Kjernefysisk fusjonsgjennombrudd i kontekst

Forrige måned National Ignition Facility ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i California annonsert et betydelig gjennombrudd innen kjernefysisk fusjonsforskning. Siden den gang har en rekke mennesker spurt meg hva dette gjennombruddet egentlig betyr.

Først, la oss diskutere noen grunnleggende om kjernefysisk fusjon. Dagens atomkraftverk er basert på kjernefysisk fisjon, som er splitting av en tung isotop som uran-235 i to mindre isotoper. (Isotoper er bare forskjellige former for et element).

Enkelt sagt er kjernefysisk fisjon som å skyte en liten kule i midten av isotopen, noe som gjør at den blir ustabil og splittes. Når den deler seg, frigjør den en enorm mengde energi (masse og energi er relatert av Einsteins berømte ligning E = Mc²). Den energien kan deretter gjøres om til elektrisitet.

En av de viktigste innvendingene mot kjernefysisk fisjon er imidlertid at biproduktene fra fisjon er svært radioaktive, og mange av dem er langlivede. De utgjør med andre ord en fare for liv med mindre de håndteres på riktig måte. Disse radioaktive biproduktene er grunnen til at noen er motstandere av atomkraft.

Kjernefusjon, som er kilden til kraften til stjerner som solen vår, er annerledes. Med fusjon tvinger du mindre isotoper sammen for å danne større isotoper. Vanligvis innebærer dette å kombinere isotoper av hydrogen - det minste elementet - for å danne helium. Denne reaksjonen frigjør enda mer energi enn fisjonsreaksjonen, men enda viktigere produserer den ingen langsiktige radioaktive biprodukter. Det er derfor kjernefysisk fusjon ofte kalles den "hellige gral" for energiproduksjon.

Så hva er problemet? Disse små hydrogenisotopene er svært motstandsdyktige mot smelting. Det krever et enormt trykk og høye temperaturer (som er tilstede i solen) for å tvinge dem til å smelte sammen. Det er veldig forskjellig fra kjernefysisk fisjon, som foregår relativt enkelt. Selv om fusjon kan oppnås i atomvåpen, har forskere derfor brukt flere tiår på å prøve å skape en kontrollert fusjonsreaksjon som kan brukes til energiproduksjon.

Gjennom årene har mange "gjennombrudd" blitt annonsert. Den som ble annonsert i forrige måned var at forskerne for første gang fikk mer energi ut av fusjonsprosessen enn de måtte legge inn. Tidligere innsats som hadde oppnådd fusjon krevde mer energitilførsel enn fusjonsreaksjonen produserte.

Så dette markerer et betydelig gjennombrudd. Men hvor nærme er vi å utvikle kommersielle fusjonsreaktorer?

Her er en analogi jeg har brukt for å sette den i sammenheng. Det var mange milepæler på veien mot kommersielle flyreiser. Brødrene Wright fløy den første vellykkede motorflyvningen i historien i desember 1903. Det skulle gå ytterligere 16 år før den første transatlantiske flyturen. Men, det første bredt vellykkede kommersielle flyet, Boeing 707, ville ikke bli introdusert før i 1958.

Den langvarige vitsen har alltid vært at kommersiell atomfusjon er 30 år unna. I virkeligheten betyr det ganske enkelt at vi fortsatt ikke helt kan se hele veien for å komme dit. Det nylige gjennombruddet er absolutt en milepæl på veien mot kommersiell kjernefysisk fusjon. Men vi kan fortsatt være 30 år unna å se kommersiell realisering av kjernefysisk fusjon.