Tokamak och laser, två olika fusionsmetoder som testas

Tokamak försöker hetta upp ett plasma [1] till mer än 100 miljoner grader för att öka sannolikheten för fusion. Plasmat avgränsas (isoleras) av ett kraftigt magnetfält, då minsta kontakt med det omgivande kärlet ögonblickligen kyler plasmat.

Lasermetoden bygger på att ett litet pellet i storlek som ett knapphålshuvud bestrålas med enorm mängd laserenergi från alla håll samtidigt. Pelleten innehåller ²H (deuterium) och ³H (tritium). När den träffas av laserpulserna förångas ytterskalet av pelleten så häftigt att de utåtgående gaserna trycker inåt så att de centrala delarna når extremt högt tryck och hetta. Tillsammans taget fungerar det som en liten vätebomb, se bilden nedan.

Atomkärnor är ofattbart små, det som ger atomer storlek, kemiska och optiska egenskaper är de omgivande elektronerna, organiserade i orbitaler. Atomkärnor har positiv laddning och under ‘lugnare’ förhållanden kommer de aldrig nog nära varandra för att ‘göra gemensam sak’ (fusionera). [2]

Om man ökar atomkärnornas hastighet med ovanstående eller andra metoder kommer kärnorna betydligt närmare varandra, då träder stark växelverkan in. Den verkar bara på mycket korta avstånd och inuti en atomkärna ‘limmar’ den beståndsdelarna tillsammans.

Den blir också orsak till radioaktivt sönderfall då det kan räcka med att en ”långsam” neutron når in i kärnan och späder ut de sammanhållande krafterna (‘limmet’) något så att kärnan delar sig [3] i två. Det är grundprincipen för en fissionsbomb.

Solen fungerar något liknande lasermetoden. Det höga trycket och lagom mycket deuterium och tritium i kombination med några miljoner grader (långt ifrån den som krävs i en Tokamak) ger en avmätt fusionstakt. Värmeproduktionen i Solens fusionszon är, kubikmeter för kubikmeter, ungefär som den i en välfungerande kompost!

[1] Ett plasma består av atomer eller molekyler som ‘strippats’ på en eller flera elektroner. I Universum är plasma det överlägset vanligaste tillståndet.

[2] Om det sker skulle det kanske kallas kall fusion men begreppet devalverades till noll värde i och med Fleischmann och Pons.

[3] Stark växelverkan har mycket kort räckvidd och när atomkärnans form inte längre är optimal för att vara stabil tar de repellerande krafterna mellan positivt laddade protoner över och kärnan brister i två. Vid noggrann mätning visar det sig att den sammanlagda massan av de två är något mindre än ursprungsatomens. Massförändringen manifesterar sig i både termisk och kinetisk energi.