Wetenschappers produceren krachtigste laserbundel ooit

Wetenschappers van de National Ignition Facility hebben een lasersysteem ontwikkeld met 500 terawatt aan vermogen. Dat moet helpen met onderzoek naar kernfusie. Niet eerder werd een dergelijk krachtige laserbundel ontwikkeld.

Volgens de NIF, die in de Amerikaanse staat Californië is gevestigd, verbruikte de laser tijdens zijn piek 500 terawatt, oftewel 500 biljoen watt. Dat is 1000 keer meer dan wat er in de gehele Verenigde Staten gemiddeld aan vermogen wordt gevraagd en het hoogste vermogen voor een laser ooit. Voor het lasersysteem waren 192 individuele lasers nodig, die enkele picoseconden na elkaar vuurden, waardoor een gezamelijke straal werd geproduceerd: dit zorgde uiteindelijk voor een uv-lichtbundel met een energieniveau van 1,85 megajoule.

Kort daarvoor vuurden de wetenschappers al een bundel af met een energie van 1,89 megajoule, wat het hoogste energieniveau ooit voor een laserstraal betekent. Daarbij werd overigens een piekvermogen van 'slechts' 423 terawatt bereikt. Bundels met een dergelijk hoge energie zijn ongeveer 100 keer krachtiger dan wat conventionele lasers aan lichtstralen kunnen produceren.

Volgens de wetenschappers kunnen dergelijk krachtige lasers helpen met onderzoek naar kernfusie met waterstofatomen. Kernfusie zou in de toekomst gebruikt kunnen worden voor het opwekken van elektriciteit, omdat er veel energie bij vrij komt. Omdat er echter ook veel energie in gestopt moet worden om de reactie op gang te brengen, is kernfusie met als doel om elektriciteit op te wekken nog niet succesvol gebleken. Kernfusie komt in het heelal onder andere voor in sterren, die waterstofatomen omzetten in helium en soms nog zwaardere atomen.

Reacties (134)

[The Jester]

Kernfusie komt in het heelal onder andere voor in sterren, die waterstofatomen omzetten in helium en soms nog zwaardere atomen.

Dat "soms" is misplaatst. Fusie van zwaardere elementen levert energie op tot en met Silicium. Alles daarboven kost meer energie dan het opbrengt en komt dus niet voor, behalve dan tijdens het uit elkaar klappen van zeer zware sterren (M-klasse en zwaarder).

Zelfs onze eigen, bescheiden, moederster zet in de kern Zuurstof om. Het is echter wel zo, dat hoe zwaarder het element is dat d.m.v. fusie wordt omgezet in een nog zwaarder element, hoe lager de netto opbrengst is.
Onze zon zet voornamelijk waterstof om in helium. Als zij nova gaat, zal na de inkrimping de zgn. Heliumflits komen (de aarde is er dan al niet meer) en wordt dus helium de voornaamste brandstof. Daarna is het afgelopen: de zonsmassa is te klein om verder te gaan. Superreus Betelgeuze is een ander verhaal: die gaat door tot en met silicium en zal wanneer zij nova gaat enorme hoeveelheden zware elementen het heelal inslingeren.
En daar worden dan weer mooie planeten van gevormd

[arjankoole]

Fusie van zwaardere elementen levert energie op tot en met Silicium.

Ik dacht tot en met ijzer. Zodra silicium tot ijzer gefuseerd is, is het over, en zal de ster (Betelgeuze zal dat doen) supernova gaan, in een doodstrijd om alsnog verder te fuseren. In die supernova komt nog wel verdere fusie (van alle zwaardere elementen dan ijzer) voor, maar ten koste van de ster.

In het geval van Betelgeuze verwacht ik trouwens, omdat het een supermassive is, dat we een zwart gat rijker zullen zijn. Maar het gewicht van een ster is nooit zonder meer garantie.

[Verwijderd]

Klopt, Iijzer is op dat gebied het meest stabiele element. Alles zal in de natuur naar ijzer toewerken, alles eronder gaat fuseren tot ijzer, alles erboven zal splitsen tot ijzer.

[marcop23]

Hoe lang kan zo'n laser eigenlijk aanstaan? Het lijkt mij dat er enorme condensators zijn gebruikt, die er enorm lang over doen om met een beetje een normale stroom op te laden. Lang kan zo'n laser dan toch nooit aanstaan? Of is dat niet nodig voor het onderzoek? Is een paar milliseconde genoeg?

Welke stoffen kunnen eigenlijk gebruikt worden bij kernfusie, en welke komen er uit? Is het mogelijk om een mengel van stoffen die veel op de aarde voorkomen (zoals lucht), om te zetten in een andere stof met een kleinere dichtheid, die niet schadelijk is?

Als dat laatste mogelijk is, lijkt me het goed dat er onderzoek naar gedaan wordt

[--Andre--]

Bij kernfusie gebruikt men Waterstof, en verkrijgt men Helium.

Let wel wat dit geen gewoon waterstof is, maar twee verschillende isotopen, namelijk deuterium en tritium.

Let op dat het deuterium isotoop (met 1 neutron) slechts 0,0156% van de totale waterstof is, en tritium (met twee protonen) slechts in nog kleinere hoeveelheden voorkomt en bovendien radioactief (beta straler) is.

