Hvad er inertial indeslutningsfusion?

Inertial indeslutningsfusion (ICF) er en metode til opnåelse af nuklear fusion ved hurtigt at komprimere og opvarme et materiale.Denne proces udføres normalt med højdrevne lasere, som alle er fokuseret på en lille pellet for hurtigt at varme den op.Den intense opvarmning fordamper materialet inde i pelleten og skaber en chokbølge, som er varm og tæt nok til at få materialet til at smelte sammen.Selvom inertial indeslutningsfusion endnu ikke har produceret mere nyttig energi end den forbruger, er forskning i, hvordan man bygger en kommercielt levedygtig strømkilde, stadig i gang.

De grundlæggende ingredienser i en inertial indeslutningsfusionspellet er deuterium og tritium, begge hydrogenisotoper.Fusionsreaktionen mellem deuterium og tritium er meget lettere at nå end nogen anden reaktion, og derfor er en effektproducerende deuterium/tritiumreaktor det primære mål for moderne fusionsforskning.Disse pellets er meget små, vejer meget mindre end et gram og indsættes en ad gangen i den inertielle indeslutningsfusionsreaktor.

Når pelleten er indlæst, bruges meget store lasere til hurtigt at opvarme pelleten op til fusionstemperatur,i millioner af grader Fahrenheit (Celsius).Den hurtige opvarmning af det ydre lag af pelleten får den til at fordampe og hurtigt udvide, hvilket lægger pres på det indre af pelleten.Hvis laserne leverer nok energi, komprimeres det indre af pelleten hurtigt nok til at inducere nuklear fusion, hvilket igen gør pelleten varmere.Denne tilstand kaldes antændelse, og det er målet for de fleste moderne inertielle indeslutningsfusionseksperimenter.

Den primære vanskelighed med inertial indeslutningsfusion leverer nok strøm til pelleten til at opvarme den til fusionstemperatur, før pelleten spreder sig ud i rummet.For at producere strøm fra fusion skal reaktionen overstige en værdi kaldet Lawson -kriteriet, hvilket giver den minimale indeslutningstid, der er nødvendig for et givet volumen brændstof.Dette kræver, at mange megajoules energi passeres gennem lasersystemet i et spørgsmål om mikrosekunder;At gøre dette pålideligt uden forbrug af for meget magt udgør en enorm teknisk udfordring.En ny tilgang til indeslutningsproblemet, der kaldes hurtig tænding, er blevet foreslået, hvor en enkelt hurtig laser burst antænder pelleten, efter at den allerede er komprimeret.Selvom denne tilgang ser lovende ud i teorien, er den endnu ikke blevet testet med succes.