Brug af relativistiske effekter til laserfusion:En ny tilgang til ren strøm

Et team af forskere ved Osaka University har undersøgt en ny metode til at generere kernefusionskraft, viser, at den relativistiske effekt af ultra-intens laserlys forbedres i forhold til nuværende "hurtig tænding"-metoder i laserfusionsforskning for at opvarme brændstoffet længe nok til at generere elektrisk strøm. Disse resultater kunne give en gnist til laserfusion, indvarsler en ny æra med kulfri energiproduktion.

Nuværende atomkraft bruger fission af tunge isotoper, såsom uran, til lettere elementer for at producere strøm. Endnu, denne fissionskraft har store bekymringer, såsom bortskaffelse af brugt brændsel og risiko for nedsmeltninger. Et lovende alternativ til fission er nuklear fusion. Som alle stjerner, vores sol er drevet af fusionen af ​​lysisotoper, især brint, ind i tungere elementer. Fusion har mange fordele i forhold til fission, herunder mangel på farligt affald eller risiko for ukontrollerede nukleare reaktioner.

Imidlertid, at få mere energi ud af en fusionsreaktion, end der blev lagt i den, har været et uhåndgribeligt mål. Dette skyldes, at brintkerner kraftigt frastøder hinanden, og fusion kræver ekstreme varme- og trykforhold - som dem der findes i solens indre, for eksempel - at presse dem sammen. En metode, kaldet "inertial indeslutning" bruger ekstremt højenergi-laserimpulser til at opvarme og komprimere en brændstofpellet, før den får chancen for at blive blæst fra hinanden. Desværre, denne teknik kræver ekstremt præcis styring af laserens energi, så kompressionschokbølgerne alle ankommer til midten samtidigt.

Nu, et team ledet af Osaka University har udviklet en modificeret metode til inertial indeslutning, der kan udføres mere konsekvent ved hjælp af et andet laserskud. Ved "superpenetration" hurtig tænding, den direkte bestrålede anden laser producerer hurtigt bevægende elektroner i tæt plasma, der opvarmer kernen under kompression for at udløse fusion. "Ved at bruge den relativistiske opførsel af højintensiv laser, energien kan pålideligt leveres til brændstof i det imploderede plasma, der sigter mod tændingen, " siger førsteforfatter Tao Gong.

Brændstoffet til denne metode, som normalt er en blanding af brintisotoperne deuterium og tritium, er lettere at få end uran, og bliver harmløst helium efter fusion. "Dette resultat er et vigtigt skridt mod realiseringen af ​​laserfusionsenergi, såvel som til andre anvendelser af højenergitæthedsfysik, herunder medicinsk behandling, " forklarer seniorforfatter Kazuo Tanaka.