Een fusie-experiment in 's werelds grootste laserfaciliteit heeft 1,3 miljoen joule energie vrijgemaakt, wat dichter bij het break-even-punt komt dat bekend staat als ontsteking. Het is op dit moment dat thermonucleaire fusie meer energie begint vrij te maken dan nodig is voor de ontploffing.
De essentie van het experiment was dat wetenschappers van het National Ignition Laboratory (NIF) een laser gebruikten om een kleine capsule binnen te dringen, waar ze thermonucleaire reacties startten die meer dan 10 biljard watt aan energie produceerden in 100 biljoenste van een seconde. Bij het experiment kwam ongeveer 70% van de energie vrij van het laserlicht dat werd gebruikt om de fusiereacties op gang te brengen, waardoor de faciliteit veel dichter bij ontsteking komt dan ooit tevoren.
Wetenschappers zijn erin geslaagd om deze drempel te bereiken door het feit dat de capsule slechts een deel van alle laserenergie absorbeert die erop is gericht, en de reacties produceren eigenlijk meer energie dan direct wordt besteed aan hun ontsteking.
Kernfusie is hetzelfde proces dat de zon "start". Voor wetenschappers is het vooral een aantrekkelijke energiebron omdat het niet zal leiden tot de vorming van broeikasgassen die klimaatopwarming veroorzaken of gevaarlijk, langlevend radioactief afval. Bij kernfusie smelten waterstofkernen samen om helium te vormen, waarbij energie vrijkomt. Maar fusie vereist extreme temperaturen en drukken, wat controle en beheer moeilijk maakt.
In de thermonucleaire experimenten van NIF komen 192 laserstralen samen op een kleine cilinder die een brandstofcapsule ter grootte van een erwt bevat. Wanneer deze krachtige laserpuls de cilinder raakt, komen er röntgenstralen vrij, waardoor de buitenkant van de capsule verdampt en de brandstof binnenin tot ontploffing komt. Deze brandstof is een mengsel van deuterium en tritium. Wanneer de brandstof explodeert, bereikt deze de ultieme dichtheid, temperatuur en druk die nodig zijn om waterstof om te zetten in helium. Dit helium kan een ander deel van de brandstof verder verwarmen, de zogenaamde alfaverwarming, waardoor een fusiekettingreactie ontstaat.
Natuurkundige Stephen Bodner is kritisch over enkele details van het NIF-ontwerp. Maar hij geeft toe verrast te zijn door de resultaten. "Ze kwamen dicht genoeg bij hun doel van ontsteking en break-even om het een succes te noemen," zei Bodner. "Het is tijd voor de VS om verder te gaan met een groot laserfusieprogramma."
Lees ook:
- Wetenschappers gebruikten een gaming-videokaart om een prototype thermonucleaire reactor te lanceren
- Groot-Brittannië luidt een tijdperk van betaalbare fusie in met de lancering van de verbeterde MAST tokamak