Kann die Welt mit Energie aus Schmelzatomen versorgt werden?

Das amerikanische Außenministerium hat den Erfolg eines großen Erfolgs in der atomaren Schmelztechnik angekündigt. Wissenschaftler der Nationalen Zündanlage (NIF), die Laserstrahlungsatome in Kalifornien Labor, haben Lawrence National Laboratory mit Hilfe der Atomschmelzung Energie im Labor produziert.

“Dies ist ein wichtiger Erfolg für Forscher und Mitarbeiter der Nationalen Ignition Facility, die ihre Karriere dem Schmelzen von Atomen gewidmet haben, und dieser Erfolg wird sicherlich weitere Erkenntnisse folgen, ” sagte US-Energieministerin Jennifer M. Granholm. “Einfach ausgedrückt, das ist eines der beeindruckendsten wissenschaftlichen Errungenschaften des 21. Jahrhunderts. ”

Jahrzehnte der Wissenschaftler haben mehr Energie auf experimentelle Atomsmelter verbracht, als sie neue Energie aus dem gesamten Prozess im Allgemeinen gewonnen haben. Diese Verluste haben nicht die Vereinheitlichung von Atomen, sondern die Weitergabe von Atomen zu einem Standardprozess für die Erzeugung unbegrenzter und harmloser Energie für die Umwelt geführt, obwohl dieser Prozess mit Gesundheits- und Sicherheitsrisiken verbunden ist.

Am 5. Dezember 2022 entwickelten NIF-Wissenschaftler erstmals in der Geschichte das Experiment, das kontrolliert wird, durch das das Schmelzen von Atomen mehr Energie gewonnen wird, als es dort verbracht wird. So haben große - waagerechte Energie - Forscher der Generation einen wichtigen Schritt zur Erreichung ihres Ziels gemacht.

Wer im Atomenergiesektor arbeitet, weiß sicher: Die Produktion eines Atomschmelzstroms ist 30 Jahre entfernt und das war für Forscher vor und heute wert. Trotz der Komplexität dieser Technologie sind diejenigen, die mit ihm arbeiten, sehr überzeugt, dass der Aufwand es wert ist.

Aber warum? Eliminierende Atome haben ein größeres Energiepotential als alle anderen bekannten Energiequellen. Es kann vier Millionen Mal so viel Energie erzeugen wie die Energie, die durch chemische Reaktionen wie Brennkohle, Öl oder Gas erzeugt wird, und viermal so Energie, die durch den Austausch von Atomen erzeugt wird, der Prozess, der derzeit in allen Atomanlagen der Welt verwendet wird.

Der Atomkollapse, der Ende des 20. Jahrhunderts entdeckt wurde, wird von vielen politischen Entscheidungsträgern besonders in Europa als Energie der Zukunft gesehen.

Aber ist das Atomschmelzen wirklich eine grüne “ ” Alternative zu unseren aktuellen Methoden und wie weit haben wir mit dieser Methode für Strom gehen können?

Wie “Feuerholz brennen”

Um auf diese Frage zurück zu kommen, bietet der internationale Thermokraftstoffreaktor I TER, ein großes Projekt von 35 Ländern, Möglichkeiten für einen Besuch.

ITER liegt mehrere Stunden vor der Südküste Frankreichs in der Mitte einer idyllischen Landschaft. Das Projektgebiet ist voller Metallhallen, Workshops und Ausrüstung. Forscher, Techniker und Techniker zirkulieren in diesem Bereich mit Schutzhelmen, Gummistiefeln und Neon-Farbwesten.

Inmitten dieser Industrielandschaft, Pietro Barbashi, sagt der ITER-Generaldirektor, dass die Zukunft des Energieschmelzens von Atomen sehr hoffnungsvoll ist. Er vergleicht die Energieerzeugung mit atomaren Schmelzen und Brennholz. Das Feuer, das Holz wärmt, beginnt mit einer chemischen Reaktion. Diese Reaktion reicht aus, um den Rest des Holzes zu verbrennen. ”  

Energiegewinne aus Atomschmelzen  

Die Atome bestehen aus einem Kern (Proton und Neutronen) und Elektronen. Während des Schmelzens von Atomen schmelzen zwei Atome und erzeugen durch die Wirkung ihres Kerns ein Atom. Hohe Energie wird durch Schmelzen erzeugt, und Wissenschaftler wollen diese Energie in Strom verwandeln. Diese Energie wird ein Tag unsere Häuser beleuchten.

