핵융합 시리즈 #1 WSJ

Nuclear Fusion Energy: What to Know About the Latest Scientific Breakthrough - WSJ

Nuclear Fusion Energy: What to Know About the Latest Scientific Breakthrough

 

When will fusion energy become widely available?

Although the Energy Department recently made a $50 million investment for public-private partnerships to start working toward fusion pilot-plant designs, the commercialization of fusion energy is years, if not decades away, according to researchers.

“Many people like the analogy with flight, so this would be the Wright’s flyer lifting off the ground for the first time,” said Jonathan Davies, a senior scientist at the University of Rochester’s Laboratory for Laser Energetics. “Commercial fusion energy would then be flying passenger jets around the world on a regular basis.”

Technical issues first will need to be solved, according to Gianluca Sarri, a professor of physics at Queen’s University Belfast who wasn’t involved in the new milestone.

Some of the issues include the inefficient nature of the lasers that scientists at the Livermore lab use to trigger fusion reactions. The lasers are less than 1% efficient, according to Dr. Davies. The National Ignition Facility used hundreds of megajoules of electricity to produce the laser light needed to produce about 3 megajoules of fusion energy in the recent experiment. A few megajoules are enough to heat only around 10 kettles of water.

“A laser fusion power plant would have to fire something like 10 times per second to give a reasonable electrical power output,” Dr. Davies said.

Why is fusion so difficult to achieve?

Bringing together the nuclei of multiple hydrogen atoms isn’t easy to do—each nucleus has a positive charge, so a natural force repels the two atoms, preventing them from fusing. Extreme temperatures and pressures are needed to overcome that electrical repulsion and enable the nuclei to get close enough to each other—and for long enough—to fuse. Our sun and other stars are powered by this process; the celestial bodies’ massive gravitational forces and very high temperatures create the conditions for fusion to occur.

Replicating those extreme conditions in a laboratory on Earth is challenging. The Livermore lab’s lasers help heat hydrogen atoms to temperatures of more than 180 million degrees Fahrenheit and pressures more than 100 billion times Earth’s atmosphere.

“This experiment has demonstrated for the first time this can be done in a laboratory setting, rather than in a star,” said Dr. Robbie Scott, a senior plasma physicist at the Rutherford Appleton Laboratory’s Central Laser Facility near Oxford, England, who wasn’t involved in the recent experiment.

Researchers in more than 50 countries are working on nuclear fusion and plasma physics research.

How could fusion energy be used?
The International Atomic Energy Agency has said fusion could be used to generate electricity commercially. But there are other potential applications that could be developed such as hydrogen production, water desalination, direct air capture of carbon dioxide, and electrofuel production, according to the White House Office of Science and Technology Policy.