Die USA treten in eine „neue Ära“ der Kernfusion ein, nachdem Wissenschaftler bekannt gegeben haben, dass sie die Reaktion konsequent wiederholt haben.
Wenn die Technik beherrscht wird, könnte sie der Welt eine unbegrenzte Quelle sauberer Energie liefern.
Forscher der National Ignition Facility am Lawrence Livermore National Lab (LLNL) haben im letzten Jahr fast 200 Laser auf pfefferkorngroße Wasserstoffkapseln abgefeuert und diese auf über 180 Millionen Grad Fahrenheit erhitzt.
Als Weltpremiere im vergangenen Dezember löste das Team eine Kernfusionsreaktion aus, die mehr Energie freisetzte, als sie verbrauchte – ein Prozess namens „Zündung“.
Das Team gab bekannt, dass es die Ergebnisse im vergangenen Jahr noch dreimal wiederholt habe und damit die Welt einer Lösung für die Klimakrise einen Schritt näher gebracht habe.
Die National Ignition Facility im Lawrence Livermore National Laboratory ist oben abgebildet. Das System nutzt 192 Laserstrahlen, die im Zentrum dieser riesigen Kugel zusammenlaufen, um ein winziges Wasserstoff-Brennstoffpellet implodieren zu lassen
Wissenschaftler versuchen seit Jahrzehnten, Fusionsenergie zu nutzen, den gleichen Kernprozess, der die Sonne antreibt.
Einer der Versuche des Teams in Kalifornien führte zu einer Rekordenergiesteigerung von 89 Prozent – 35 Prozent mehr als bei der ersten Zündung vor einem Jahr.
Das ultimative Ziel besteht darin, Strom zu erzeugen, so wie die Sonne Wärme erzeugt, indem sie Wasserstoffatome so nahe aneinander drückt, dass sie sich zu Helium verbinden, wodurch Energieströme freigesetzt werden.
Ohne Kohlenstoffemissionen könnte eine einzige Tasse dieser Substanz ein durchschnittlich großes Haus Hunderte von Jahren lang mit Strom versorgen.
Zur Kernspaltung kommt es, wenn ein Neutron auf ein größeres Atom trifft und es dadurch zur Anregung und Spaltung in zwei kleinere Atome zwingt.
Die National Ignition Facility (NIF) des Labors verfügt über 192 Laser, die Strahlen auf ein gefrorenes Isotopenpellet abfeuern, das sich in einer Diamantkapsel befindet, die in einem Goldzylinder, einem sogenannten Hohlraum, aufgehängt ist
Die National Ignition Facility (NIF) des Labors verfügt über 192 Laser, die Strahlen auf ein gefrorenes Isotopenpellet abfeuern, das sich in einer Diamantkapsel befindet, die in einem Goldzylinder, einem sogenannten Hohlraum, aufgehängt ist.
Die Kapseln werden auf etwa 100 Millionen Grad erhitzt, um im Inneren mehr Druck zu erzeugen als im Sonnenkern.
„Die daraus resultierende Implosion führt dazu, dass die Isotope verschmelzen und Helium und große Energiemengen entstehen“, teilten Wissenschaftler in „Nature“ mit.
Der erste erfolgreiche Versuch fand am 5. Dezember 2022 statt und erzeugte rund 54 Prozent mehr Energie als eingesetzt wurde.
Die Fusionsreaktion erzeugte etwa 2,5 Megajoule Energie, fast 120 Prozent der 2,1 Megajoule Leistung der Laser.
Einen Rekord stellte das Team am 30. Juli mit einer Steigerung von 85 Prozent auf, zwei weitere Versuche folgten im Oktober.
Die Fusion während des Ereignisses erzeugte etwa 3,88 Megajoule Fusionsenergie – 89 Prozent mehr als bei der ersten Errungenschaft im Dezember.
Zwei weitere Tests fanden im Juni und September statt, aber die Forscher sagten, die Energieabgabe sei nicht „ausreichend, um die Zündung zu bestätigen“.
Richard Town, ein Physiker, der das wissenschaftliche Programm zur Inertial-Confinement-Fusion am LLNL leitet, sagte: „Ich fühle mich ziemlich gut.“ Ich denke, wir sollten alle stolz auf diese Leistung sein.“
Die 3,5 Milliarden US-Dollar teure National Ignition Facility wurde ursprünglich zum Testen von Atomwaffen durch die Simulation von Explosionen gebaut, ihr Schwerpunkt hat sich nun jedoch auf die Weiterentwicklung der Fusionsenergieforschung verlagert.
Weltweit arbeiten Forscher seit Jahrzehnten an der Technologie und probieren unterschiedliche Ansätze aus.
Die Energie der 192 Strahlen des NIF wird in einen Goldzylinder namens Hohlraum geleitet, der etwa die Größe eines Zehncentstücks hat. Eine winzige Kapsel im Hohlraum enthält Atome von Deuterium (Wasserstoff mit einem Neutron) und Tritium (Wasserstoff mit zwei Neutronen), die den Zündprozess antreiben
Das Team gab bekannt, dass es bei vier seiner letzten sechs Versuche die Zündung geschafft hatte und damit die gleichen Kernprozesse in der Sonne erzeugte, die Wasserstoff in Helium umwandeln, um eine Kernfusion zu erzeugen
Allerdings hat kein anderes Labor in seinen Experimenten das erreicht, was LLNL erreicht hat.
Angesichts der Besorgnis über die Auswirkungen des Klimawandels und der Sicherheit der Energieversorgung haben Regierungen auf der ganzen Welt ein neues Interesse an der Fusion entdeckt.
Auch auf der Klimakonferenz der Vereinten Nationen (COP28) Anfang dieses Monats stand saubere Energie auf der Tagesordnung.
Der US-Klimabeauftragte John Kerry sagte: „Wir nähern uns immer mehr einer durch Fusion angetriebenen Realität.“
„Und gleichzeitig bestehen erhebliche wissenschaftliche und technische Herausforderungen.“
„Sorgfältige Überlegungen und eine durchdachte Politik werden entscheidend sein, um dies zu bewältigen.“