Aus technischer Sicht nutzen wir bereits Energie aus den fliegenden Neutronen von Atomkraftwerken. Warum bleiben wir nicht nur hier und fragen Sie mehr?  

Melting im Gesicht von Breakup 

Im Gegensatz zum Schmelzen von Atomen schmelzen die Spaltung nicht zwei Lichtatome miteinander, sondern ein Schweratom ist in zwei oder mehr Atome unterteilt. Alle Atomanlagen der Welt verwenden Austauschreaktoren, um Strom zu erzeugen.

Frankreich, in dem ich TER befindet, produziert 70 Prozent seiner Energie aus der Spaltung der Atome. In den meisten Teilen der Welt sind Atome keine befriedigende Energiequelle, da die Öffentlichkeit Angst vor schädlichen Strahlungen hat, Angst vor Vorfällen wie Tschernobylkatastrophe, Fukushima Atomschmelzen und teilweise Atomschmelzen in der amerikanischen Atomanlage,”Thre Mile Island (4)x1>.

Der Hauptunterschied zwischen der Trennung von Atomen und deren Vereinigung liegt in der während der beiden Prozesse produzierten radioaktiven Brennstoffe, erklärt Akko Maas, ein ITER-Mitarbeiter. Er ist Teil des Teams seit der ITEL-Forschung.

“Während der Atomteilung wie der verwendete Uran und der reproduzierte Platini sind radioaktive. Auch wenn Energie extrahiert wird, bleibt radioaktives Material. Von den ersten beiden Materialien, die als die effektivste für die Energie, die durch das Schmelzen von Atomen erzeugt wird, gesehen werden, ist Deuterium nicht radioaktiver, und das Tritium ist. Allerdings ist die Strahlung relativ schwach und kurz - gelebt.

Wenn die Materialien richtig ausgewählt werden, kann die Radioaktivität, die durch das Schmelzen von Atomen erzeugt wird, auch wenn sie zur industriellen Produktion wird, auf 100 bis 200 Jahre begrenzt werden, was viel weniger als 40tausend Jahre ist, die wir beim Austausch von Atomen beobachten, ” sagt Maas.  

Verwenden Sie “gebra” 

Die Atomic-Energie-Anhänger behaupten nicht nur, dass diese Energie sehr effizient ist, sondern auch, dass sie unsere Menge von fossilen Brennstoffen reduziert. Atomenergie selbst wird als eine andere Möglichkeit gesehen, Energie zu produzieren, neben dem fossilen Brennstoff produziert, weil es in seiner Produktion keine Kohlenstoffdiocsod produziert, sondern als sekundäres Heliumprodukt produziert wird, ein nichttoxisches Gas, das keine Reaktionen verursacht.

Darüber hinaus ist Deuterium in großen Mengen in Meeresgewässern, und Forscher verlangen, dass sie das Tritium im Land mit Hilfe von Lithium produzieren.

Die Ressourcen erneuerbarer Energien wie Solarenergie und Windenergie können nicht den Energiebedarf der Welt decken. Atomic decay, wenn erfolgreich, kann mehr Energie erzeugen als nötig. Es klingt schön, aber es war bisher ein unmöglicher Traum. Um das Atomschmelzen Wirklichkeit werden zu können, müssen technologische Fortschritte in der Plasmaphysik erreicht werden. Es ist technisch schwierig, eine Atomschmelze zu erreichen, nachhaltig und stabil zu sein, ” sagt Barbashi.

Die Strahlen der Sonne und die Wärme, die wir auf der Erde fühlen, sind das Ergebnis einer atomaren Schmelzreaktion. Dieser Prozess entwickelt sich im Kern der Sonne unter hohen Temperaturen und intensiven Druck. Die Herausforderung besteht darin, diese Prozesse zu reproduzieren, die im Herzen der Sonne entstehen, aber ohne den Druck, der durch die Kraft der Sonne erzeugt wird.

