Fusion '101' – Varför är det viktigt för klimatförändringar och väderballonger?

Vissa saker inom vetenskapen är bara coola. Andra är coola och potentiellt livsförändrande. Den här veckan meddelade det amerikanska energidepartementet att ett av dess labb, Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), uppnådde något som kallas fusionständning. Låt oss bryta ner vad det betyder och varför det är viktigt för klimatförändringarna.

Institutionen för energi pressmeddelande sa: "Den 5 december genomförde ett team vid LLNL:s National Ignition Facility (NIF) det första kontrollerade fusionsexperimentet i historien för att nå denna milstolpe, även känd som vetenskaplig energi breakeven, vilket innebär att den producerade mer energi från fusion än laserenergin som användes för att kör den." Fusion är samma process genom vilken solen producerar energi. I decennier har forskare försökt reproducera mekanismen i laboratorier, men det har varit svårfångat. Dr. Arati Prabhakar, presidentens chefsrådgivare för vetenskap och teknik och direktör för Vita husets kontor för vetenskap och teknikpolitik, konstaterade: "Vi har haft en teoretisk förståelse av fusion i över ett sekel, men resan från att veta till att göra kan vara lång och mödosam. Dagens milstolpe visar vad vi kan göra med uthållighet.”

Så varför spelar detta någon roll för klimatförändringarna? Fusion sker när två lättare kärnor, (i detta fall väte) kombineras för att producera en enda tyngre kärna (som helium). Under den processen frigörs en betydande mängd ren energi. Pressmeddelandet från Department of Energy fortsatte med att säga: "Denna historiska, första prestation i sitt slag kommer att ge oöverträffad förmåga att stödja NNSA:s Stockpile Stewardship Program och kommer att ge ovärderliga insikter om utsikterna för ren fusionsenergi, vilket skulle vara ett spel -växling för ansträngningar för att uppnå president Bidens mål om en koldioxidfri ekonomi."

Detta tillkännagivande är en spelomvandlare för vetenskaps-, teknik- och ingenjörssamhällen. Det är dock viktigt att kalibrera förväntningarna. Vi är sannolikt fortfarande år till årtionden från att efterlikna solens kraft på skalor som är tillräckligt stora för att ge nuvarande energibehov. Detta experiment producerade tillräckligt med nettovunnen energi för att koka ett par liter vatten, men det är inte den spännande punkten. Poängen är att mer energi producerades som output än som levererades som input. Tänk på att det första flygplanet inte var ett Boeing Dreamliner och de första mobiltelefonerna krävde ett litet träningspass för att lyfta.

Det är dock väldigt lockande och hoppfullt att föreställa sig en energiekonomi som är fri från utsläpp, luftföroreningar eller radioaktivt avfall. Bränsletillförseln för fusion är väte. Väte är mycket rikligt. När du läser detta kanske du undrar hur fusion skiljer sig från fission i kärnkraftverk. De Internationella atomenergiorganets webbplats säger: "Klyvning delar ett tungt grundämne (med ett högt atommassatal) i fragment; medan fusion förenar två lätta element (med ett lågt atommassatal) och bildar ett tyngre element." Båda processerna frigör energi, men fusion producerar inte radioaktivt avfall. Den producerar inert helium (som för övrigt kan användas i väderballonger). Fusion producerar inte heller kedjereaktioner som är kännetecken för kärnkraftsolyckor och är inte heller riktigt lönsam för vapenproduktion heller.

Kanske ser du nu varför forskare är snurriga.