Att generera oändlig energi med nollutsläpp genom att bara smälta väteatomer ihop har varit något av en rördröm i årtionden. Nu kan forskare komma att få ett litet steg närmare möjlig fusionskraft, tack vare ett futuristiskt experiment och dussintals plasmakanoner.
Atten av 36 plasmakanoner är på plats på maskinen som kan göra fusionskraften verklighet. Dessa vapen är de viktigaste komponenterna i Los Alamos National Laboratory's Plasma Liner Experiment (PLX), som använder en ny strategi för problemet. PLX, om det fungerar, kommer att kombinera två befintliga metoder för att smälla en-proton väteatomer tillsammans för att bilda två-proton helium atomer. Den processen genererar enorma mängder energi per fläck av bränsle, mycket mer än att dela tunga atomer (klyvning). Förhoppningen är att metoden som pionjärs inom PLX kommer att lära forskare hur man kan skapa den energin tillräckligt effektivt för att vara värdefull för verklig användning.
Löfte om fusion är att den producerar massor av energi. Varje gång två väteatomer smälter samman till helium omvandlas en liten del av deras ämne till en hel massa energi.
Problemet med fusion är att ingen har kommit fram till hur man genererar den energin på ett användbart sätt.
Principerna är tillräckligt enkla, men genomförandet är utmaningen. Just nu finns det massor av vätefusionsbomber i världen som kan släppa all sin energi på ett snabbt och förstöra sig själva (och allt annat runt mil). Det enstaka barnet lyckas till och med bygga en liten, ineffektiv fusionsreaktor i deras lekrum. Men befintliga fusionsreaktorer suger upp mer energi än de skapar. Ingen har ännu lyckats skapa en kontrollerad, långvarig fusionsreaktion som spyrar ut mer energi än som förbrukas av maskinen som skapar och innehåller reaktionen.
Den första av de två metoder som PLX kombinerar kallas magnetisk inneslutning. Det här är vad som används i fusionsreaktorer som kallas tokamaks, som använder kraftfulla magneter för att avbryta den överhettade, ultradensa plasma av smältande atomer i maskinen så att den fortsätter att smälta och inte fly. Den största av dessa är ITER, en 25 000 ton (23 000 ton) maskin i Frankrike. Men det projektet har ställts inför förseningar och kostnadsöverskridanden, och till och med optimistiska prognoser tyder på att det inte kommer att vara slutförr på 2050-talet, som BBC rapporterade 2017.
Den andra metoden kallas tröghetsinneslutning. Lawrence Livermore National Laboratory, en annan avdelning för energianläggning, har en maskin som kallas National Ignition Facility (NIF) som tar denna väg till fusion. NIF är i princip ett mycket stort system för att avfyra superkraftiga lasrar på små bränsleceller som innehåller väte. När lasrarna träffar bränslet värms vätet upp och fångas in i bränslecellen, säkrar. NIF är i drift, men den genererar inte mer energi än den använder.
PLX, enligt ett uttalande från American Physical Society (APS), är lite annorlunda än någon av dessa två. Den använder magneter för att innehålla dess väte, som en tokamak. Men att väte bringas till fusionstemperaturer och -tryck av heta plasmastrålar som skjutas ut ur de vapen som är uppbyggda runt enhetens sfäriska kammare och använder vapnen istället för lasrar som de som används vid NIF.
Fysikerna som leder PLX-projektet har gjort några tidiga experiment med de 18 redan installerade kanonerna, enligt APS. Dessa experiment har erbjudit forskare tidiga uppgifter om hur plasmastrålarna beter sig när de kolliderar inuti maskinen, och forskare presenterade dessa data igår (21 oktober) vid årsmötet i APS-avdelningen för plasmafysik i Fort Lauderdale, Florida. Dessa data är viktiga, säger forskarna, eftersom det finns motstridiga teoretiska modeller för exakt hur plasma beter sig när det kolliderar i dessa slags kollisioner.
Los Alamos sa att teamet hoppas kunna installera de återstående 18 kanonerna i början av 2020 och genomföra experiment med det fulla 36-plasmapistolbatteriet i slutet av det året.
