Ett fusionsexperiment vid världens största laseranläggning har frigjort 1,3 miljoner joule energi, vilket är närmare den brytpunkt som kallas antändning. Det är i detta ögonblick som termonukleär fusion börjar frigöra mer energi än vad som behövs för dess detonation.
Kärnan i experimentet var att forskare från National Ignition Laboratory (NIF) använde en laser för att penetrera en liten kapsel, där de startade termonukleära reaktioner som producerade mer än 10 kvadriljoner watt energi på 100 biljondelar av en sekund. Experimentet frigjorde cirka 70 % av energin från laserljuset som användes för att utlösa fusionsreaktionerna, vilket förde anläggningen mycket närmare antändning än någonsin tidigare.
Forskare lyckades nå denna tröskel genom att kapseln bara absorberar en del av all laserenergi som är fokuserad på den, och reaktionerna producerar faktiskt mer energi än som direkt spenderas på deras antändning.
Kärnfusion är samma process som "startar" solen. För forskare är det framför allt en attraktiv energikälla eftersom det inte kommer att leda till bildning av växthusgaser som orsakar klimatuppvärmning eller farligt långlivat radioaktivt avfall. Vid kärnfusion smälter vätekärnor samman för att bilda helium och frigör energi i processen. Men fusion kräver extrema temperaturer och tryck, vilket gör kontroll och hantering svår.
I NIF:s termonukleära experiment konvergerar 192 laserstrålar på en liten cylinder som innehåller en ärtstor bränslekapsel. När denna kraftfulla laserpuls träffar cylindern frigörs röntgenstrålar som förångar utsidan av kapseln och detonerar bränslet inuti. Detta bränsle är en blandning av deuterium och tritium. När bränslet exploderar når det den ultimata densiteten, temperaturen och trycket som krävs för att omvandla väte till helium. Detta helium kan ytterligare värma en annan del av bränslet, så kallad alfavärmning, vilket orsakar en fusionskedjereaktion.
Fysikern Stephen Bodner är kritisk till vissa detaljer i NIF-designen. Men han erkänner att han är förvånad över resultatet. "De kom tillräckligt nära sitt mål om antändning och break-even för att kalla det en framgång," sa Bodner. "Det är dags för USA att gå vidare med ett stort laserfusionsprogram."
Läs också:
- Forskare använde ett spelvideokort för att starta en prototyp av termonukleär reaktor
- Storbritannien inleder en era av prisvärd fusion med lanseringen av den uppgraderade MAST-tokamak