Kärnfusionsgenombrottet i sammanhang

Förra månaden National Ignition Facility vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i Kalifornien meddelade ett betydande genombrott inom kärnfusionsforskningen. Sedan dess har ett antal personer frågat mig vad detta genombrott egentligen betyder.

Låt oss först diskutera några grunder för kärnfusion. Dagens kärnkraftverk är baserade på kärnklyvning, vilket är uppdelningen av en tung isotop som uran-235 i två mindre isotoper. (Isotoper är bara olika former av ett element).

Enkelt uttryckt är kärnklyvning som att skjuta en liten kula i mitten av isotopen, vilket gör att den blir instabil och splittras. När den delar sig frigör den en enorm mängd energi (massa och energi hänger samman med Einsteins berömda ekvation E = Mc²). Den energin kan sedan omvandlas till el.

En av de främsta invändningarna mot kärnklyvning är dock att biprodukterna från klyvning är mycket radioaktiva, och många av dem är långlivade. De utgör med andra ord en fara för liv om de inte hanteras på rätt sätt. Dessa radioaktiva biprodukter är anledningen till att vissa är motståndare till kärnkraft.

Kärnfusion, som är källan till kraften för stjärnor som vår sol, är annorlunda. Med fusion tvingar du ihop mindre isotoper för att bilda större isotoper. Vanligtvis innebär detta att man kombinerar isotoper av väte - det minsta elementet - för att bilda helium. Denna reaktion frigör ännu mer energi än fissionsreaktionen, men ännu viktigare producerar den inte några långvariga radioaktiva biprodukter. Det är därför kärnfusion ofta kallas den "heliga gralen" för energiproduktion.

Så vad är problemet? Dessa små väteisotoper är mycket motståndskraftiga mot sammansmältning. Det krävs ett enormt tryck och höga temperaturer (som finns i solen) för att tvinga dem att smälta samman. Det är väldigt annorlunda än kärnklyvning, som sker relativt lätt. Således, även om fusion kan uppnås i kärnvapen, har forskare ägnat decennier åt att försöka skapa en kontrollerad fusionsreaktion som skulle kunna användas för energiproduktion.

Under åren har många "genombrott" tillkännagivits. Den som tillkännagavs förra månaden var att forskare för första gången fick ut mer energi av fusionsprocessen än de behövde lägga in. Tidigare ansträngningar som hade uppnått fusion krävde mer energiinsatser än fusionsreaktionen producerade.

Så detta markerar ett betydande genombrott. Men hur nära är vi att utveckla kommersiella fusionsreaktorer?

Här är en analogi som jag har använt för att sätta det i ett sammanhang. Det var många milstolpar på vägen mot kommersiella flygresor. Bröderna Wright flög historiens första framgångsrika motorflyg i december 1903. Det skulle dröja ytterligare 16 år innan den första transatlantiska flygningen. Men det första allmänt framgångsrika kommersiella flygplanet, Boeing 707, skulle inte introduceras förrän 1958.

Det långvariga skämtet har alltid varit att kommersiell kärnfusion är 30 år bort. I verkligheten betyder det helt enkelt att vi fortfarande inte riktigt kan se hela vägen dit. Det senaste genombrottet är verkligen en milstolpe på vägen mot kommersiell kärnfusion. Men vi kan fortfarande vara 30 år ifrån att se kommersiellt förverkligande av kärnfusion.