu Helium, ein Neutron und einige zusätzliche Energie freisetzen zu verschmelzen.

Die Methode, die anders als die umstrittenen kalte Fusion, da Temperaturen oberhalb Raumtemperatur gut gehen, wurde zuerst von Sandia Forscher Stephen Slutz und Roger Vesey im Dezember vorgeschlagen; Sie veröffentlicht ihre Arbeit in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.

In ihren Computer-Simulationen war die Ausgabe 100 Mal eine 60 Millionen Ampere setzen in das System. Die Produktion stieg, wie der Strom ging: 1.000 Mal die Eingangsleistung wurde von einer eingehenden Pulse von 70 Millionen Ampere erreicht.

Reale tests

Auch bei Sandia gibt es keine Maschine, die einen großen Impuls Energie erzeugen kann. Z-Machine, ein leistungsfähiges Röntgenstrahler kann etwa 26 Millionen Ampere getroffen. Das wäre genug, auch sein mag, um das Konzept funktioniert beweisen, indem Sie auf den Break-even-Punkt, wo die Energie in die Reaktion umsetzen identisch mit dem was herauskommt.

Sandia Wissenschaftler testen derzeit die verschiedenen Komponenten der neuen Maschine; gerade jetzt, sie arbeiten an den Spulen, aber eine umfassende Prüfung im Jahr 2013 geschehen sollte, sagen sie.

Sandia-Sprecher Neal Singer stellte fest, dass ein Zweck dieser Arbeit besteht darin die Auswirkungen des nuklearen Explosionen zu studieren, ohne tatsächlich eine Bombe explodiert. Den Vereinigten Staaten hält sich derzeit an ein Moratorium für die unterirdischen Atomtests. Aber testen Sprengköpfe in irgendeiner Art und Weise ist entscheidend, weil der nuklearen Halde altert. Fusionsreaktionen im Labor einrichten können gehen einen langen Weg zur nukleare Explosionen überflüssig zu machen. [Die 10 größten Explosionen immer]

Natürlich ist es noch ungewiss, ob die Reaktion wird das so funktionieren, wie, das die Forscher hoffen. Instabilitäten, die in die magnetischen Felder angezeigt werden, die das Plasma enthalten wurden beispielsweise ein Hindernis für Fusionskraftwerke arbeiten. Jene Instabilitäten erlauben das Plasma zu entkommen, so dass es verschmelzen nicht. Aber die Arbeit am Sandia ein Schritt in die richtige Richtung, sagt Stephen O. Dean, Präsident von Fusion Power Associates, einer Interessengruppe, die für die Entwicklung der Fusionsenergie geschoben hat.

"sie arbeiten auf eine höhere Dichte als andere Fusion experimentiert," sagte Dean LiveScience. "So gibt es mehr klassische Physik... ist es besser zu verstehen." Andere Ansätze, sagte er, wie mit Hilfe von Lasern zu zwingen Deuterium Kerne zusammen, produzieren Interaktionen, die nicht als umfassend untersucht worden sind.

Allerdings ist diese Arbeit vordergründig um Waffen zu testen, Sänger seine Anwendung zur Energieerzeugung anerkannt, und das wäre ein großer Schritt.

Dean war mehr Nachdruck. "Auch wenn es ein Waffenprogramm, [Power] in jedermanns Hinterkopf", sagte er.