5. desember nådde forskere ved National Ignition Facility et gjennombrudd innen kjernefysisk fusjon ved å produsere en reaksjon med en energigevinst. Det kan være et skritt mot en verden i en fjern fremtid der fusjon er en kraftkilde.

Inne i kjernefysisk fusjonsgjennombruddet som kan være et skritt til ubegrenset ren energi i en fjern fremtid

Forrige måned var den nærmeste stjernen til jorden i California. I et laboratorium tvang verdens største lasere for første gang hydrogenatomer til å smelte sammen i samme type energiproduserende reaksjon som avfyrer solen. Det varte i mindre enn en milliarddels sekund. Men etter seks tiår med slit og fiasko, beviste Lawrence Livermore National Laboratory at det kunne gjøres. Hvis fusjon blir kommersiell kraft en dag, ville den vært uendelig og karbonfri. Med andre ord, det ville endre menneskets skjebne. Som du vil se, er det langt igjen. Men etter desembers gjennombrudd ble vi invitert til å besøke laboratoriet og møte teamet som brakte stjernekraft ned til jorden.

Ukontrollert fusjon er lett å mestre så lenge siden filmene er i svart-hvitt. Fusjon er det en hydrogenbombe gjør, og frigjør energi ved å tvinge hydrogenatomer til å smelte sammen. Det som har vært umulig er å utnytte Armageddons ild til noe nyttig.

Det amerikanske energidepartementets Lawrence Livermore National Laboratory hjelper til med å vedlikeholde atomvåpen og eksperimenterer med høyenergifysikk. En time øst for San Francisco møtte vi Livermores direktør, Kim Budil, i laboratoriet som skrev historie, National Ignition Facility.

Kim Budil: The National Ignition Facility er verdens største, mest energiske laser. Den ble bygget fra 1990-tallet for å skape forhold i laboratoriet som tidligere bare hadde vært tilgjengelig i de mest ekstreme objektene i universet, som sentrum av gigantiske planeter, eller solen, eller i drift av atomvåpen. Og målet var å virkelig kunne studere den typen tilstander med veldig høy energi og høy tetthet i mange detaljer.

fusionscreengrabs01.jpg
  Kim Budil

National Ignition Facility, eller NIF, ble bygget for 3.5 milliarder dollar for å tenne selvopprettholdende fusjon. De prøvde nesten 200 ganger i løpet av 13 år. Men som en bil med et svakt batteri, ville atommotoren aldri snudd.

Scott Pelley: NIF trakk noen kallenavn.

Kim Budil: Det gjorde det. I mange år «Not Ignition Facility», «Never Ignition Facility». Mer nylig «Nesten Ignition Facility». Så denne siste hendelsen har virkelig satt Ignition i NIF.

Tenning betyr å tenne en fusjonsreaksjon som sender ut mer energi enn laserne legger inn.

Kim Budil: Så hvis du kan få det varmt nok, tett nok, raskt nok, og holde det sammen lenge nok, begynner fusjonsreaksjonene å opprettholde seg selv. Og det var egentlig det som skjedde her 5. desember.

Kontrollrommet ved Nasjonalt tenningsanlegg

Forrige måned la laserskuddet fra dette kontrollrommet to energienheter inn i eksperimentet, atomer begynte å smelte sammen, og omtrent tre energienheter kom ut. Tammy Ma, som leder laboratoriets forskningsinitiativer for laserfusjon, ble oppringt mens hun ventet på et fly.

Tammy Ma: Og jeg brast i gråt. Det var bare gledestårer. Og jeg begynte faktisk fysisk å riste og – og hoppe opp og ned, du vet, ved porten før alle går ombord. Alle var, som, "Hva er det den gale kvinnen gjør?"

Tammy Ma er gal etter ingeniørkunst.

Rørene som leverer energi til laserne

Hun viste oss hvorfor problemet med fusjon ville få noen til å gråte. For det første er det energien som kreves som leveres av lasere i disse rørene som er lengre enn en fotballbane.

Scott Pelley: Og hvor mange er det til sammen?

