Historisk gjennombrudd i fusjonsforskning

[Enceladus]

Dagsnytt 18 om saken. I studio har de Ole Christen Reistad avdelingsleder ved Institutt for energiteknikk og Audun Theodorsen førsteamanuensis ved institutt for fysikk og teknologi ved UiT:

https://tv.nrk.no/serie/dagsnytt-atten-tv/202212/NNFA56121322/avspiller

 

Ars Technica artikkel:

https://arstechnica.com/science/2022/12/what-enabled-the-big-boost-in-fusion-energy-announced-this-week/

Quote

But many speakers emphasized that the facility was built with once-state-of-the-art technology that's now over 30 years old. And, given its purpose of testing conditions for nuclear weapons, keeping power use low wasn't one of the design goals. "The laser wasn't designed to be efficient," said Herrmann, "the laser was designed to give us as much juice as possible to make these incredible conditions happen in the laboratory."

Tammy Ma leads the DOE's Inertial Fusion Energy Institutional Initiative, which is designed to explore its possible use for electricity generation. She estimated that simply switching to current laser technology would immediately knock 20 percent off the energy use. She also mentioned that these lasers could fire far more regularly than the existing hardware at the National Ignition Facility.

Så jevnt over virker de fleste ekspertene å være veldig positive her, muligheter har åpnet seg opp, men mye arbeid gjenstår til kommersiell bruk av fusjon.

Quote

So, while laser-driven fusion may have reached major energy milestones, there's a huge list of unsolved problems that stand between it and commercialization. By contrast, magnetic confinement in tokamaks, an alternative approach, is thought to mostly face issues of scale and magnetic field strength and to be much closer to commercialization, accordingly.

Blir spennende å følge utviklingen videre  

[Ratleto]

Det er lenge til dette blir "allemannseie" enda, men nå har man i alle fall funnet den "rette veien", og kan jobbe videre med det.

Dette er veldig gode nyheter for menneskeheten generelt, da mye, billig, ren og stabil energi vil bli lett tilgjengelig, og da blir det mindre krangel/krig om ressurser osv.

[SeaLion]

Det er fortsatt laaaangt frem. De fleste av oss vil neppe oppleve kommersielle fusjonskraftverk i vår levetid. Det er to lovende teknologier, brennpunktet for flere lasere, som i det publiserte forsøket i USA, og tokamak-prinsippet der gloheit plasma holdes fanget i en magnetring.

I Sør-Frankrike bygges det et nedskalert internasjonalt forskningskraftverk av tokamak-typen. Dette skal være ferdigbygd til testing om noen få år, men energien vil bli svidd av på området og vil altså ikke bli levert ut på strømnettet. Et fullskalakraftverk kan bli bygd rundt 2050.

Se iter.org for mer om det siste.

[nebrewfoz]

17 hours ago, knipsolini said:

Spennende! Aner ikke hvor mange år eller tiår vi er fra å dra nytte av dette, men det verden virkelig trenger er en energirevolusjon. 

Operative fusjonskraftverk er 40 år unna. Sånn har det vært siden 50-tallet.

[bo1e]

Sitat

NIF reports that it has achieved "ignition" — that is, it has achieved slightly more fusion energy output than laser energy input. However, to produce commercial fusion power, NIF would need to increase the fusion output of each experiment by at least 100,000%. The technological hurdles are absolutely enormous. According to multiple sources on NIF’s website, the input energy to the laser system is somewhere between 384 and 400 MJ. Consuming 400 MJ and producing 3.15 MJ is a net energy loss greater than 99%.

https://bigthink.com/the-future/fusion-power-nif-hype-lose-energy/

[Mr.M]

bo1e skrev (30 minutter siden):

Sitat

According to multiple sources on NIF’s website, the input energy to the laser system is somewhere between 384 and 400 MJ. Consuming 400 MJ and producing 3.15 MJ is a net energy loss greater than 99%.

 

jeg trodde det var motsatt, -at input energy var mindre enn output? Var jo det de hadde lykkes med og sensasjonen ved det hele?

[Red Frostraven]

Ratleto skrev (16 timer siden):

Det er lenge til dette blir "allemannseie" enda, men nå har man i alle fall funnet den "rette veien", og kan jobbe videre med det.

Dette er veldig gode nyheter for menneskeheten generelt, da mye, billig, ren og stabil energi vil bli lett tilgjengelig, og da blir det mindre krangel/krig om ressurser osv.

Svært mange mennesker bryr seg ikke om å ha det bra, men om å ha det bedre enn andre -- og er villige til å la andre lide for å ha det bedre enn andre relativt sett, og ønsker heller at andre lider enn at alle har det like bra.

Nå tar jeg meg selv i unødvendig doom and gloom her, for du har rett -- uavhengig av fakta om egoisme i mange menneskers natur.

