Wissenschaftler der University of British Columbia (UBC) haben eine neuartige Methode entwickelt, um die Raten der Kernfusion zu erhöhen. Durch die elektrochemische Beladung eines Palladium-Targets mit Deuterium-Brennstoff mittels ihres eigens entwickelten Thunderbird-Reaktors konnten sie eine Steigerung der Deuterium-Deuterium-Fusionsraten um durchschnittlich 15 % erzielen. Diese innovative Technik, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, stellt eine zugänglichere Alternative zu den herkömmlichen Hochtemperatur-Fusionsverfahren dar.
Der Thunderbird-Reaktor ist ein kompaktes Tischgerät, das einen Plasmastrahl, eine Vakuumkammer und eine elektrochemische Zelle kombiniert. Diese Konfiguration ermöglicht sowohl die Beladung des Palladium-Targets mit Deuterium durch Plasma-Immersion-Ionenimplantation als auch durch elektrochemische Beladung. Bemerkenswerterweise erreichte das Team durch die Anwendung einer nur ein Volt starken elektrischen Spannung eine Deuterium-Beladungsdichte, die mit der unter einem Druck von 800 Atmosphären vergleichbar ist. Dies demonstriert, wie elektrochemische Prozesse auf der Elektronvolt-Skala Kernreaktionen auf der Megaelektronvolt-Skala beeinflussen können.
Professor Curtis P. Berlinguette, korrespondierender Autor der Studie und Experte für saubere Energietechnologien, betonte, dass diese Arbeit zwar noch keinen Nettoenergiegewinn erzielt, aber einen wichtigen Schritt darstellt. „Wir hoffen, dass diese Arbeit dazu beiträgt, die Fusionswissenschaft aus den riesigen nationalen Laboren auf die Werkbank zu bringen“, sagte Berlinguette. Diese Entwicklung knüpft an frühere Bemühungen an, die Kaltfusion neu zu bewerten, einschließlich einer Nature-Perspektive aus dem Jahr 2019, die Bereiche für weitere Untersuchungen hervorhob.
Die Bedeutung dieser Forschung liegt nicht nur in der Demonstration der Machbarkeit, die Kernfusionsraten durch elektrochemische Beladung zu erhöhen, sondern auch in der Senkung der Hürden für die experimentelle Erforschung der Fusionswissenschaft. Indem die UBC-Forscher die Fusionsforschung von kolossalen, zentralisierten Anlagen auf Tischgeräte verlagern, sehen sie eine Demokratisierung der Fusionsforschung voraus. Solche Fortschritte könnten Innovationen beschleunigen, da mehr Forschungsgruppen weltweit einfacheren Zugang zu Fusionsuntersuchungswerkzeugen erhalten.
Die Kernfusion, die Energiequelle von Sonne und Sternen, verspricht eine reichhaltige, kohlenstofffreie Energiequelle mit minimalen langlebigen radioaktiven Abfällen im Vergleich zur Kernspaltung. Fortschritte wie die von der UBC-Gruppe geleisteten bringen den Traum von nachhaltiger Fusionsenergie näher, indem sie unkonventionelle, aber technisch fundierte Methoden zur Überwindung langjähriger Energie- und Materialherausforderungen erforschen. Die Thunderbird-Reaktor-Technologie liefert nicht nur Einblicke in grundlegende nukleare Prozesse, sondern auch einen Prototyp für die nächste Generation von Fusionsversuchen, die letztendlich die Energieproduktionsparadigmen weltweit verändern könnten.