Fusion ist der heilige Gral der sauberen Energie und hat gerade einen großen Durchbruch geschafft

Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien haben einen wichtigen Beitrag geleistet Durchbruch in der Kernfusionstechnologie, die die Energie nutzt, die freigesetzt wird, wenn zwei Wasserstoffatome zu Helium verschmelzen. Am 5. Dezember erreichten sie das, was als „Zündung“ bekannt ist, was bedeutet, dass aus einer Fusionsreaktion mehr Energie erzeugt wurde, als benötigt wurde, um die Reaktion überhaupt erst zum Laufen zu bringen. Dies ist ein großer Schritt nach vorn für eine der wichtigsten sauberen Energiequellen der Zukunft.

Das erfolgreiche Experiment fand in der National Ignition Facility in Livermore, Kalifornien, statt, die die weltweit größte Laserfusionsanlage beherbergt. Anfang dieses Monats wurden Laser auf einen winzigen Goldzylinder gerichtet, der einen kugelförmigen Diamanten enthielt, in dessen Inneren sich die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium befanden. Diese wurden bei extremen Temperaturen erhitzt, bis sie sich zu Helium zusammenschlossen.

Dieser Vorgang, bei dem zwei oder mehr Atomkerne zu einem einzigen, schwereren Kern verschmelzen, setzt Energie frei, die dann zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Die Fusion ist am besten dafür bekannt, die Sonne und andere Sterne mit Energie zu versorgen, aber in Zukunft könnte sie auch verwendet werden, um den größten Teil unseres Energiebedarfs hier auf der Erde zu decken. Es ist derzeit wahrscheinlich die einzige Form sauberer Energie am Horizont, die das Potenzial hat, unseren Energieverbrauch wirklich zu revolutionieren und nahezu grenzenlos zu versorgen Energie Fülle.

Dies ist der erste bekannte Fall einer Zündung – es wird mehr Energie abgegeben, als in die Reaktion geflossen ist. Trotz des Durchbruchs gibt es eine Reihe von Herausforderungen, die gemeistert werden müssen, bevor der Strom in Ihrem Haus aus einem Kernfusionskraftwerk kommt.

Die ersten sind technologische Herausforderungen. Die NIF-Anlage verbraucht immer noch mehr Energie aus dem Netz, als sie an Energie aus der Reaktion zurückerhält. Das muss sich ändern, das heißt, die Effizienz des gesamten Betriebs muss um Größenordnungen steigen. Die Zündung ist nur ein erster Schritt in Richtung Marktreife. Damit die Fusion eine praktische Realität wird, muss die Reaktion wirklich selbsttragend werden, da eine Fusionsreaktion eine andere und eine andere antreibt.

Dann gibt es Kosten. Tritium insbesondere ist teuer und knapp, und diese Inputs berücksichtigen nicht einmal die Kosten für den Bau der Fusionsanlage. Darüber hinaus ist nicht klar, welcher Ansatz der beste Weg ist, um eine Fusionskettenreaktion hervorzurufen. Laser sind nur eine Methode, um eine Reaktion zu handhaben, die Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius erreichen kann. Magnete sind eine weitere gängige Methode, die verwendet wird, um ein starkes Magnetfeld zu erzeugen, das ein heißes Plasma einschließt, während es um eine Vakuumkammer namens Tokamak kreist. Die schiere Vielfalt der verschiedenen Fusionsmethoden legt nahe, dass viel mehr Experimente erforderlich sind.

Selbst die optimistischsten Prognosen gehen davon aus, dass eine Fusionsanlage erst in den 2030er Jahren ans Netz gehen wird. Die Leute des Energieministeriums sagen, es wird „Jahrzehnte“, bevor die kommerzielle Fusion Wirklichkeit wird. Das DOE hofft jedoch, bis Anfang der 2030er Jahre eine Pilotanlage in Betrieb zu haben, und die eigentliche Sache könnte kurz danach kommen.

Der Klimawandel ist jedoch bereits jetzt ein großes Problem, ebenso wie seine Auswirkungen gefühlt werden auf der ganzen Welt. Ein großer Fusionsdurchbruch könnte die Lösung sein, aber die Skeptiker weisen zu Recht darauf hin, dass die MIT- und Cal-Tech-Experten einfach nicht schnell genug vorankommen. Die Welt wartet mit angehaltenem Atem auf sie. Können sie figuratives Stroh in Gold verwandeln? Nur die Zeit wird es zeigen, aber ich für meinen Teil glaube, dass sie das Zeug dazu haben.