Det er faktisk uomtvistelig at lett tilgjengelig energi vil øke levestandarden til mennesker -- så lenge vi evner å sørge for en fortsatt rettferdig og kjemper for en enda mer rettferdig fordeling av ressurser verden over.

Selv Nord-Korea vil ha problemer med å opprettholde ekstrem fattigdom og sult om de får lett tilgang på billig, trygg og ren energi.

[bo1e]

Mr.M skrev (37 minutter siden):

jeg trodde det var motsatt, -at input energy var mindre enn output? Var jo det de hadde lykkes med og sensasjonen ved det hele?

Ja folk som ikke kjenner til feltet og bare leser sakene som havner i avisene sitter igjen med det inntrykket. Som er så til de grader feil eller i beste fall misforstått. De ser kun på en brøkdel av det reelle regnestykket. Videoen fra Sabine Hossenfelder som ligger i tråden før her forklarer det greit, hvis det er den videoen jeg tror det er.

Endret 14. desember 2022 av bo1e

[Mr.M]

bo1e skrev (1 time siden):

Ja folk som ikke kjenner til feltet og bare leser sakene som havner i avisene sitter igjen med det inntrykket. Som er så til de grader feil eller i beste fall misforstått. De ser kun på en brøkdel av det reelle regnestykket.

tja jeg vet ikke. Har vi alle blitt lurt da eller?

på pressekonferansen ble gjennombruddet i alle fall fremstilt slik:

[..]i forrige uke skjøt de laserstråler mot en liten brenselsmengde og fikk mer energi ut av fusjonen enn laserne de brukte for å utløse den.

I løpet av et billiondels sekund pumpet forskerne inn energi tilsvarende sprengkraften i omtrent 1 pund (0,45 kg) TNT. I fusjonsreaksjonen som ble antent, kom energi tilsvarende 1,5 pund TNT ut.

https://e24.no/naeringsliv/i/0QvzV0/stort-energigjennombrudd-i-usa-forskere-har-skapt-energi-i-fusjonsreaktor

Endret 14. desember 2022 av Mr.M

[bo1e]

I regnestykket ser de på lasereffekten og ikke total energi inn i hele systemet. Og det er før spørsmålet om forbruksmaterialene tas med i beregningen. Så får det bli opp til folk å avgjøre om de føler seg lurt.

Endret 14. desember 2022 av bo1e

[Dragavon]

Dette er jo berre piss.

Dei har fått meir ut enn dei putta in i ett billiondels sekund. Latterlig å kalle det eit gjennombrudd.

Det er maaaaange år til vi ser fusjonskraftverk i drift. Eg trur ikkje noen som lever i dag får oppleve det.

Endret 14. desember 2022 av Dragavon

[Uderzo]

Det er et gjennombrudd siden det aldri har skjedd før, at man har fått mer energi ut enn man puttet inn.
Det er ingen som hevder at vi får fusjonskraftverk i vanlig drift med det første, men det er et viktig gjennombrudd åkkesom, og langt i fra noe "piss".

[Dragavon]

Om dei hadde klart å holde prosessen i gang i noen sekunder kunne dei kalla det eit gjennombrudd. Dette er ingenting.

[Uderzo]

Jeg kan forstå at det ikke høres imponerende ut for legmenn, men det er imponerende(!), selv om det ikke høres slik ut for deg.
 

[1Dr.E]

Dette hadde Dragavon fiksa på et par ettermiddager i garasjen. Det er jo ingenting.

[Rune_says]

Ser i annonseringen til Lawrence Livermore at det bare skrives noe om hvor mye laser energi som brukes:

Sitat

LLNL’s experiment surpassed the fusion threshold by delivering 2.05 megajoules (MJ) of energy to the target, resulting in 3.15 MJ of fusion energy output, demonstrating for the first time a most fundamental science basis for inertial fusion energy (IFE).

Men hvor mange MJ kreves for å lage en 2,05 MJ laser energi - det står det ingenting om!

En wiki-artikkel gir kanskje et hint ?  Sannsynligvis mer effektiv nå.  Men det er f.eks. ikke spesielt imponerende å produsere 3,15 MJ ut dersom det kreves 450 MJ for å produsere 2,05 MJ laserlys.   Nå er det ikke slik at man kan utnytte 3,15MJ "output" med 100% virkningsgrad heller - skal man omgjøre energien via vanndamp som driver turbiner som har maksimalt 63% virkningsgrad ?

https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_Mégajoule

Sitat

Construction on the Laser Mégajoule started with a single prototype beamline known as the Ligne d'Intégration Laser (Laser Integration Line), or LIL, powered by a 450 MJ energy bank. It was essentially a smaller version of the lines in the main design, with four beams instead of eight. It came online in 2002 and made 1,595 pulses and carried out 636 experiments before it shut down in February 2014. Its last experiment was carried out by LULI, Ecole Polytechnique and CELIA at the University of Bordeaux.^[7]

 

Endret 14. desember 2022 av Rune_says

[Tronhjem]

Rune_says skrev (På 14.12.2022 den 18.17):

Ser i annonseringen til Lawrence Livermore at det bare skrives noe om hvor mye laser energi som brukes:

Men hvor mange MJ kreves for å lage en 2,05 MJ laser energi - det står det ingenting om!

