Die wetenskaplikes by Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) het bereik samesmelting ontsteking en energie gelykbreek. Op 5th Desember 2022 het die navorsingspan beheerde samesmeltingseksperiment met lasers uitgevoer toe 192 laserstrale meer as 2 miljoen joule UV-energie aan 'n klein brandstofkorrel in die kriogene teikenkamer gelewer het en energie-gelykbreekpunt bereik het, wat beteken dat die samesmeltingseksperiment meer energie as verskaf deur die laser om dit aan te dryf. Hierdie deurbraak is vir die eerste keer in die geskiedenis behaal ná dekades se harde werk. Dit is 'n mylpaal in die wetenskap en het beduidende implikasies vir die vooruitsig van skoon samesmeltingsenergie in die toekoms in die rigting van 'n netto-nul-koolstofekonomie, vir die bekamping van klimaatsverandering en vir die handhawing van kernafskrikmiddel sonder om toevlug tot kerntoetsing vir nasionale verdediging. Vroeër, op 8thAugustus 2021 het die navorsingspan die drempel van samesmelting-ontsteking bereik. Die eksperiment het meer energie opgelewer as enige ander vorige samesmeltings-eksperiment, maar energie-gelykbreek is nie bereik nie. Die jongste eksperiment wat op 5 uitgevoer isth Desember 2022 het die prestasie van energie-gelykbreek behaal, en bied dus 'n bewys van konsep dat beheerde kernfusie ontgin kan word om aan energiebehoeftes te voldoen, alhoewel praktiese kommersiële samesmeltingsenergietoepassing kan nog baie ver wees.
kern reaksies lewer groot hoeveelhede energie gelykstaande aan die hoeveelheid massa wat verlore gaan, volgens massa-energie simmetrie vergelyking E=MC2 van Einstein. Splytingsreaksies wat die afbreek van kernbrandstof (radioaktiewe elemente soos uraan-235) behels, word tans in die kernreaktors gebruik vir die opwekking van krag. Kernsplyting-gebaseerde reaktore loop egter hoë menslike en omgewingsrisiko's, soos duidelik in die geval van Tsjernobil, en is berug daarvoor dat hulle gevaarlike radioaktiewe afval met baie lang halfleeftye genereer wat uiters moeilik is om weg te gooi.
In die natuur, sterre soos ons son, kernfusie wat die samesmelting van kleiner kerne van waterstof behels, is die meganisme van energieopwekking. Kernfusie, anders as kernsplyting, vereis uiters hoë temperatuur en druk om kerne in staat te stel om saam te smelt. Hierdie vereiste van uiters hoë temperatuur en druk word nagekom by die kern van die son waar samesmelting van waterstofkerne die sleutelmeganisme van energieopwekking is, maar die herskepping van hierdie uiterste toestande op aarde was tot dusver nie moontlik in 'n beheerde laboratoriumtoestand nie en as gevolg hiervan, kernfusiereaktors is nog nie 'n werklikheid nie. (Onbeheerde termonukleêre samesmelting by uiterste temperatuur en druk wat geskep word deur die sneller van die splytingstoestel is die beginsel agter die waterstofwapen).
Dit was Arthur Eddington wat die eerste keer in 1926 voorgestel het dat sterre hul energie put uit die samesmelting van waterstof in helium. Die eerste direkte demonstrasie van kernfusie was in 1934 in die laboratorium toe Rutherford die samesmelting van deuterium in helium getoon het en waargeneem het dat "'n enorme effek geproduseer is" tydens die proses. In die lig van sy groot potensiaal om onbeperkte skoon energie te verskaf, was daar gesamentlike pogings deur wetenskaplikes en ingenieurs regoor die wêreld om kernfusie op Aarde te herhaal, maar dit was 'n opdraande taak.
By uiterste temperature word elektrone van die kerne geskei en atome word geïoniseerde gas wat bestaan uit positiewe kerne en negatiewe elektrone, wat ons plasma noem, wat een miljoenste keer minder dig is as die lug. Dit maak samesmelting omgewing baie skraal. Vir kernfusie om in so 'n omgewing (wat aansienlike hoeveelheid energie kan oplewer) kan plaasvind, moet aan drie voorwaardes voldoen word; daar moet baie hoë temperatuur wees (wat hoë-energie botsings kan uitlok), daar moet voldoende plasmadigtheid wees (om die waarskynlikheid van botsings te verhoog) en die plasma (wat 'n geneigdheid het om uit te sit) moet vir 'n voldoende tydsduur beperk word om samesmelting moontlik maak. Dit maak die ontwikkeling van infrastruktuur en tegnologie om warm plasma te bevat en te beheer die sleutelfokus. Sterk magnetiese velde kan gebruik word om plasma te hanteer soos in die geval van Tokamak van ITER. Traagheidsbeperking van plasma is nog 'n ander benadering waarin kapsules gevul met swaar waterstofisotope geïmplodeer word met behulp van hoë-energie laserstrale.
Fusiestudies uitgevoer by Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) van NIF het lasergedrewe implosietegnieke (traagheidsbeperkingsamesmelting) gebruik. Basies is millimeter-grootte kapsules gevul met deuterium en tritium geïmplodeer met hoë-krag lasers wat x-strale genereer. Die kapsule word verhit en verander in plasma. Die plasma versnel na binne en skep uiterste druk- en temperatuurtoestande wanneer brandstof in die kapsule (deuterium- en tritiumatome) saamsmelt, wat energie vrystel en verskeie deeltjies insluitend alfa-deeltjies. Die vrygestelde deeltjies tree in wisselwerking met die omliggende plasma en verhit dit verder, wat lei tot meer samesmeltingsreaksies en vrystelling van meer 'energie en deeltjies' wat 'n selfonderhoudende ketting van samesmeltingsreaksies opstel (genoem 'fusie-ontsteking').
Die samesmeltingsnavorsingsgemeenskap probeer al vir etlike dekades om 'fusie-ontsteking' te bewerkstellig; 'n selfonderhoudende samesmeltingsreaksie. Op 8th Augustus 2021 het die Lawrence Laboratory-span op die drumpel gekom van 'fusie-ontsteking' wat hulle op 5 bereik het.th Desember 2022. Op hierdie dag het beheerde samesmelting-ontsteking op Aarde 'n werklikheid geword - 'n mylpaal in die wetenskap bereik!
***
