Freitag, August 12, 2022

Das US-Militär wird innerhalb von fünf Jahren einen Fusionsreaktor ins All schicken

Die Kernfusion ist ein Bereich der Physik, über den Wissenschaftler seit Jahren nachdenken, weil sie verspricht, eine der saubersten und effizientesten Energieformen bereitzustellen. Kernfusion tritt auf, wenn zwei Atomkerne zu einem einzigen schwereren Kern verschmelzen und dabei Masse in Energie umwandeln.

Die US-Regierung will einen winzigen Kernfusionsreaktor ins All schicken und hat sich mit einem privaten Unternehmen zusammengetan, um bis 2027 einen Prototyp in Betrieb zu nehmen.

Es ist der gleiche Prozess, der die Sonne antreibt, wo Wasserstoffatome unter enormer Hitze und Druck zusammengepresst werden, um Helium zu bilden.

Diesen Prozess künstlich nachzubilden, erwies sich als äußerst knifflige Aufgabe. Verschiedene ausgeklügelte Maschinen wurden gebaut, um die Bedingungen im Kern unserer Sonne nachzuahmen, von donutförmigen Tokamaks, die riesige Magnete verwenden, um die Reaktion einzudämmen, bis hin zu einer riesigen Kanone, die Projektile zusammen abfeuert. Trotz jahrzehntelanger Arbeit hat sich nichts als fortschrittlich genug erwiesen, um in ein Stromnetz integriert zu werden.

Avalanche Energy glaubt, mit einem relativ kleinen Reaktor namens Orbitron die Antwort gefunden zu haben. Es funktioniert, indem es Hochgeschwindigkeitsionen in einer winzigen Umlaufbahn um eine negativ geladene Elektrode einfängt. Durch die Schaffung eines kleinen Raums für dieses Ionenplasma – genannt Ionenfalle – hoffen die Ingenieure hinter dem Orbitron, dass es ihnen viele Möglichkeiten gibt, sich zu schneiden und zu verschmelzen.

„Je kleiner es ist, desto höher ist die Frequenz dieser Umlaufbahnen, und desto mehr Kollisionen gibt es“, sagte Robin Langtry, CEO von Avalanche. Nachrichtenwoche. „Für uns will es also fast klein sein.“

Die erforderliche Spannung wird enorm sein, und dies ist eine der vielen technischen Herausforderungen, die das Avalanche-Team meistern muss. Wenn dies möglich ist, könnten die potenziellen Verwendungen für einen kleinen Reaktor ein Wendepunkt sein.

„Es führt Sie zu dieser Idee einer Zelle; einer Fusionszelle, wenn Sie so wollen“, sagte Langtry. Schließlich glaubt das Team, dass diese Zellen kombiniert werden könnten, um eine größere Fusionsbatterie zu bilden, die in der Lage ist, eine Leistung von einem Megawatt zu erzeugen.

Dies deutet auf eine Vielzahl potenzieller Anwendungen hin. „Wenn wir die Preise senken, werden sich immer mehr Märkte für so etwas öffnen“, sagte Langtry. „Wir werden mit einer Million Dollar pro Kilowatt anfangen, schätze ich, weil dort die kommerzielle Solarenergie zu sein scheint, offen, die Luftfahrt ist interessant, Drohnen, und dann, wenn man auf 10.000 oder 3.000 Dollar pro Kilowatt runterkommt, fängt man an konkurrenzfähig mit anderen Formen der Erdenergie zu werden, wie Treibstoff, Batterien und allem.

Eine Anwendung könnte der Antrieb von Raumfahrzeugen sein. Im Mai dieses Jahres gab die Defense Innovation Unit (DIU) der US-Armee bekannt, dass sie Aufträge an Nukleartechnologieunternehmen vergeben hat, um „nukleare Antriebe und Energie der nächsten Generation“ zu erforschen. Avalanche war ein solches Unternehmen.

Ziel der Verträge ist die erfolgreiche Demonstration eines Prototyps in der Erdumlaufbahn bis 2027. Kernenergiequellen an Bord des Raumfahrzeugs werden es mit der für den Betrieb erforderlichen Elektrizität sowie einem elektrischen Triebwerk versorgen.

„Basis-, Chemie- und Solarsysteme werden nicht die Energie liefern, die für zukünftige DoD-Missionen benötigt wird“, sagte Maj Weed, Programmmanager für Nuclear Advanced Propulsion and Power (NAPP) bei der DIU, in einer Pressemitteilung.

Der Prototyp von Avalanche Energy ist noch weit entfernt und arbeitet derzeit mit etwa 100 Kilovolt, etwas unter den Rekordwerten von 190 Kilovolt, die in der Vergangenheit von ähnlichen Technologien erreicht wurden. Sie hoffen, diese Zahl bald auf 300 zu verdreifachen, indem sie einen ähnlichen Entwicklungsansatz wie SpaceX verwenden: testen, scheitern, reparieren.

„Wir versuchen das für die Fusion zu tun, versuchen, ein minimal brauchbares Ding zu bauen, es bis an seine Grenzen zu bringen, herauszufinden, was Sie zurückhält, es zu reparieren, es wieder auf den Prüfstand zu stellen und es einfach jeden Tag zu wiederholen, jeden Tag Woche, wie es geht “, sagte Langtry.

„Es ist noch am Anfang, aber es gibt definitiv einen glaubwürdigen Weg zu einem Starttermin im Jahr 2027. Es wird nicht einfach, es wird sehr schwierig.

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