Hafa í­trekað fram­leitt umframorku með kjarna­sam­runa

Í minnst þremur af sex tilraunum á undanförnu ári hefur vísindamönnum Kvikunarstöðvar Bandaríkjanna (NIF) við Lawrence Livermore-rannsóknarstöðina í Kaliforníu, tekist að framleiða umframorku með kjarnasamruna.

Umframorka er í þessu samhengi sú orka sem framleidd er, umfram þá orku sem þurfti til að koma kjarnasamrunanum af stað.

John Kerry, sérstakur umhverfiserindreki Bandaríkjanna, lýsti því yfir fyrr í mánuðinum að Bandaríkjamenn myndu vinna með öðrum ríkjum að þróun kjarnasamrunatækni. Kjarnasamruni sem raunveruleg lausn við veðurfarsbreytingum og mengun væri að verða raunverulegur möguleiki.

Kjarnasamruni á sér stað í sólinni og öðrum stjörnum alheimsins en vísindamenn hafa lengi reynt að þróa aðferðir til að framleiða kjarnasamruna á jörðinni og nýta hann til orkuframleiðslu. Með því beisla mátt sólarinnar með þessum hætti væri hægt að framleiða nánast óþrjótandi hreina orku, sem skildi engan úrgang eftir sig og væri kolefnisfrítt. Þar að auki er engin hætta á að kjarnasamrunaorkuver bræði úr sér eða valdi stórum sprengingum.

Vísindamenn Kvikunarstöðvarinnar kveikja kjarnasamruna með því að beina fjölda leysigeisla að hylki með tví- og þrívetni (e. deuterium og tritium). Við það þéttist efnið gríðarlega og verður hundrað sinnum eðlisþéttara en blý og hitnar upp í 100 milljón gráður á Celsíus.

Hér að neðan má sjá myndband frá Kvikunarstöðinni þar sem farið er yfir starfsemina og vísindin sem eiga sér stað þar.

Ár frá miklum áfanga

Því var lýst yfir þann 13. desember í fyrra að kjarnasamruni hefði verið notaður til að framleiða meiri orku en þurfti til að koma honum af stað. Það var í fyrsta sinn frá því rannsóknir á kjarnasamruna hófust á sjötta áratug síðustu aldar sem þessi áfangi náðist.

Samruninn hjá NIF er bæði heitari og myndar meiri þrýsting en það ferli sem á sér stað í sólinni. Í sólinni og öðrum stjörnum er það þyngdarkraftur sem keyrir ferlið áfram. Þar er frumeindum þrýst saman við gríðarlega mikinn hita en flest frumefni í alheiminum sem eru þyngri en vetni og helín mynduðust í kjarna stjarna.

„Í einföldu máli þá er þetta eitt mikilvægasta afrek 21. aldarinnar á sviði vísinda,“ sagði Jennifer Granholm, orkumálaráðherra Bandaríkjanna, á blaðamannafundi. Tekið var fram á fundinum að líklega myndi taka langan tíma að ná þeim áfanga að byggja orkuver fyrir almenning þar sem notast er við kjarnasamruna en um gífurlega mikilvægt skref væri að ræða.

Í grein sem birt var á vef Nature um helgina kemur fram að NIF hafi ekki verið stofnað sem orkuver, heldur hafi markmið tilraunastofunnar verið að kanna ferlið sem á sér stað þegar kjarnorkuvopn springa. Starf stofnunarinnar hefur verið notað til að bæta virkni kjarnorkuvopna.

Vísindamennirnir hafa þó náð miklum árangri á sviði kjarnasamruna til orkuframleiðslu. Þrjár af sex tilraunum á undanförnu ári skiluðu góðum árangri og er talið að tvær til viðbótar hafi framleitt umframorku en þó óverulega.

Met var sett þann 30. júlí í sumar þegar kjarnasamruni hjá NIF framleiddi 3,88 megajúl, sem var 89 prósentum meira en þurfti til að koma kjarnasamrunanum af stað. Það var meiri orka en framleidd var í desember í fyrra, sem var 54 prósentum meira en orkan sem sett var í kjarnasamrunann.

Í grein Nature segir að það umframorkuframleiðsla hafi svo tvisvar sinnum heppnast í október. Í tveimur öðrum tilraunum er talið líklegt að umframorka hafi verið framleidd en það hefur ekki verið staðfest.

Nature segir að til standi að fjölga rannsóknarstöðvum Í Bandaríkjunum sem eiga að rannsaka kjarnasamruna til orkuframleiðslu. Eitt af helstu verkefnum þessarar vinnu er að hann skilvirkari leysigeisla, svo hægt sé að koma kjarnasamruna af stað með minni tilkostnaði.

Stærsti samrunaofninn smíðaður í Frakklandi 

Verið er að smíða stærsta kjarnasamrunaver heimsins í Frakklandi þar sem markmiðið er að þróa möguleg orkuver framtíðarinnar. Samrunaofninn verður um 23 þúsund tonn að þyngd en einn rafsegull hans af þremur er sagður geta lyft heilu flugmóðurskipi.

35 þjóðir heims koma að verkefninu, sem ber heitið ITER, og hafa þúsundir vísindamanna og verkfræðinga unnið við það. Gífurlega mikla orku mun þurfa til að koma kjarnasamruna af stað í ofni Iter og sömuleiðis til að halda plasmanum, eða „sólinni“, sem verður til við samrunann í loftinu.

Ofninn er hannaður til að þola um 150 milljón gráðu hita.

Iter-verkefnið hefur farið langt fram úr kostnaðaráætlunum en verið er að smíða aðra samrunaofna, þó enga af þessari stærð, víða um heim.