Kärnfusion är processen att kombinera två atomer till en, vilket frigör en stor mängd energi. Denna process är det som driver solen och stjärnorna. Forskare arbetar med att utveckla kärnfusionsreaktorer som kan utnyttja denna energi för användning på jorden.

Grunderna för kärnfusion

Kärnfusion uppstår när två atomers kärnor kombineras för att bilda en ny, tyngre kärna. Detta frigör en stor mängd energi eftersom massan av den nya kärnan är mindre än summan av massorna av de två ursprungliga kärnorna. Skillnaden i massa omvandlas till energi enligt Einsteins berömda ekvation, E=mc^2.

Mängden energi som frigörs genom kärnfusion är mycket större än mängden energi som frigörs av kärnklyvning, den process som driver kärnkraftverk. Detta beror på att kärnklyvning innebär att atomer splittras, medan kärnfusion innebär att atomer kombineras.

Så fungerar kärnfusionsreaktorer

Kärnfusionsreaktorer fungerar genom att värma upp vätgas till extremt höga temperaturer. Detta gör att väteatomerna bryts isär till elektroner och protoner. Protonerna accelereras sedan och kolliderar med varandra och smälter samman dem till heliumatomer. Denna process frigör en stor mängd energi i form av värme och ljus.

Värmen och ljuset från kärnfusionsreaktionen kan användas för att generera elektricitet. Denna process liknar det sätt som värme och ljus från solen används för att generera elektricitet i solkraftverk.

Utmaningar för kärnfusion

Det finns ett antal utmaningar som måste övervinnas för att kunna utveckla kärnfusionsreaktorer som är kommersiellt gångbara. Dessa utmaningar inkluderar:

* Att uppnå tillräckligt höga temperaturer för att smälta väteatomer

* Att begränsa plasman tillräckligt länge för att fusion ska ske

* Ta bort heliumaska ​​som produceras av fusionsreaktionen

* Utveckla material som tål de extrema förhållandena inuti en fusionsreaktor

Framsteg med kärnfusionsreaktorer

Forskare gör framsteg för att övervinna utmaningarna med kärnfusion. Under 2018 uppnådde forskare vid Joint European Torus (JET) i Storbritannien en rekordstor fusionsreaktion som producerade 59 megajoule energi. Detta motsvarar den mängd energi som kan produceras genom att bränna cirka 14 liter bensin.

Även om detta är en betydande prestation, är det fortfarande långt ifrån den mängd energi som skulle behövas för att driva en kommersiell fusionsreaktor. Det är dock ett tecken på att framsteg görs och att kärnfusion en dag kan bli en livskraftig energikälla för världen.