Fusion '101' – Warum es für den Klimawandel und Wetterballons wichtig ist?

Manche Dinge in der Wissenschaft sind einfach cool. Andere sind cool und möglicherweise lebensverändernd. Diese Woche gab das US-Energieministerium bekannt, dass eines seiner Labore, das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), eine sogenannte Fusionszündung erreicht hat. Lassen Sie uns aufschlüsseln, was das bedeutet und warum es für den Klimawandel wichtig ist.

Das Energieministerium Pressemitteilung sagte: „Am 5. Dezember führte ein Team der National Ignition Facility (NIF) des LLNL das erste kontrollierte Fusionsexperiment in der Geschichte durch, um diesen Meilenstein zu erreichen, der auch als wissenschaftlicher Energie-Breakeven bekannt ist, was bedeutet, dass es mehr Energie aus der Fusion erzeugte als die Laserenergie früher Fahr es." Fusion ist der gleiche Prozess, durch den die Sonne Energie erzeugt. Jahrzehntelang haben Wissenschaftler versucht, den Mechanismus in Labors zu reproduzieren, aber es war schwer zu fassen. Dr. Arati Prabhakar, Chefberater des Präsidenten für Wissenschaft und Technologie und Direktor des Büros für Wissenschafts- und Technologiepolitik des Weißen Hauses, bemerkte: „Wir haben seit über einem Jahrhundert ein theoretisches Verständnis der Fusion, aber der Weg vom Wissen zum Handeln kann es sein lang und anstrengend. Der heutige Meilenstein zeigt, was wir mit Ausdauer erreichen können.“

Warum ist das also wichtig für den Klimawandel? Fusion findet statt, wenn zwei leichtere Kerne (in diesem Fall Wasserstoff) kombiniert werden, um einen einzigen schwereren Kern (wie Helium) zu erzeugen. Während dieses Prozesses wird eine beträchtliche Menge an sauberer Energie freigesetzt. In der Pressemitteilung des Energieministeriums heißt es weiter: „Diese historische, einzigartige Errungenschaft wird eine beispiellose Fähigkeit zur Unterstützung des Stockpile Stewardship Program der NNSA bieten und unschätzbare Einblicke in die Aussichten sauberer Fusionsenergie geben, was ein Spiel wäre -Changer für die Bemühungen, das Ziel von Präsident Biden einer Netto-Null-COXNUMX-Wirtschaft zu erreichen.“

Diese Ankündigung ist ein Wendepunkt für Wissenschafts-, Technologie- und Ingenieurgemeinschaften. Es ist jedoch wichtig, die Erwartungen zu kalibrieren. Wir sind wahrscheinlich noch Jahre bis Jahrzehnte davon entfernt, die Kraft der Sonne in Größenordnungen nachzuahmen, die groß genug sind, um den aktuellen Energiebedarf zu decken. Dieses Experiment erzeugte genug Nettoenergie, um gewonnen zu werden kochen ein paar Gallonen Wasser, aber das ist nicht der aufregende Punkt. Der Punkt ist, dass mehr Energie als Output produziert als als Input geliefert wurde. Denken Sie daran, dass das erste Flugzeug kein Boeing Dreamliner war und die ersten Mobiltelefone ein kleines Training zum Anheben erforderten.

Es ist jedoch sehr verlockend und hoffnungsvoll, sich eine Energiewirtschaft vorzustellen, die frei von Emissionen, Luftverschmutzung oder radioaktivem Abfall ist. Die Brennstoffversorgung für die Fusion ist Wasserstoff. Wasserstoff ist sehr reichlich vorhanden. Während Sie dies lesen, fragen Sie sich vielleicht, wie sich die Fusion von der Kernspaltung in Kernkraftwerken unterscheidet. Das Website der Internationalen Atomenergie-Organisation sagt: „Spaltung spaltet ein schweres Element (mit einer hohen Atommassenzahl) in Fragmente; während die Fusion zwei leichte Elemente (mit einer niedrigen Atommassenzahl) verbindet und ein schwereres Element bildet.“ Beide Prozesse setzen Energie frei, aber die Fusion erzeugt keinen radioaktiven Abfall. Es produziert inertes Helium (das übrigens in Wetterballons verwendet werden kann). Die Fusion erzeugt auch keine Kettenreaktionen, die für nukleare Unfälle charakteristisch sind, und ist auch für die Waffenproduktion nicht wirklich rentabel.

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