With 200 lasers and a fuel capsule smaller than a peppercorn, scientists are one step closer to mastering fusion power
Eines Morgens im vergangenen Dezember gelang es Wissenschaftlern der National Ignition Facility am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien, die weltweit erste erfolgreiche Kernfusionsreaktion durchzuführen, bei der so viel Energie freigesetzt wurde, wie sie verbraucht, ein Prozess, der als „Zündung“ bezeichnet wird ."
Laut LLNLs Bericht vom Dezember sagen sie nun, dass sie die Zündung in diesem Jahr mindestens dreimal erfolgreich wiederholt haben. Dies ist ein weiterer wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer möglicherweise bedeutenden Lösung für die globale Klimakrise, die vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht wird.
Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler, Fusionsenergie zu nutzen und so im Wesentlichen die Sonnenenergie auf der Erde wiederherzustellen.
Nachdem im letzten Jahr historische Nettoenergiegewinne erzielt wurden, besteht der nächste wichtige Schritt darin, zu beweisen, dass der Prozess reproduziert werden kann.
Brian Appelbe, Forscher am Centre for Inertial Fusion Research am Imperial College London, sagte, die Fähigkeit zur Replikation sei ein Beweis für die „Robustheit“ des Prozesses und zeige, dass er auch dann erreicht werden könne, wenn sich Bedingungen wie der Laser oder die Brennstoffpellets ändern .
Jedes Experiment biete auch die Möglichkeit, die Physik der Zündung im Detail zu studieren, sagte Appelbe gegenüber CNN. „Dies liefert wertvolle Informationen für Wissenschaftler, um die nächste zu bewältigende Herausforderung anzugehen: wie die Energieausbeute maximiert werden kann.“
Im Gegensatz zur Kernspaltung (dem Prozess, der heute in Kernkraftwerken auf der ganzen Welt angewendet wird und bei dem Atome gespalten werden) hinterlässt die Kernfusion langfristig keinen radioaktiven Abfall. Da sich die Klimakrise verschärft und die Dringlichkeit, von fossilen Brennstoffen, die die Welt heizen, abzuweichen, zunimmt, ist die Aussicht auf reichlich sichere und saubere Energie faszinierend.
Bei der Kernfusion, der Reaktion, die die Sonne und andere Sterne antreibt, werden zwei oder mehr Atome zu dichteren Atomen zusammengeschlagen, ein Prozess, der große Energiemengen freisetzt.
Es gibt viele Möglichkeiten, durch Fusion Energie zu erzeugen, aber am NIF haben Wissenschaftler eine Reihe von fast 200 Lasern auf Wasserstoffbrennstoffpartikel in pfefferkorngroßen Diamantkapseln abgefeuert, die ihrerseits in Goldzylindern untergebracht sind. Der Laser erhitzt die Außenseite des Zylinders und erzeugt eine Reihe sehr schneller Explosionen, die große Energiemengen in Form von Wärme erzeugen.
Die im Dezember 2022 erzeugte Energiemenge war gering – etwa 2 Megajoule wurden benötigt, um die Reaktion anzutreiben, wobei insgesamt 3,15 Megajoule Wärme freigesetzt wurden, genug, um etwa 10 Kessel Wasser zum Kochen zu bringen. Aber es reichte, um erfolgreich zu zünden und zu beweisen, dass Laserfusion Energie erzeugen kann.
Seitdem haben Wissenschaftler viele weitere solcher Experimente durchgeführt. Am 30. Juli lieferte der NIF-Laser etwas mehr als 2 Megajoule Energie an das Ziel und erzeugte 3,88 Megajoule Energie, die höchste bisher erreichte Ausbeute, heißt es in dem Bericht. Auch zwei Folgeexperimente im Oktober brachten Nettogewinne.
„Diese Ergebnisse zeigen die Fähigkeit von NIF, nachhaltig Fusionsenergie im Megajoule-Maßstab zu erzeugen“, heißt es in dem Bericht.
Es ist jedoch noch ein langer Weg, bis die Kernfusion das Ausmaß erreicht, das für die Stromversorgung von Netzen und Heizsystemen erforderlich ist. Der Fokus liegt nun darauf, auf den erzielten Fortschritten aufzubauen und herauszufinden, wie Fusionsprojekte deutlich ausgeweitet und die Kosten deutlich gesenkt werden können.
Auf dem COP28-Klimagipfel in Dubai startete der US-Klimabeauftragte John Kerry ein internationales Engagement mit mehr als 30 Ländern zur Förderung der Kernfusion zur Bekämpfung der Klimakrise.
„Die Fusion hat das Potenzial, unsere Welt zu revolutionieren und alle vor uns liegenden Entscheidungen zu verändern, indem sie die Welt mit reichlich und sauberer Energie ohne die schädlichen Emissionen traditioneller Energiequellen versorgt“, sagte Kerry gegenüber The Climate Group.
Im Dezember kündigte das US-Energieministerium eine Investition von 42 Millionen US-Dollar in eine Initiative an, die mehrere Behörden, darunter LLNL, zusammenbringt, um einen „Hub“ zu schaffen, der sich auf die Förderung der Fusion konzentriert.
„Die Nutzung der Fusionsenergie ist eine der größten wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts“, sagte US-Energieministerin Jennifer Granholm in einer Erklärung. „Wir sind jetzt zuversichtlich, dass dies nicht nur möglich, sondern wahrscheinlich ist, sondern auch, dass die Fusionsenergie.“ kann Wirklichkeit werden.“
Ella Nelson und Rene Marsh haben zur Berichterstattung beigetragen
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The success in December marks a significant step towards addressing the global climate crisis, as nuclear fusion, if harnessed effectively, could significantly reduce reliance on fossil fuels, which contribute to climate change.
This year, LLNL has reportedly successfully repeated the ignition process at least three times, which is a crucial step towards the practical application of fusion power for climate change mitigation efforts.
Source: edition.cnn.com
