Oktober 4, 2022

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Wissenschaftler haben eine sich selbst erhaltende Kernfusion erreicht … aber jetzt können sie sie nicht replizieren: ScienceAlert

Wissenschaftler haben eine sich selbst erhaltende Kernfusion erreicht ... aber jetzt können sie sie nicht replizieren: ScienceAlert

Wissenschaftler bestätigten, dass sie letztes Jahr zum ersten Mal im Labor eine Fusionsreaktion hatten, die sich selbst fortsetzt (anstatt auszusterben) – was uns der Wiederholung der chemischen Reaktion näher bringt, die die Sonne antreibt.

Sie sind sich jedoch nicht ganz sicher, wie sie die Erfahrung nachstellen können.

Kernfusion Es tritt auf, wenn sich zwei Atome zu einem schwereren Atom verbinden und dabei einen massiven Energieschub freisetzen.

Dieser Prozess findet sich oft in der Natur, ist aber im Labor nur sehr schwer nachzubilden, da er eine hochenergetische Umgebung benötigt, um die Reaktion am Laufen zu halten.

Die Sonne erzeugt Energie Verwendung von Kernfusion – durch Zusammenschlagen von Wasserstoffatomen zu Helium.

Supernovae – Explodierende Sonnen – Auch Nutzen Sie die Kernfusion Kosmisches Feuerwerk. Es ist die Stärke dieser Wechselwirkungen, die schwerere Partikel wie Eisen erzeugt.

An künstlichen Orten hier auf der Erde entweichen Wärme und Energie jedoch eher durch Kühlmechanismen wie Röntgenstrahlung und Wärmeleitung.

Um die Kernfusion zu einer lebensfähigen Energiequelle für den Menschen zu machen, müssen Wissenschaftler zunächst eine sogenannte „Zündung“ erreichen, bei der Selbsterhitzungsmechanismen den gesamten Energieverlust überwinden.

Sobald die Zündung erreicht ist, treibt sich die Fusionsreaktion selbst an.

1955 erstellte der Physiker John Lawson den Kriteriensatz, der heute als „Lawson-ähnliche Zündkriterien“ bekannt ist, um festzustellen, wann diese Zündung stattgefunden hat.

Die Zündung von Kernreaktionen erfolgt typischerweise in sehr dichten Umgebungen, wie z. B. einer Supernova oder Atomwaffen.

Forscher der National Ignition Facility des Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien haben mehr als ein Jahrzehnt damit verbracht, ihre Methode zu perfektionieren. Jetzt bestätigt Dass das am 8. August 2021 durchgeführte historische Experiment tatsächlich zur allerersten erfolgreichen Zündung einer Kernfusionsreaktion führte.

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In einer kürzlich durchgeführten Analyse wurde der Prozess von 2021 anhand von neun verschiedenen Versionen des Lawson-Benchmarks beurteilt.

„Dies ist das erste Mal, dass wir den Lawson-Benchmark im Labor übertroffen haben“, sagte Kernphysikerin Annie Kretcher von der National Ignition Facility. neue Welt.

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 Hochleistungslaser darauf ab, um ein Bad intensiver Röntgenstrahlen zu erzeugen.

Die intensive Umgebung, die durch die nach innen gerichteten Schockwellen erzeugt wurde, erzeugte eine sich selbst erhaltende Fusionsreaktion.

Unter diesen Bedingungen fusionierten die Wasserstoffatome und setzten 1,3 Megajoule Energie für eine hundertbillionstel Sekunde frei, was 10 Billiarden Watt Energie entspricht.

Im vergangenen Jahr haben Forscher versucht, den Befund zu replizieren Vier ähnliche Erfahrungenschaffte aber nur die Hälfte des Energieertrags des rekordverdächtigen Erstversuchs.

Critcher erklärt, dass die Zündung sehr empfindlich auf kleine, kaum wahrnehmbare Änderungen reagiert, wie z. B. Unterschiede in der Struktur jeder Kapsel und der Laserintensität.

„Wenn man von einer mikroskopisch schlechteren Ausgangslage ausgeht, schlägt sich das in einem viel größeren Unterschied in der Endenergieausbeute nieder.“ sagen Plasmaphysiker Jeremy Chittenden am Imperial College London. Die Erfahrung vom 8. August war das beste Szenario.

Das Team will nun genau bestimmen, was nötig ist, um eine Zündung zu erreichen und wie man das Experiment angesichts kleiner Fehler widerstandsfähiger machen kann. Ohne dieses Wissen kann der Prozess nicht skaliert werden, um Fusionsreaktoren zu schaffen, die Städte mit Strom versorgen können, was das ultimative Ziel dieser Art von Forschung ist.

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„Man möchte nicht in eine Situation geraten, in der man alles richtig machen muss, um zu zünden“, sagt Chittenden.

Dieser Artikel wurde veröffentlicht in physische Überprüfungsnachrichten.