Hvad er magnetisk indeslutningsfusion?

Magnetisk indeslutningsfusion er en tilgang til nuklear fusion, der involverer suspension af et plasma (ioniseret gas) i et magnetfelt og hæver dens temperatur og tryk til store niveauer.Atomfusion er en type atomenergi produceret, når lette atomkerner - brint, deuterium, tritium eller helium - smeltes sammen ved store temperaturer og tryk.Alle Suns lyser og varme stammer fra nukleare fusionsreaktioner, der løbende i sin kerne.Det er gennem dette, at solen overhovedet kan eksistere - det ydre tryk fra fusionsreaktionerne balanserer tendensen til gravitationskollaps.

Selvom menneskeheden har udnyttet fissionsenergi - der bryder os fra hinanden tunge kerner - for atomkraft, undgår den succesrige fusionskraft stadig os.Indtil videre bruger hvert forsøg på at generere fusionskraft mere energi, end det producerer.Magnetisk indeslutningsfusion er en af to populære tilgange til nuklear fusion-den anden er inertial indeslutningsfusion, som involverer bombardering af en brændstofpellet med højdrevne lasere.Der er i øjeblikket et projekt med flere milliarder dollars, der forfølger hver sti-den nationale tændingsfacilitet i USA forfølger inertial indeslutningsfusion, og den internationale termonukleære eksperimentelle reaktor, et internationalt projekt, forfølger magnetisk indeslutningsfusion.

Eksperimenter i magnetisk indeslutning begyndte i 1951, da Lyman Spitzer, en fysiker og astronom, byggede Stelleratoren, en figur-otte formet plasma-indeslutningsindretning.Et stort gennembrud kom i 1968, da russiske forskere præsenterede Tokamak -designet for offentligheden, en torus, der ville være designet til de fleste magnetiske indeslutningsenheder, der kommer.I 1991 var der endnu et skridt fremad med konstruktionen af start (lille stramt billedformat Tokamak) i Storbritannien, en Spheromak eller en sfærisk Tokamak.Testning viste, at denne enhed var cirka tre gange bedre end de fleste tokamaks til at indlede fusionsreaktioner, og sfæromaks er fortsat et løbende undersøgelsesområde i fusionsforskning.

For at fusionsreaktionerne skal være effektive, er centrum af en Tokamak -reaktorskal opvarmes til temperaturer omkring 100 millioner Kelvin.Ved så høje temperaturer har partiklerne en enorm kinetisk energi og prøver konstant at flygte.En fusionsforskning sammenligner udfordringen med magnetisk indeslutningsfusion med at presse en ballon - hvis du trykker hårdt på den ene side, dukker den bare ud på en anden.Ved magnetisk indeslutning får denne popping ud høje temperaturpartikler til at kollidere med reaktorvæggen og skrabe af metalstykker i en proces, der kaldes sputtering.Disse partikler absorberer energi, hvilket sænker den samlede temperatur på det begrænsede plasma og gør det vanskeligt at opnå den rigtige temperatur.

Hvis fusionskraft kunne mestres, kan det blive en uovertruffen energikilde for menneskeheden, men selv de mest optimistiske forskere forventer ikke kommerciel kraftproduktion før 2030.