Fusion '101' - Hvorfor er det vigtigt for klimaændringer og vejrballoner?

Nogle ting inden for videnskab er bare fede. Andre er seje og potentielt livsændrende. I denne uge meddelte det amerikanske energiministerium, at et af dets laboratorier, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), opnåede noget, der kaldes fusionsantændelse. Lad os nedbryde, hvad det betyder, og hvorfor det betyder noget for klimaforandringerne.

Institut for Energi pressemeddelelse sagde: "Den 5. december gennemførte et hold ved LLNL's National Ignition Facility (NIF) det første kontrollerede fusionseksperiment i historien for at nå denne milepæl, også kendt som videnskabelig energi breakeven, hvilket betyder, at den producerede mere energi fra fusion end den laserenergi, der blev brugt til at køre den." Fusion er den samme proces, hvorved Solen producerer energi. I årtier har videnskabsmænd søgt at reproducere mekanismen i laboratorier, men den har været uhåndgribelig. Dr. Arati Prabhakar, præsidentens chefrådgiver for videnskab og teknologi og direktør for Det Hvide Hus' kontor for videnskab og teknologipolitik bemærkede: "Vi har haft en teoretisk forståelse af fusion i over et århundrede, men rejsen fra at vide til at gøre kan være lang og besværlig. Dagens milepæl viser, hvad vi kan gøre med vedholdenhed.”

Så hvorfor betyder det noget for klimaforandringerne? Fusion sker, når to lettere kerner (i dette tilfælde brint) kombineres for at producere en enkelt tungere kerne (som helium). Under den proces frigives en betydelig mængde ren energi. Pressemeddelelse fra Department of Energy fortsatte med at sige: "Denne historiske, første af sin slags præstation vil give hidtil uset evne til at støtte NNSA's Stockpile Stewardship Program og vil give uvurderlig indsigt i udsigterne til ren fusionsenergi, som ville være et spil -skifter for bestræbelserne på at nå præsident Bidens mål om en netto-nul-kulstoføkonomi."

Denne meddelelse er en game-changer for videnskabs-, teknologi- og ingeniørsamfund. Det er dog vigtigt at kalibrere forventningerne. Vi er sandsynligvis stadig år til årtier fra at efterligne Solens kraft på skalaer, der er store nok til at levere det aktuelle energibehov. Dette eksperiment producerede nok netto vundet energi til koge et par liter vand, men det er ikke det spændende punkt. Pointen er, at der blev produceret mere energi som output end leveret som input. Husk, at det første fly ikke var en Boeing Dreamliner, og de første mobiltelefoner krævede en lille træning for at løfte.

Det er dog meget tillokkende og håbefuldt at forestille sig en energiøkonomi, der er fri for emissioner, luftforurening eller radioaktivt affald. Brændstofforsyningen til fusion er brint. Brint er meget rigeligt. Mens du læser dette, spørger du måske, hvordan fusion adskiller sig fra fission i atomkraftværker. Det Det Internationale Atomenergiagenturs hjemmeside siger: "Fission spalter et tungt grundstof (med et højt atommassetal) i fragmenter; mens fusion forbinder to lette elementer (med et lavt atommassetal) og danner et tungere grundstof." Begge processer frigiver energi, men fusion producerer ikke radioaktivt affald. Det producerer inert helium (som i øvrigt kan bruges i vejrballoner). Fusion frembringer heller ikke kædereaktioner, der er karakteristiske for atomulykker og er heller ikke reelt levedygtig for våbenproduktion.

Måske ser du nu, hvorfor videnskabsmænd er svimle.