Tammy Ma: 192 lasere totalt.

Scott Pelley: Hver av disse laserne er en av de mest energiske i verden, og du har 192 av dem.

Tammy Ma: Det er ganske kult, ikke sant?

Vel, ganske varmt faktisk, millioner av grader, og det er derfor de bruker nøkler for å låse laserne.

Bjelkene treffer med en effekt som er 1,000 ganger større enn hele det nasjonale strømnettet. Lysene dine slukker ikke hjemme når de tar et skudd fordi kondensatorer lagrer strømmen. I rørene forsterkes laserstrålene ved å rase frem og tilbake og blitsen er en brøkdel av et sekund.

Tammy Ma: Vi må komme til disse utrolige forholdene; varmere, tettere enn sentrum av solen, og derfor trenger vi all den laserenergien for å komme til disse svært høye energitetthetene.

Alt det tullet fordamper et mål som er nesten for lite til å se.

Lasernes mål

Scott Pelley: Kan jeg holde denne tingen?

Michael Stadermann: Absolutt

Scott Pelley: Utrolig. Helt utrolig.

Michael Stadermanns team bygger de hule målskallene som er lastet med hydrogen ved 430 minusgrader.

Michael Stadermann: Presisjonen vi trenger for å lage disse skallene er ekstrem. Skjellene er nesten helt runde. De har en ruhet som er hundre ganger bedre enn et speil.

Michael Stadermann

Hvis det ikke var glattere enn et speil, ville ufullkommenheter gjøre implosjonen av atomer ujevn og forårsake fusjon.

Scott Pelley: Så disse må være så nær perfekte som menneskelig mulig.

Michael Stadermann: Det stemmer. Det stemmer, og vi tror de er blant de mest perfekte gjenstandene vi har på jorden.

Stadermanns laboratorium streber etter perfeksjon ved å fordampe karbon og forme skallet av diamant. De bygger 1,500 i året for å gjøre 150 nesten perfekte.

Michael Stadermann: Alle komponentene bringes sammen under selve mikroskopet. Og så bruker montøren elektromekaniske trinn for å plassere delene der de skal gå – flytte dem sammen, og så påfører vi lim med et hår.

Scott Pelley: Et hår?

Michael Stadermann: Ja. Vanligvis noe som en øyenvippe eller er lignende, eller en katt værhår.

Scott Pelley: Påfører du lim med en katteskjegg?

Michael Stadermann: Det stemmer.

Scott Pelley: Hvorfor må den være så liten?

Michael Stadermann: Laseren gir oss bare en begrenset mengde energi, og for å drive en større kapsel trenger vi mer energi. Så det er en begrensning av anlegget du har sett som er veldig stort. Og til tross for den store størrelsen, handler dette om hva vi kan kjøre med den.

Scott Pelley: Målet kan være større, men da må laseren være større.

Michael Stadermann: Det stemmer.

Den 5. desember brukte de et tykkere mål slik at det ville holde formen lenger, og de fant ut hvordan de kunne øke kraften til laserskuddet uten å skade laserne.

Tammy Ma: Så dette er et eksempel på et mål før skuddet...

En intakt målsamling

Tammy Ma viste oss en intakt målsamling. Det diamantskallet du så er inne i den sølvfargede sylinderen.

Vakuumkammeret

Denne forsamlingen går inn i et blått vakuumkammer, tre etasjer høyt. Det er vanskelig å se her fordi det er full av lasere og instrumenter.

Dante

Dette instrumentet kaller de Dante fordi, fortalte de oss, det måler helvetes ild. En fysiker sa: "Du burde se målet vi sprengte 5. desember."

Noe som fikk oss til å spørre: "Kunne vi?"

Scott Pelley: Har du sett dette før?

Tammy Ma: Dette er første gang jeg ser det.

Målet som ble sprengt 5. desember

Les mer på Kilde: Inne i kjernefysisk fusjonsgjennombruddet som kan være et skritt mot ubegrenset ren energi i en fjern fremtid – CBS News

Oversette "