Hva er Treghet Confinement Fusion?

July 14  by Eliza

Treghetssperring fusion (ICF) er en metode for å oppnå nukleær fusjon ved raskt å sammenpresse og oppvarme et materiale. Denne prosessen blir vanligvis gjort med kraftige lasere, som alle er rettet mot en liten pellet raskt varme den opp. Den intense varme fordamper materialet inne i pelleten, og skaper en sjokkbølge som er varmt og tett nok til å forårsake at materialet til å smelte. Selv om treghet confinement fusjon har ennå til å produsere mer nyttig energi enn den forbruker, er forskning på hvordan man skal bygge et kommersielt levedyktig strømkilde fremdeles pågår.

De grunnleggende ingrediensene i en treghet confinement fusjon pellet er deuterium og tritium, både hydrogen isotoper. Fusjonsreaksjonen mellom deuterium og tritium er mye lettere å oppnå enn noen annen reaksjon, og så en kraftproduserende deuterium / tritium reaktoren er det primære målet for moderne fusjon forskning. Disse pellets er meget liten, veier meget mindre enn et gram, og er satt inn en av gangen inn i den treghetssperring fusjonsreaktor.

Når pelleten er lastet, blir meget store lasere som brukes til å raskt varme opp pelleten opp til smeltetemperaturen, i millioner av grader Fahrenheit (Celsius). Den raske oppvarming av det ytre laget av pelleten får den til å fordampe og ekspandere raskt, presser det indre av pelleten. Hvis lasere levere nok energi, vil det indre av pelleten komprimeres raskt nok til å indusere kjernefusjon, som i sin tur gjør at pellet varmere. Denne tilstanden kalles "tenning", og det er målet for de fleste dagens treghet confinement fusjon eksperimenter.

Den primære problemer med treghet confinement fusjon er å levere nok strøm til pellets for å varme den til fusjon temperatur før pelleten sprer ut i verdensrommet. For å produsere kraft fra fusjon, må reaksjonen overskrider en verdi som kalles Lawson kriterium, noe som gir den minimale tid som er nødvendig sperring for en gitt volum av drivstoffet. Dette krever mange megajoules energi for å bli ført gjennom lasersystemet i løpet av noen mikrosekunder; å gjøre dette på en pålitelig måte, uten å forbruke for mye makt, presenterer en stor teknisk utfordring. En ny tilnærming til begrensnings problem som kalles "hurtig tenning" har vært foreslått, hvor en enkelt rask laser burst antenner pelleten etter at det allerede har blitt komprimert. Selv om denne tilnærmingen ser lovende ut i teorien, har det ennå ikke blitt testet.