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Dec 29, 2023

Details zum Nettoenergiegewinn aus LLNL-Fusionsarbeiten des US-Energieministeriums

Das erfolgreiche Experiment vom 5. Dezember folgt auf eine Reihe von Erfolgen und Rückschlägen bei NIF

Das erfolgreiche Experiment vom 5. Dezember folgt auf eine Reihe von Erfolgen und Rückschlägen bei NIF seit dem letzten Jahr. In einem Experiment im August 2021 berichteten NIF-Wissenschaftler über das Erreichen der Zündschwelle – damals eine Weltneuheit und eine höhere Energieausbeute als bei jedem früheren Fusionsexperiment mit Trägheitseinschluss. Das Experiment erzielte eine Energieausbeute von 1,3 MJ, ausreichend, um die extremen Temperaturen und Drücke im Herzen der Sonne nachzubilden.

Bei einem weiteren wichtigen Erfolg testete ein NIF-Team im Februar ein Lasersystem, bei dem die Fusion selbst und nicht ein externer Heizmechanismus den Großteil der für eine Fusionsreaktion benötigten Wärme lieferte.

Die Zielkammer des NIF des LLNL, in der am 5. Dezember 2022 192 Laserstrahlen mehr als 2 Millionen J ultraviolette Energie auf ein winziges Brennstoffpellet abfeuerten, um eine Fusionszündung zu erzeugen. Mit freundlicher Genehmigung des LLNL.

In diesem Sommer gelang es den NIF-Wissenschaftlern jedoch nicht, das Experiment vom letzten August nachzubilden, das sie an den Rand der Zündung brachte – was Zweifel am NIF und seiner Fähigkeit, die Zündung anzuregen, aufkommen ließ. Berichten zufolge lieferten die Wiederholungsversuche nicht mehr als 50 % der im Jahr 2021 aufgezeichneten Energieproduktion. Laut Arthur Pak, der beim Experiment vom 5. Dezember als Teamleiter für Stagnationswissenschaft und Diagnostik fungierte, versuchte das NIF-Team dies Wiederholen Sie das Experiment 2021 mindestens dreimal.

Direktorin von LLNL Kim Budil. Mit freundlicher Genehmigung von LLNL.

Im Vergleich zu früheren Experimenten wies das im Experiment vom 5. Dezember verwendete Target erhebliche Fehler oder Defekte auf, sagte Michael Stadermann, Direktor des Labors für Energieanwendungen der Zukunft am LLNL und Programmmanager für die Targetherstellung für das Experiment. Dazu gehörten eine Reihe sogenannter Wolframeinschlüsse, sagte er. „Unser Streben nach Fusionszündung im letzten Jahrzehnt am NIF war ein unglaublich ehrgeiziges technisches Ziel“, sagte Budil. „Viele sagten, das sei nicht möglich.“ Sie nannte Bedenken hinsichtlich der Energie des NIF-Lasersystems, der Präzision des Ziels und der Leistungsfähigkeit der Modellierungs- und Simulationstools der Teams als diejenigen, die die Wissenschaftler ansprachen und erfüllten: „Fortschritte in der Physik haben Zeit gebraucht. Aber letzten August, als wir es geschafft haben.“ Eine damalige Rekordausbeute von 1,35 MJ, die uns an die Schwelle der Zündung brachte, wurde von vielen bemerkt. Und letzte Woche zeigten unsere Vorhersagen vor dem Schuss, die durch maschinelles Lernen und die von uns gesammelten Daten verbessert wurden, dass wir mehr als 50 % hatten Chance, den Zielgewinn zu übertreffen.“

*In vor der US-amerikanischen DOE/LLNL-Presseveranstaltung veröffentlichten Berichten wurden Personen zitiert, die mit der Entwicklung vertraut sind. Berichten zufolge erzeugte die damals unbestätigte Reaktion etwa 2,5 MJ Energie, was etwa 120 % der 2,1 MJ Energie in den Lasern entsprach.

**Das Experiment, das zur Entzündung führte, fand am 5. Dezember statt. Experimente im August 2022, einschließlich derjenigen, die darauf abzielten, Experimente nachzubilden, die die Zündschwelle erreichten, erbrachten nicht das vom Energieministerium geteilte Ergebnis.