Das US-Labor erreicht den nächsten Schritt zur endlosen Energiegewinnung. National Ignition Facility ist eines von vielen Projekten weltweit, die die Fusionsforschung vorantreibt. Dazu gehört auch die im Bau befindliche Multi-Milliarden-Dollar-Iter-Fabrik in Cadarache, Frankreich.
Die National Ignition Facility (kurz, NIF) verwendet einen leistungsstarken Laser, um Wasserstoff zu erhitzen und zu komprimieren, und somit die Fusion einzuleiten. Der Fusionsprozess ist ähnlich wie bei der Sonne, dies soll für eine unendliche Quelle sauberer Energie sorgen.
Die Anlage ITER aus Frankreich verfolgt einen anderen Ansatz als beim NIF-Laserschmelzen. Die Anlage in Südfrankreich nutzt ein Magnetfeld, um heißes Plasma (geladenes Gas) einzufangen. Dieses Konzept wird als Magnetische „Verkapselungsfusion” bezeichnet.
Beim Vorgang werden 192 Strahlen des NIF-Lasers in pfeffergroße Kapseln gelenkt, die verschiedene elementare Formen von Wasserstoff, Deuterium und Tritium enthalten. Die Anlage presst den Treibstoff so stark, dass er 100-mal dichter als Blei ist und erhitzt ihn auf 100 Millionen Grad Celsius, was heißer ist als das Zentrum der Sonne. Diese Bedingungen helfen, die Kernfusion zu erleichtern.
Das am 8. August durchgeführte Experiment erzeugte eine Energie von 1,35 Megajoule (MJ). Das Erreichen einer Zündung bedeutet, eine Fusionseffizienz von mehr als 1,9 MJ zu erzielen, die vom Laser bereitgestellt wird. Der Bau einer wirtschaftlich tragfähigen Fusionsanlage um die Menschheit mit Strom zu versorgen, erfordert jedoch noch ein paar Hürden.
„Die Umstellung dieses Konzepts auf eine erneuerbare Energiequelle wird wahrscheinlich ein langer Prozess sein”, sagt Professor Chittenden.
Das National Institute of Fusion Sciences strebt ein langfristiges Ziel der Fusionsforschung an.
Das erste Experiment von NIF begann im Jahr 2010
Der Bau der nationalen Zündanlage begann 1997 und wurde 2009 abgeschlossen. Das erste Experiment zum Testen der Laserleistung begann im Oktober 2010. Eine weitere Aufgabe des National Ignition Facility besteht darin, die Sicherheit und Zuverlässigkeit der US-Atomwaffen zu gewährleisten. Wissenschaftler, die riesige Laser für die Fusion verwenden und mit Experimenten zur nationalen Sicherheit beitragen.
Im Jahr 2013 berichtete die BBC jedoch während eines Experiments am NIF, dass durch die Fusion erzeugte Energiemenge dem überstieg, als vom Brennstoff zugeführt wurde. Dies ist ein Meilenstein und erster Schritt für Fusionsanlagen weltweit. Die Ergebnisse dieser Studien wurden später in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Die NIF-Wissenschaftler glauben auch, dass die Fusionsreaktion selbst das sogenannte „heiße Plasma” erreicht hat, mit dem Wärme für die nachfolgende Fusionsreaktion bereitstellt, um eine Energieerhaltung zu realisieren.
„Um einen hohen Ertrag zu erzielen, sind Selbsterhaltende Verbrennungen unerlässlich “, erklärte Dr. Callahan. „Um viel Fusionsenergie herauszuholen Verbrennungswelle muss sich die Verbrennungswelle in den hochdichten Brennstoff ausbreiten.
„Wir glauben, dass sich dieses Experiment in diesem Regime befindet, obwohl wir immer noch Analysen und Simulationen durchführen, um sicherzugehen, dass wir das Ergebnis verstehen.”
Außerdem müssen die Experimente wiederholt werden. „Das ist grundlegend für die experimentelle Wissenschaft. Wir müssen verstehen, wie reproduzierbar und wie empfindlich die Ergebnisse auf kleine Änderungen reagieren“, sagte Dr. Callahan.„Danach haben wir ein paar Ideen, wie wir das Design verbessern können und im nächsten Jahr damit sogar beginnen.”
Prof. Chittenden erklärte: ” Die freigesetzte Energie beim Experiment erreichte Megajoule-Anzahl ist zwar in Bezug auf die Fusion beeindruckend, aber in der Praxis entspricht dies der Energie, die zum Kochen eines Wasserkochers benötigt wird.”
Er fügte hinzu: „Durch die Zündung können weit höhere Fusionsenergien erreicht werden, wenn wir herausfinden können, wie man den Brennstoff länger zusammenhält, damit man mehr davon verbrennen kann. Dies wird der nächste Meilenstein der Fusion mit Trägheitseinschluss sein.”
Bestehende Kernenergie beruht auf einem Prozess namens Spaltung, bei dem ein schweres chemisches Element gespalten wird, um leichtere Teilchen zu erzeugen. Fusion funktioniert, indem zwei leichte Elemente zu einem schwereren
kombiniert werden.
Laut der National Ignition Facility mit ihren bisherigen Forschungen. Könnte der erste Fusionsreaktor in ca. 8 Jahren in Betrieb genommen werden. Dadurch wäre eine klimaneutrale Energieversorgung für die Gesellschaft gewährleistet.
