Hafa ítrekað framleitt umframorku með kjarnasamruna Samúel Karl Ólason skrifar 18. desember 2023 14:06 Frá verksmiðju bandaríska fyrirtækisins Commonwealth Fusion Systems, þar sem vonast er eftir því að samrunaofnar framtíðarinnar verði framleiddir í massavís. AP/Steven Senne Ári eftir að bandarískir vísindamenn náðu að framleiða umframorku með kjarnasamruna á tilraunastofu í fyrsta sinn, hefur þeim ítrekað tekist að gera það aftur. Til stendur að fjölga rannsóknarstöðvum í Bandaríkjunum þar sem unnið er að orkuframleiðslu 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. Vísindi Bandaríkin Orkumál Tækni Frakkland Kjarnorka Mest lesið Sprautan sprakk og konan heppin að halda auganu Innlent Lýsa yfir hættustigi vegna yfirvofandi eldgoss Innlent Kóranbrennumaður skotinn til bana í beinni í Svíþjóð Erlent Nítján lík sögð hafa fundist eftir flugslys í Washington Erlent Ekki ljóst hvort skýringar Sjálfstæðismanna haldi vatni Innlent Rússneskir heimsmeistarar meðal farþega vélarinnar Erlent Segir Sjálfstæðismenn hyggja á setuverkfall verði þeim vísað á dyr Innlent Ýtti konu fyrir bíl Innlent Hæstiréttur blandar sér í málið sem setti svip sinn á forsetakosningarnar Innlent Fjórðungur barna enn í bleyju í aðlögun fyrir grunnskóla Erlent Fleiri fréttir Þyrlan í hefðbundnu æfingarflugi Merkel setur ofan í við arftaka sinn vegna stuðnings öfgahægrimanna Taka norsku stjórnina úr sambandi vegna orkumála Búið að ná 28 líkum upp úr ísilögðu vatninu Íhaldsmenn taka höndum saman við öfgamenn í aðdraganda kosninga Rússneskir heimsmeistarar meðal farþega vélarinnar Norska stjórnin gæti sprungið í dag Fjórðungur barna enn í bleyju í aðlögun fyrir grunnskóla Kóranbrennumaður skotinn til bana í beinni í Svíþjóð UNRWA hættir líklega allri starfsemi á Gasa og Vesturbakkanum í dag Nítján lík sögð hafa fundist eftir flugslys í Washington Gruna að DeepSeek byggi á gögnum ChatGPT Tekur formlega völd í Sýrlandi en heitir kosningum Fjórir Norðmenn látnir eftir snjóflóð í Ölpunum Vill senda þrjátíu þúsund innflytjendur til Guantánamo Draga minnisblað til baka eftir mikla óreiðu Fjöldi rúmenskra málaliða gafst upp í Rúanda Tengja hrinu sprenginga í Svíþjóð við glæpasamtök Líf norsku stjórnarinnar hangir á bláþræði vegna fjórða orkupakkans Segir Selenskí ólögmætan og ófæran um að skrifa undir eitt né neitt Alþjóðastofnanir draga saman seglin vegna Trump Býður milljónum starfsmanna að hætta gegn átta mánaða biðlaunum Áttatíu og fimm prósent vilja ekki tilheyra Trump Segir Rússa hafa ætlað að ráða fleiri iðnaðarleiðtoga af dögum Segir Robert frænda sinn athyglissjúkt rándýr Mona Lisa fær sérherbergi Forsætisráðherra Serbíu segir af sér í kjölfar mótmæla Sökuð um að hafa pyntað dóttur sína fyrir fylgjendur og peninga Google breytir nafninu á Mexíkóflóa Segja átta látna af þeim 26 gíslum sem láta á lausa Sjá meira
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.
Vísindi Bandaríkin Orkumál Tækni Frakkland Kjarnorka Mest lesið Sprautan sprakk og konan heppin að halda auganu Innlent Lýsa yfir hættustigi vegna yfirvofandi eldgoss Innlent Kóranbrennumaður skotinn til bana í beinni í Svíþjóð Erlent Nítján lík sögð hafa fundist eftir flugslys í Washington Erlent Ekki ljóst hvort skýringar Sjálfstæðismanna haldi vatni Innlent Rússneskir heimsmeistarar meðal farþega vélarinnar Erlent Segir Sjálfstæðismenn hyggja á setuverkfall verði þeim vísað á dyr Innlent Ýtti konu fyrir bíl Innlent Hæstiréttur blandar sér í málið sem setti svip sinn á forsetakosningarnar Innlent Fjórðungur barna enn í bleyju í aðlögun fyrir grunnskóla Erlent Fleiri fréttir Þyrlan í hefðbundnu æfingarflugi Merkel setur ofan í við arftaka sinn vegna stuðnings öfgahægrimanna Taka norsku stjórnina úr sambandi vegna orkumála Búið að ná 28 líkum upp úr ísilögðu vatninu Íhaldsmenn taka höndum saman við öfgamenn í aðdraganda kosninga Rússneskir heimsmeistarar meðal farþega vélarinnar Norska stjórnin gæti sprungið í dag Fjórðungur barna enn í bleyju í aðlögun fyrir grunnskóla Kóranbrennumaður skotinn til bana í beinni í Svíþjóð UNRWA hættir líklega allri starfsemi á Gasa og Vesturbakkanum í dag Nítján lík sögð hafa fundist eftir flugslys í Washington Gruna að DeepSeek byggi á gögnum ChatGPT Tekur formlega völd í Sýrlandi en heitir kosningum Fjórir Norðmenn látnir eftir snjóflóð í Ölpunum Vill senda þrjátíu þúsund innflytjendur til Guantánamo Draga minnisblað til baka eftir mikla óreiðu Fjöldi rúmenskra málaliða gafst upp í Rúanda Tengja hrinu sprenginga í Svíþjóð við glæpasamtök Líf norsku stjórnarinnar hangir á bláþræði vegna fjórða orkupakkans Segir Selenskí ólögmætan og ófæran um að skrifa undir eitt né neitt Alþjóðastofnanir draga saman seglin vegna Trump Býður milljónum starfsmanna að hætta gegn átta mánaða biðlaunum Áttatíu og fimm prósent vilja ekki tilheyra Trump Segir Rússa hafa ætlað að ráða fleiri iðnaðarleiðtoga af dögum Segir Robert frænda sinn athyglissjúkt rándýr Mona Lisa fær sérherbergi Forsætisráðherra Serbíu segir af sér í kjölfar mótmæla Sökuð um að hafa pyntað dóttur sína fyrir fylgjendur og peninga Google breytir nafninu á Mexíkóflóa Segja átta látna af þeim 26 gíslum sem láta á lausa Sjá meira