Hva er magnetisk innesperringsfusjon?

Magnetisk innesperringsfusjon er en tilnærming til kjernefusjon som innebærer å suspendere en plasma (ionisert gass) i et magnetfelt og øke temperaturen og trykket til store nivåer.Nukleær fusjon er en type kjernefysisk energi produsert når lette atomkjerner - hydrogen, deuterium, tritium eller helium - smeltes sammen ved store temperaturer og trykk.Alle solene lys og varmen stammer fra atomfusjonsreaksjoner som pågår i kjernen.Det er gjennom dette solen i det hele tatt kan eksistere - det ytre trykket fra fusjonsreaksjonene balanserer tendensen til gravitasjonskollaps.

Selv om menneskeheten har utnyttet fisjonergi - å bryte fra hverandre tunge kjerner - for kjernekraft, unngår vellykket fusjonskraft oss fremdeles.Så langt bruker hvert forsøk på å generere fusjonskraft mer energi enn det gir.Magnetisk innesperringsfusjon er en av to populære tilnærminger til kjernefusjon-den andre er treghetsfusjonsfusjon, som innebærer å bombardere en drivstoffpellet med høydrevne lasere.Det er for tiden ett prosjekt med flere milliarder dollar som forfølger hver vei-det nasjonale tenningsanlegget i USA forfølger treghetsfusjonsfusjon, og den internasjonale termonukleære eksperimentelle reaktoren, et internasjonalt prosjekt, forfølger magnetisk innesperring.

Eksperimenter med magnetisk innesperring begynte i 1951, da Lyman Spitzer, en fysiker og astronom, bygde stelleratoren, en figur-åtte formet plasmatapningsenhet.Et stort gjennombrudd kom i 1968, da russiske forskere presenterte Tokamak -designen for publikum, en torus som ville være utformingen av de fleste magnetiske innesperringsinnretninger som kommer.I 1991 var det nok et skritt fremover med konstruksjonen av start (lite stramt sideforhold Tokamak) i Storbritannia, en sfæromak eller en sfærisk tokamak.Testingen viste at denne enheten var omtrent tre ganger bedre enn de fleste tokamaks ved å sette i gang fusjonsreaksjoner, og sfæromaker fortsetter å være et pågående undersøkelsesområde i fusjonsforskning.

For at fusjonsreaksjonene skulle være effektive, sentrum av en tokamak -reaktormå varmes opp til temperaturer rundt 100 millioner Kelvin.Ved så høye temperaturer har partiklene enorm kinetisk energi og prøver stadig å rømme.En fusjonsforskning sammenligner utfordringen med magnetisk innesperring med den å klemme en ballong - hvis du trykker hardt på den ene siden, dukker den bare ut på en annen.I magnetisk innesperringsfusjon får denne poppingen ut partikler med høy temperatur til å kollidere med reaktorveggen, og skrape av metallbiter i en prosess kjent som sputtering.Disse partiklene absorberer energi, senker den totale temperaturen på det innesperrede plasma og gjør å oppnå riktig temperatur vanskelig.

Hvis fusjonskraft kan mestres, kan det bli en enestående energikilde for menneskeheten, men selv de mest optimistiske forskerne forventer ikke kommersiell kraftproduksjon før 2030.