First Light sagt, dass es den Durchbruch bei der Kernfusion erreicht hat • The Register

Das britische Unternehmen First Light Fusion behauptet, es habe die Kernfusion mit einem Ansatz erreicht, der billigen, sauberen Strom liefern könnte.

Anstatt sich auf teure Laser, komplizierte optische Ausrüstung und Magnetfelder zu verlassen, wie es bei einigen Fusionsreaktorkonstruktionen der Fall ist, schießt die Ausrüstung von First Light stattdessen ein Wolframprojektil aus einer gasbetriebenen Kanone auf ein Ziel, das in eine Kammer geworfen wird.

Uns wurde gesagt, dass dieses Hochgeschwindigkeitsprojektil in einem voll funktionsfähigen Reaktor das sich bewegende Ziel treffen wird, das eine kleine Deuterium-Brennstoffkapsel enthält, die beim Aufprall implodiert. Diese schnelle Implosion lässt die Atome des Brennstoffs verschmelzen, wodurch ein Energieimpuls freigesetzt wird.

Diese Fusionsenergie kann von Lithium absorbiert werden, das durch die Kammer fließt, die einen Wärmeaustausch durchläuft, um Wasser zu Dampf zu kochen, der eine Turbine dreht, um einen Generator anzutreiben, der Strom erzeugt. Das Projektil würde alle 30 Sekunden abgefeuert.

Sie können sich unten eine Visualisierung dieses vorgeschlagenen Reaktordesigns ansehen.

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Das Ziel ist es, möglichst leicht verfügbare Komponenten zu verwenden, um das System einfach zu halten. Um es klar zu sagen, dieser stromerzeugende Reaktor befindet sich so ziemlich im Blueprint-Stadium. First Light sagt, dass es der britischen Atomenergiebehörde alle seine Funktionsweisen und Modellierungen gezeigt und dem Wachhund der Regierung einen erfolgreichen Fusionsschuss demonstriert hat. Uns wurde gesagt, dass die Regulierungsbehörde durch die emittierten Neutronen Beweise dafür gesehen hat, dass während des Tests eine Fusion erreicht wurde.

In diesem Testschuss erreichte das Projektil 6,5 km/s (14.540 mph), bevor es das Ziel traf, wurde uns gesagt.

Diese Technologie ist experimentell. Der Durchbruch besteht darin, dass dieses Design laut First Light einfacher und „billiger als herkömmliche Fusionsansätze“ ist. Das Unternehmen plant als nächstes zu demonstrieren, dass sein System in der Lage ist, mehr Energie zu emittieren, als hineingesteckt wird, was zeigen wird, dass sein Ansatz für die Massenstromerzeugung geeignet ist.

„Bei unserem Fusionsansatz dreht sich alles um Einfachheit“, sagte Nick Hawker, Mitbegründer und CEO von First Light, diese Woche in einer Erklärung. „Um es einfach zu sagen, glauben wir, dass die Projektilfusion der schnellste Weg zu einer wirtschaftlich rentablen Stromerzeugung aus der Fusion ist.“

First Light wurde 2011 gegründet und ist aus der University of Oxford hervorgegangen und konzentriert sich auf die Projektilfusion, eine Idee, die vor Jahrzehnten von Physikern vorgeschlagen wurde. Es wurde zunächst nicht für eine praktikable Technik gehalten, da Projektile mit unglaublich hohen Geschwindigkeiten angetrieben werden mussten, die schwierig und teuer zu erreichen waren. Das neuartige Design des Treibstoffziels von First Light könnte es jedoch ermöglichen, beträchtliche Mengen an Fusionsenergie zu erzeugen, ohne das Projektil auf völlig lächerliche Geschwindigkeiten zu beschleunigen.

Alles über Fokus

Die geheime Zutat liegt in der komplexen Geometrie des Ziels, erklärte Hawker Das Registerdas die Stoßwelle des Aufpralls fokussiert, um die Brennstoffkapsel zum Kollabieren zu bringen und den extremen Druck zu erzeugen, der erforderlich ist, um die Kernfusion zu erreichen und Energie freizusetzen.

Die Deuterium-Deuterium-Fusionsreaktion kann ein stabiles Heliumisotop und ein Neutron oder Tritium und ein Proton erzeugen. Tritium entsteht auch aus dem Lithium, wenn es mit Neutronen beschossen wird. Das Tritium kann in einer nachfolgenden Deuterium-Tritium-Fusionsreaktion verbraucht werden, die ein weiteres Neutron und ein Heliumisotop emittiert. Bei jeder Fusion wird Energie freigesetzt.

Anders als der Brennstoff Deuterium ist Tritium radioaktiv – es ist ein Betastrahler – und ein Nebenprodukt, das First Light auf einem Minimum halten möchte, aber genug davon produziert, um die Fusionsreaktion in der Kammer zu unterstützen.

“Eine der größten technischen Herausforderungen besteht darin, genügend Tritium zu produzieren, damit die Reaktion autark ist”, sagte Hawker. „Tritium ist radioaktiv und hat eine Halbwertszeit von über 12 Jahren. Es ist das größte Sicherheitsrisiko, und wir müssen die Werte auf bis zu 100 Gramm minimieren.“

In seinem Experiment sagte First Light, es sei in der Lage, 50 Neutronen zu produzieren. Hawker sagte, die freigesetzte Energiemenge sei „sehr gering“, und das Unternehmen arbeite daran, die Anzahl der Neutronen in seinem nächsten großen Durchlauf um das 1.000-fache zu erhöhen.

Bevor die Technologie zur Stromversorgung von Haushalten eingesetzt werden kann, muss die Ausrüstung von First Light eine Fusionsreaktion erreichen, die in der Lage ist, eine Trillion (1018) Neutronen; Zu diesem Zeitpunkt könnte eine einzige Projektilzielkollision anscheinend genug Energie freisetzen, um ein durchschnittliches britisches Haus mehr als zwei Jahre lang mit Strom zu versorgen.

Ohne den Einsatz teurer Laser und Magnete ist First Light der Ansicht, dass seine Technologie in Bezug auf die Kosten mit erneuerbaren Energien vergleichbar sein wird und unter 50 US-Dollar pro Megawattstunde liegen könnte.

Bis es so weit ist, wird es noch dauern. First Light arbeitet am Bau einer Pilotanlage, um seine Technologie in diesem Jahrzehnt zu erweitern. Es hofft, dass die eigentlichen Produktionsanlagen in den 2030er Jahren in Betrieb gehen und jeweils 150 Megawatt Strom produzieren können, zu Kosten von weniger als 1 Milliarde US-Dollar pro Anlage.

“Mit diesem Ergebnis haben wir unsere neue Methode für Trägheitsfusionsarbeiten bewiesen und, was noch wichtiger ist, wir haben unseren Designprozess bewiesen”, fügte Hawker hinzu.

„Das Design, mit dem dieses Ergebnis erzielt wurde, ist bereits seit Monaten veraltet. Sobald wir mit einer Idee das Maximum erreicht haben, erfinden wir die nächste, und diese unglaubliche Entdeckungsreise ist das Spannende.“ ®

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