Fem oberoende team av forskare har granskat arbetet och påståendena från en grupp vid National Ignition Facility (NIF) som meddelade i december 2022 att de hade uppnått den första laserdrivna fusionsreaktionen som översteg "vetenskapligt breakeven" - där mer energi producerades av en konstgjord fusionsreaktion än som konsumerades av reaktionen.
Alla fem lagen har bekräftat sina påståenden. Tre av teamen publicerade sina resultat och slutsatser i tidskriften Physical Review Letters; de andra två teamen publicerade artiklar i tidskriften Physical Review E .
Efter många års ansträngningar från flera team runt om i världen har teamen bekräftat att det borde vara möjligt att använda fusion som en kraftkälla. Bragden förebådar en ny era inom kärnfusionsforskning – och möjligen kraftgenerering.
På sin mest grundläggande nivå är kärnfusion enkel - när lätta element smälts samman till tyngre element resulterar en reaktion i frigöring av energi. Sådana reaktioner står för den energi som sänds ut av stjärnor, inklusive solen. Tidigare forskning har visat att att återskapa sådana reaktioner i en labbmiljö kräver en annan miljö än den som finns i stjärnor – högre temperaturer behövs, vilket innebär att man använder mycket energi.
Det har lett till målet att hitta ett sätt att generera fusionsreaktioner som producerar mer kraft än vad som behövs för att producera dem. För att uppnå det målet avfyrade teamet på NIF lasrar mot en kapsel som innehöll två typer av tungt väte. Detta resulterade i frisläppandet av röntgenstrålar som översvämmade bränslet, vilket stimulerade fusionsprocessen. I sitt banbrytande experiment använde teamet vid NIF 2,05 megajoule energi för att driva lasrarna och mätte 3,15 megajoule energi från fusionsreaktionen.
I sina granskningar konstaterar några av teamen som genomför en analys av experimenten att även om teamet på NIF har fått ett monumentalt genombrott, finns det fortfarande mycket arbete kvar att göra innan fusion kan användas som kraftkälla. Fysiker måste skala upp tekniken, till exempel, och utbytet måste vara mycket större för att motivera användningen i en kommersiell miljö.
Men de hittade också skäl till optimism – de fann till exempel att under experimentet värmdes materialet i kapseln oväntat upp igen på grund av energi från fusionsreaktionen till energier som var högre än den som lasrarna tillhandahåller.
Mer information: H. Abu-Shawareb et al, Achievement of Target Gain Larger than Unity in an Inertial Fusion Experiment, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.065102
A. L. Kritcher et al, Design av det första fusionsexperimentet för att uppnå målenergivinst G>1, Physical Review E (2024). DOI:10.1103/PhysRevE.109.025204
O. A. Hurricane et al, Energy Principles of Scientific Breakeven in an Inertial Fusion Experiment, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.065103
A. Pak et al, Observationer och egenskaper hos det första laboratoriefusionsexperimentet som överträffade en målvinst av enhet, Physical Review E (2024). DOI:10.1103/PhysRevE.109.025203
M. S. Rubery et al, Hohlraum Reheating from Burning NIF Implosions, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.065104
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev , Fysisk granskning E
© 2024 Science X Network