Um Atomschmelzen auf Erden zu erreichen, muss Gas bei sehr hohen Temperaturen von 150 Millionen Grad Fahrenheit [150 Millionen ° C] erhitzt werden, was die Temperatur des Kerns der Sonne zehnfach beträgt. Wenn dieser Punkt erreicht, wird Gas in Plasma umgewandelt, was eine Million Mal einfacher ist als die Luft, die wir atmen.

Atom-Smelter-Forscher haben herausgefunden, dass die Plasmaproduktion durch die Wärme einer Deuterium-Mischung und Tritium die einfachste Möglichkeit ist, eine Umgebung zu schaffen, in der Atomschmelze entwickelt und Energie erzeugt werden kann.

Die Flüssigkeit, die von ITER für Atomschmelzversuche verwendet wird, wird in einer Anlage namens Tomonmac gehalten, die von einem starken Magnetfeld eingeschränkt wird. Unter diesen extremen Bedingungen stürzt Plasmapartikel schnell in die Heizung. Aber paradoxerweise, wenn die Temperaturen steigen, sinkt das Ausmaß der Auswirkungen, zusammen mit ihm die Wärmewirkung. Es ist also das Plasma, dass nach einem bestimmten Moment stirbt,” sagt Barbashi.

Wenn wir mit dem Feuerholz zurück zur Analogie gehen: Es ist so, wenn das Feuer nicht bekannt war, es konstant zu halten “plasm burning”. Dies ist die größte Herausforderung für die Experimente von Atomen weltweit.  

Was ist ein Fluch für jemanden anderes kann ein Segen für jemanden anderes sein. “Das Terminal” des Plasmas, wenn die Bedingungen ungünstig sind, bedeutet auch, dass die Reaktion stoppt, wenn es einen Mangel an Stabilität gibt. Dies macht das Schmelzen von Atomen sicherer als das Teilen von Atomen, sagen Experten.

Ein Atomschmelz wie Fukushima ist unmöglich, sagt Gilles Perrier, Direktor der Sicherheits- und Qualitätsbranche in ITER. In einem Trennreaktor haben wir einen radioaktiven Kern, der abkühlen sollte, wenn der Reaktor ausgeht.

“Während der Trennung von Atomrisiken für Vorfälle sind viel größer. Während des Atomschmelzes sind sie sehr klein,” sagt Perrier. Seine Meinung nach besteht die Sicherheit einer Atomschmelzanlage aus drei Teilen: Plasma, Strahlungsreduktion und Vermeidung von Tritium-Kontamination. Plasma wird in einem Vakuumbehälter gehalten. “Auch im schlimmsten Fall, wenn Plasma draußen erscheint, verbreiten die Folgen nicht mehr als zum Ort, an dem es passiert ist, ” sagt.

Von Experiment bis Elektrizität 

Atomschmelzforscher haben bisher die maximale Energieleistung von 54 Megajuli in fünf Sekunden produziert. Dies entspricht dem aktuellen Moment, der für zwei Monate eine Lampe hält. Die Herausforderung für Forscher ist jetzt, wie man Strom in großen Mengen produziert.

Barbashi sagt, dass man von einem Atom-Smelting-Experiment zum Kraftwerksreaktor bewegt sich wie vom Brennholz zum Kohlekraftwerk. Obwohl die Herausforderung groß ist, ist er optimistisch, dass der experimentelle Reaktor des ITER bis Ende des Jahrzehnts in Betrieb genommen wird und in den nächsten 30 Jahren zu einer Demonstrationsanlage beitragen wird.

Schließlich braucht Atome Schmelztechnologie Zeit, aber nach einigen Wissenschaftlern haben wir keine Zeit. Die Energie des Atomschmelzes kann diese Winterenergiekrise nicht lösen, und sie wird nicht dazu beitragen, die Kohlendioxidemissionen in der nahen Zukunft zu senken.

In seinem Buch “ (Die Geschichte des Atomschmelzes) Kernwissenschaftler LJ Reinders sagt, die Energie des Atomschmelzes wird spät ankommen, um unsere akuten Klimaprobleme zu lösen. Barbashi hingegen fühlt sich daran, dass Investitionen in das Schmelzen von Atomen getätigt werden, nicht um die heutigen Energiebedürfnisse zu decken, sondern um die der zweiten Hälfte unseres Jahrhunderts. / DW