Ett internationellt team av forskare har tagit ett viktigt steg mot att uppnå kontrollerad kärnfusion, en process som har potential att förse världen med gränslös, ren energi. Teamet har utvecklat en ny teknik för att kunna "se" hur energi levereras med hjälp av en snabb antändningsprocess och förbättrad tillförsel av energi till bränslekapseln.
Energiflödet visualiseras under ett snabbt antändningsexperiment genom användning av spårämnen av koppar och med hjälp av ett högteknologiskt bildsystem som är utrustat med elektromagnetisk strålning.
Högintensiv laserteknik
Teamet har lyckats med att starta kärnfusionsliknande reaktioner med hjälp av högintensiv laserteknik. Forskarna har dessutom visualiserat energiflödet för att kunna testa olika metoder i syfte att förbättra energitillförseln. Forskarna publicerade sina vetenskapliga upptäckter den 11 januari 2016 i tidskriften Nature Psychics.
Snabb antändning innebär att kärnfusionen startas i två steg. Hundratals lasrar komprimerar fusionsbränslet, som vanligtvis består av en blandning av deuterium och tritium och som finns i en sfärisk bränslekapsel. Komprimering bidrar till hög densitet. Därefter sänder en högintensiv laser snabbt uppvärmd energi till det komprimerade bränslet.
Forskarna betecknar den snabba antändningen i form av kontrollerad kärnfusion ”som ett hoppingivande tillvägagångssätt”, eftersom den kräver betydligt mindre energi än andra metoder.
Stora hinder
För att en snabb antändning skall kunna lyckas, måste forskarna övervinna ännu ett stort hinder.
– Det gällde att ta reda på vilket sätt energi kan ledas från en högintensiv laser in i bränslets allra tätaste områden. Det var en betydande utmaning när tanken på snabb antändning skulle förverkligas, berättade Farhat Beg, professor i maskinell- och rymdfartteknik och föreståndare för centrum för energiforskning vid UC San Diego.
För att tackla detta problem, utarbetade teamet ett sätt att för första gången visuellt kunna observera hur energin färdas under en kärnfusion då bränslekapseln träffas av strålarna från en högintensiv laser. Dessa högintensiva strålar riktas mot komprimerad bränslekapsel, som alstrar starka elektroner som i sin tur ”beskjuter” spårämnen i koppar och få dem att släppa ut röntgenstrålning som ger forskarna möjlighet att observera det hela visuellt.
Bättre förstå energiförvaring
– Innan vi utvecklade denna teknik, famlade vi runt mer eller mindre i mörkret. Nu kan vi bättre förstå hur energi bevaras så att vi kan förbättra leveransen av energi till bränslet, förklarade Christopher McGuffey, biträdande forskare i Begs team vid UC San Diego Jacobs School of Engineering och medförfattare av forskningsdokumentet.
Efter att ha experimenterat med olika slags bränslekapsel och laserns funktionella dataanpassningar, uppnådde teamet ett effektivitetsrekord på upp till 7 procent ifråga om de högintensiva lasrarnas energileveranser till bränslet.