En wiki-artikkel gir kanskje et hint ?  Sannsynligvis mer effektiv nå.  Men det er f.eks. ikke spesielt imponerende å produsere 3,15 MJ ut dersom det kreves 450 MJ for å produsere 2,05 MJ laserlys.   Nå er det ikke slik at man kan utnytte 3,15MJ "output" med 100% virkningsgrad heller - skal man omgjøre energien via vanndamp som driver turbiner som har maksimalt 63% virkningsgrad ?

https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_Mégajoule

 

Presseomtalen av dette gjennombruddet forteller at de klarte å hente ut 3 MJ energi og brukte 2 MJ energi på å sette i gang fusjonsreaksjonen. Reaksjonen var over på 2 lyscm (som er ca. ti opphøyd i minus ellevte sekund). Min første tanke når jeg så at de utviklet 1 MJ energi på noen billiontedels sekund, som er mildt sagt en ekstremt voldsom varmeutvilingshastighet, var at dette ligner mer på startfasen til en hydrogenbombeeksplosjon enn en stabil kraftproduserende prosess. 

Senere har jeg sett (husker ikke kilden) at dette gjennombruddet kom ikke i de miljøer som forsker på fusjonskraftverk, men i amerikansk våpenindustri ute etter å lage miniatyr hydrogenbomber. De pakker trituin og deuterium (radioaktiv fusjonerbare hydrogenisotoper) i en liten stålbeholder som blir belyst fra alle kanter av mer enn 200 supersterke lasere. Varmeutviklingen blir så enorm at stålbeholderen imploderer og gir de trykk og temperaturforhold som trengs for å sette i gang en (ukontrollert) fusjonsprosess. Gjennombruddet er egentlig at man for første gang har klart å utløse en (miniatyr) hydrogenbombeeksplosjon uten å bruke en (fisjonsbasert) atombombe som utløser. 

Hvor egnet denne teknologien er i et kraftverk skal jeg ikke uttale meg om, men jeg mistenker at det er et hint at de miljøer som forsker på å fusjonskraftverk forsøker hoolde på plasmaet ved hjelp av magnetfelt. Og der klarer man fortsatt ikke få fusjonsprossene til å gå lenge nok til å gi mer nergi ut enn den som puttes inn. Jeg er (desverre) ikke optimistisk til at fusjonskraft blir et alternativ i nær fremtid. 

Endret 2. januar 2023 av Tronhjem

[nebrewfoz]

36 minutes ago, Tronhjem said:

Senere har jeg sett (husker ikke kilden) at dette gjennombruddet kom ikke i de miljøer som forsker på fusjonskraftverk, men i amerikansk våpenindustri ute etter å lage miniatyr hydrogenbomber. 

Forskningen skjer ved National Ignition Facility som er en "lab" ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i California. Dette er et av USA's fremste atomforskingsmiljø, underlagt Department of Energy, så man skal være veldig kreativ for å koble dette til amerikansk våpenindustri.

Med det store laseranlegget som trengtes her går man i helt feil retning dersom det er miniatyr hydrogenbomber man ønsker seg.

[Espen Hugaas Andersen]

39 minutes ago, nebrewfoz said:

Forskningen skjer ved National Ignition Facility som er en "lab" ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i California. Dette er et av USA's fremste atomforskingsmiljø, underlagt Department of Energy, så man skal være veldig kreativ for å koble dette til amerikansk våpenindustri.

Med det store laseranlegget som trengtes her går man i helt feil retning dersom det er miniatyr hydrogenbomber man ønsker seg.

Det handler jo ikke om å lage våpen som benytter lasere. Det handler om å utforske hva som faktisk skjer inni atomvåpen, og hvordan de kan forbedres. Så designer man atomvåpen med basis i denne forskningen, og så blir de produsert. F.eks kan man undersøke hvilke blandinger av isotoper som ved spesifikke miljøer generer ønsket energi.

Når det gjelder dette gjennombruddet, så tenker jeg at det er et fullstendig blindspor i forhold til å benytte det i et kraftverk. Det skalerer så dårlig at jeg kan ikke se noen vei fremover.

Da er tokamak et mer interessant design. Der kan mye løses ved å skalere opp størrelsen.

Endret 2. januar 2023 av Espen Hugaas Andersen

[nebrewfoz]

49 minutes ago, Espen Hugaas Andersen said:

Da er tokamak et mer interessant design. Der kan mye løses ved å skalere opp størrelsen.

Ja, om 40 år er det sikkert løst.
(/ironi)