Nuklear Fusions gennembrud i sammenhæng

Sidste måned National Ignition Facility ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i Californien annoncerede et betydeligt gennembrud inden for nuklear fusionsforskning. Siden da har en række mennesker spurgt mig, hvad dette gennembrud egentlig betyder.

Lad os først diskutere nogle grundlæggende principper for nuklear fusion. Nutidens atomkraftværker er baseret på nuklear fission, som er opsplitning af en tung isotop som uran-235 i to mindre isotoper. (Isotoper er bare forskellige former for et grundstof).

Enkelt sagt er nuklear fission som at skyde en lille kugle i midten af ​​isotopen, hvilket får den til at blive ustabil og spalte. Når det spalter, frigiver det en enorm mængde energi (masse og energi er forbundet med Einsteins berømte ligning E = Mc²). Den energi kan så omdannes til elektricitet.

En af de primære indvendinger mod nuklear fission er imidlertid, at biprodukterne fra fission er meget radioaktive, og mange af dem er langlivede. Med andre ord udgør de en livsfare, medmindre de håndteres korrekt. Disse radioaktive biprodukter er grunden til, at nogle er modstandere af atomkraft.

Nuklear fusion, som er kilden til kraften til stjerner som vores sol, er anderledes. Med fusion tvinger du mindre isotoper sammen for at danne større isotoper. Typisk involverer dette at kombinere isotoper af brint - det mindste element - for at danne helium. Denne reaktion frigiver endnu mere energi end fissionsreaktionen, men endnu vigtigere producerer den ikke nogen langsigtede radioaktive biprodukter. Det er derfor, at nuklear fusion ofte kaldes den "hellige gral" for energiproduktion.

Så hvad er problemet? Disse små brintisotoper er meget modstandsdygtige over for sammensmeltning. Det kræver et enormt tryk og høje temperaturer (som er til stede i solen) for at tvinge dem til at smelte sammen. Det er meget forskelligt fra nuklear fission, som foregår relativt let. Selvom fusion kan opnås i atomvåben, har forskere således brugt årtier på at forsøge at skabe en kontrolleret fusionsreaktion, der kunne bruges til energiproduktion.

Gennem årene er der blevet annonceret mange "gennembrud". Den, der blev annonceret i sidste måned, var, at forskerne for første gang fik mere energi ud af fusionsprocessen, end de var nødt til at lægge i. Tidligere bestræbelser, der havde opnået fusion, krævede flere energiinput end den producerede fusionsreaktion.

Så dette markerer et markant gennembrud. Men hvor tæt er vi på at udvikle kommercielle fusionsreaktorer?

Her er en analogi, jeg har brugt til at sætte det i sammenhæng. Der var mange milepæle på vejen til kommercielle flyrejser. Brødrene Wright fløj den første succesrige motorflyvning i historien i december 1903. Der skulle gå yderligere 16 år før den første transatlantiske flyvning. Men det første bredt succesrige kommercielle fly, Boeing 707, ville først blive introduceret i 1958.

Den langvarige joke har altid været, at kommerciel atomfusion er 30 år væk. I virkeligheden betyder det simpelthen, at vi stadig ikke helt kan se den komplette vej dertil. Det seneste gennembrud er bestemt en milepæl på vejen mod kommerciel atomfusion. Men vi kan stadig være 30 år væk fra at se kommerciel realisering af atomfusion.