Kjernefusjon: En lettfattelig introduksjon

Forskere har gjort et betydelig gjennombrudd innen kjernefysisk fusjon, noe som kan åpne døren for rikelig med ren energi i fremtiden.

Dette funnet var bare mulig på grunn av mer enn et halvt århundres forskning på kjernefysisk fusjon.

Here’s an easy-to-understand introduction to Nuclear Fusion so you can properly comprehend this exciting news.

Hva er kjernefysisk fusjon?

Kjernefusjon er en slags kjernefysisk prosess som oppstår når to eller flere atomkjerner slår seg sammen til én enkelt, større kjerne.

Fusjonsreaksjoner skjer i en tilstand av materie som kalles plasma, en varm, ladet gass som består av positive ioner og elektroner i fri bevegelse, og som har andre egenskaper enn faste stoffer, væsker og gasser.

For å oppsummere, kjernefysisk fusjon er den mekanismen som gjør det mulig for Solen og andre stjerner får sin energi.

Et eksempel: Atomer av tritium og deuterium (hydrogenisotopene Hydrogen-3 og Hydrogen-2) kombineres for å generere et nøytron og en heliumisotop. Samtidig frigjøres en enorm mengde energi.

Denne energien kan brukes til å lage elektrisitet eller drive andre ting. Og den antas å være en potensielt uendelig og ren energikilde.

For å smelte sammen må atomkjernene komme i kontakt med hverandre ved svært høye temperaturer, kanskje 10 millioner grader celsius. På grunn av den høye temperaturen har de nok energi til å overvinne den gjensidige elektriske motstanden. Når kjernene er svært nær hverandre, vil tiltrekningen mellom dem overvinne den elektriske frastøtningen, slik at de kan smelte sammen og dermed skape energi.

Kjernefusjon vs. kjernefysisk fisjon

Både fisjon og fusjon er kjernereaksjoner som forskyver atomer for å produsere energi, men hva er forskjellen mellom de to?

Fusjon er sammenføyning av to lettere atomer til et større atom, mens fisjon er deling av ett atom i to. De er i hovedsak motsatte prosesser.

Albert Einsteins spådom om at masse kan omdannes til energi, inspirerte til oppdagelsen av kjernedelingen. Forskere begynte å eksperimentere i 1939, og Enrico Fermi bygget den første atomreaktoren året etter.

En i stor grad ustabil isotop utsettes for høyhastighetspartikler, vanligvis nøytroner, som akselereres slik at de kolliderer med den ustabile isotopen, utløser fisjon og splittes i to mindre isotoper, tre høyhastighetsnøytroner og en enorm energimengde. Uran-235 brukes som nøytron i de aller fleste kjernekraftreaktorer.

Den genererte energien brukes til å varme opp vann i kjernereaktorer, som deretter produserer elektrisitet. Mens høyhastighetsnøytronene slippes ut og blir til prosjektiler, starter de nye fisjonsprosesser, også kjent som kjedereaksjoner.

Kjernefisjon genererer store mengder radioaktivt avfall, som kan være farlig og må lagres med omhu - kanskje i hundrevis av år. Mens kjernefusjon produserer ren energi, uten radioaktivt avfall.

Det er også verdt å minne om at kjernefysisk fisjon ikke er en naturlig prosess, men må induseres, mens kjernefusjon er en naturlig prosess, f.eks. produserer solen energi gjennom kjernefusjon.

Hvorfor er kjernefysisk fusjon viktig?

Fusjonsreaktorer kan produsere energi med minimale eller ingen utslipp av klimagasser, radioaktivt avfall eller andre miljøkonsekvenser. De kan gi en praktisk talt ubegrenset tilførsel av ren energi og redusere vår avhengighet av fossilt brensel og andre begrensede energikilder.

Ettersom fusjonsreaktorer ikke genererer høyaktivt radioaktivt avfall slik som fisjonsreaktorer, vil deponeringen bli enklere. I motsetning til fisjonsreaktorer vil avfallet heller ikke inneholde radioaktive grunnstoffer av våpenkvalitet.

Gjennombrudd innen kjernefysisk fusjon

Ifølge Financial Times klarte forskerne å frigjøre 2,5 MJ energi etter å ha brukt bare 2,1 MJ til å varme opp drivstoffet med laser. Denne oppdagelsen må valideres av National Ignition Facility (NIF) ved Lawrence Livermore National Laboratory i California, men det er en fantastisk nyhet.

Dette er en betydelig vitenskapelig bragd innen kjernefysisk fusjon, først og fremst fordi det er første gang forskere har lykkes med å etablere en kjernefysisk fusjonsprosess med positiv netto energigevinst.

Det gjenstår selvsagt mer arbeid for å gjøre dette til et gjennomførbart alternativ, men det er et stort fremskritt for vitenskapen at forskerne klarte å generere mer energi enn da de startet eksperimentet. Dette gir forskningen kontekst og mening.

Spredning av visuell vitenskapelig kommunikasjon over hele verden

Spred arbeidet ditt over hele verden ved hjelp av visuelle plakater. I tillegg til at en plakat gjør det lettere å lese arbeidet ditt, kan den også bidra til at arbeidet ditt når ut til et publikum du aldri hadde forestilt deg. Plakater er lettere å levere og spre, og de kan helt sikkert få folk til å huske forskningen din.

Bruk et enkelt verktøy for å lage plakater. Bruk Mind The Graph.

Øke forskningen min med illustrasjoner