Kernfusion: Laserstrahl-Experiment führt zu spannende Ergebnissen

Diese Geschichte wurde aktualisiert am 9. Oktober um 2:20 Uhr ET

Der Tagtraum von Science-Fiction-Fans und Superschurken überall hat einen Schritt näher an der Realität kroch: Wissenschaftler haben eine neue Technik für die Kernfusion, der Prozess, dass Kraftstoffe Stars wie die Sonne, die gefährlichen Partikel produzieren nicht gezeigt.

Das neue Experiment überredet eine Bor-Atom mit einem Wasserstoff-Kern, mit ein wenig Hilfe von unglaublich leistungsstarke Laser und Proton Beams zu verschmelzen. Die Fusion produziert Alpha-Teilchen, die leichter als die hochenergetischen Neutronen produziert von vorherigen Methoden in nutzbare Energie umgewandelt werden.

Energiereiche Neutronen können auch Strahlung produzieren, wenn sie mit anderen Kernen radioaktiver Elemente zusammenzufügen verschmelzen.

Flüchtigen Traum

In der Kernfusion zwingen Hitze und Druck zwei Atome, deren intensive Abstoßung um ein Atom, eine riesige Menge an Energie in den Prozess die Freigabe zu bilden zu überwinden. Seit 50 Jahren haben Wissenschaftler den Traum der grenzenlosen, saubere Energiegewinnung aus Kernfusion gejagt. [Science Fakt oder Fiktion? Die Plausibilität der 10 Sci-Fi-Konzepte]

"Das ist wirklich der Heilige Gral", sagte Co-Studienautor Christine Labaune, ein Physiker für die École Polytechnique in Frankreich.

Fusion ist die Engine, die die Sonne und andere Sterne antreibt: die Sonne unglaublich dichten Kern, der Druck des umgebenden Gases Sicherungen Wasserstoff-Atome zusammen, bilden Helium.

Aber hier auf der Erde, Fusion erfordert unglaublich heiße Temperaturen, manchmal über 100 Millionen Grad Celsius (180 Millionen Grad Fahrenheit). Die meisten Bemühungen konzentrierten sich auf die Verschmelzung von Deuterium und Tritium, schwere Formen von Wasserstoff zu einem Heliumatom zu bilden, weil diese Reaktion mit hohen Geschwindigkeiten auch bei relativ kühlen Temperaturen auftreten kann. Aber der Prozess löst auch Energiereiche Neutronen, die durch schwere abschirmende Material, die radioaktiven wird wenn es mit den Neutronen interagiert enthalten sein müssen.

Darüber hinaus sagte die Deuterium-Tritium-Reaktion ganz den Break-even-Punkt erreicht hat, in dem die Menge an Energie produziert durch die Fusionsreaktion gleich der Energie hineingesteckt ist, nach 40 Jahren Bemühungen, Peter Thirolf, ein Physiker an der Ludwig-Maximilians-Universität München in Deutschland, die nicht an der Studie beteiligt war. (Wissenschaftler am National Ignition Facility in Livermore, Kalifornien, vor kurzem angekündigt, dass sie sehr nahe zur Kernfusion Break-even-Punkt, und dass die Hindernisse für die Erreichung dieses Ziels sind Engineering-bezogenen, anstatt im Zusammenhang mit der Physik.)

Neue Technik

Aber Labaune und ihre Kollegen haben sich entschieden, stattdessen auf völlig andere Fusionsreaktionen konzentrieren. Unter Ausnutzung der Tatsache, dass Laser im Laufe der Jahre immer leistungsfähiger geworden, das Team kurz gepulst fokussierten Laserstrahl mit unglaublich hoher Energie in ein Plasma von Bor-11, ein Isotop Bor mit einem zusätzlichen Neutron. Unterdessen bombardiert eine weitere intensive Protonenstrahl die Bor-Plasma aus einer anderen Richtung.

Die Bor-Isotope verschmolzen mit der Laser-gesteuerte Protonen, Beryllium und Alpha-Teilchen, die aus zwei Protonen und zwei Neutronen zusammen gebunden bestehen zu produzieren – eine Tonart von der Fusionsreaktion. Das neue Experiment brachte bereits Größenordnungen mehr Energie als eine Vergangenheit experimentieren mit Bor-Fusion. Und im Gegensatz zu hochenergetischen Neutronen, die Alpha-Teilchen Energie enthalten leicht und umgewandelt in elektrischen Strom, der dann in anderen Prozessen verwendet werden könnten Labaune sagte.

Das Experiment ist ein aufregender Schritt, aber es ist noch ein Beweis des Prinzips, Thirolf sagte. Auch im kleinen Maßstab es schließlich die Fusionsprozesse in die Herzen der Sterne, Buttern studieren nützlich sein könnte, fügte er hinzu.

Angesichts der neuen Methode frühen Stadium der Entwicklung, gibt es auch viele Möglichkeiten für Verbesserungen, Thirolf sagte.

Aber groß angelegte Kernfusion ist noch eine ferne Realität.

"Als ich als Student begann die Leute sagten:"Wir bekommen den Fusionsreaktor in 30 Jahren"" sagte Thirolf LiveScience. "Was sage ich meinen Studenten jetzt ist"In 30 Jahren erhalten wir den Fusionsreaktor.""

Die Technik beschrieben wurde heute (8. Oktober) in der Zeitschrift Nature Communications.

Anmerkung des Herausgebers: diese Geschichte wurde aktualisiert, um die Umstellung von Celsius auf Fahrenheit zu korrigieren. 100 Millionen Grad Celsius beträgt 180 Millionen Grad Celsius.

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