Met andere woorden, als men het over kernfusie heeft, heeft men deze isotopen wel nodig, en die liggen niet zomaar voor het oprapen... en daarmee zie ik dit niet als een werkbare oplossing voor het energieprobleem.

[Swerfer]

Met andere woorden, als men het over kernfusie heeft, heeft men deze isotopen wel nodig, en die liggen niet zomaar voor het oprapen... en daarmee zie ik dit niet als een werkbare oplossing voor het energieprobleem.

De hoeveelheid energie die vrijkomt bij kernfusie is dusdanig hoog dat de mensheid met de hoeveelheid deuterium op aarde nog geen fractie opkrijgt zolang de mens op aarde rond loopt...

[--Andre--]

Maar je hebt ook tritium nodig...

[arjankoole]

Maar je hebt ook tritium nodig...

Dat is best een zinnige opmerking ja, tritium wordt in de natuur geproduceerd in de hogere regionen van onze atmosfeer, maar in minute hoeveelheid en het vervalt dusdanig snel door verdere bestraling, of door natuurlijk radioactief verval.

Echter, het wordt ook geproduceerd als bijproduct in kernreactoren, en zelfs als we al over zijn op kernfusie voor onze stroomvoorziening, zullen dergelijke reactoren nog bestaan voor het produceren van radioactieve isotopen voor bijvoorbeeld medische toepassingen, (Petten is een speler van omvang in de wereld, op dat vlak, en produceert 60% van de Europese vraag, en tot 33% van die van de wereld, afhankelijk van welke reactoren er verder nog actief zijn).

Ik voorzie dat we dus via het 'vuile' proces van kernfisie, tevens zullen voorzien in - op veel grotere schaal - de schone kernfusie.

[Reactie gewijzigd door arjankoole op 24 juli 2024 14:35]

[MSalters]

Tritium maak je vrij simpel door Lithium te bestralen met neutronen. De Li6 isotoop splijt dan, en die reactie produceert Tritium. De reactie levert geen andere langlevende readioactieve isotopen op, en het resultaat is chemisch te scheiden.

[Blitzkrieg_Bob]

Ware het niet zo dat met de huidige hoeveelheden tritium en deuterium in de huidige energiebehoefte van onze planeet zo'n 3 miljard (!) jaar voorzien kan worden. Lijkt mij dat dat ons ruim de tijd geeft om een manier te vinden deze elementen kunstmatig op te wekken, als we tegen die tijd niet allang al zijn uitgestorven of overgestapt op een nog betere manier van energievoorziening.

[florjohn]

best even een bron vermelden bij dergelijk antwoord kan boeiend zijn...

[Verwijderd]

Goed zoeken, maar hier staat tussen wat je zoekt.
http://www.rehon.nl/Rehon13.01.htm

[ArnoAG]

Het winnen van deuterium is geen groot probleem, door normaal water vaak te destilleren blijft er zwaar water over.
En aangezien er nogal wat water is op deze planeet zullen we de komende duizenden miljarden jaren niet zonder komen te zitten.

[Reactie gewijzigd door ArnoAG op 24 juli 2024 14:35]

[Pmf1971]

Twee Neutronen.

2 Protonen is Helium.

[Shark.Bait]

2 protonen met een aantal neutronen als "lijm" is Helium. 2 protonen zonder neutron(en) zijn 2 losse waterstof kernen.

[narotic]

Hoe lang kan zo'n laser eigenlijk aanstaan?

Maximaal 1,85 MJ / 500TW = 1,85 MJ / (500TJ / s) = 3.7ns (als het vermogen constant is).

Aangezien het om 192 individuele lasers gaat die afwisselend vuren, zullen deze ongeveer 19ps na elkaar vuren. Dit is allicht om oververhitting van individuele lasers te voorkomen (net als een gatling gun).

Edit: In de praktijk zal het vermogen van de laser niet constant zijn (het gaat om piekvermogen), zodat de duur ietwat langer zal zijn. In elk geval gaat het om nanoseconden en zeker geen milliseconden.

[Reactie gewijzigd door narotic op 24 juli 2024 14:35]

[Xudonax]

Volgens mij is de eerste stap om van waterstof (H) naar helium (He) te gaan. Dit zijn de twee lichtste stoffen op de planeet. En het eindproduct is dus energie+helium. Waarschijnlijk kun je met de energieproductie van een klein land dus een hoop ballonnen voor een kinderfeestje opblazen

[Rey Nemaattori]

Volgens mij is de eerste stap om van waterstof (H) naar helium (He) te gaan. Dit zijn de twee lichtste stoffen op de planeet. En het eindproduct is dus energie+helium. Waarschijnlijk kun je met de energieproductie van een klein land dus een hoop ballonnen voor een kinderfeestje opblazen

Eerder nog Deuterium+Tritium of Deuterium-Deuterium reacties, kale waterstof fuseren tot helium is in de praktijk onmogelijk aangezien je minstens 1 neutron nodig hebt om een stabiel he isotoop te maken (He3.
Fuseer je puur waterstof, dan krijg een diproton welke uiteindelijk vervalt tot betastraling, ik durf niks te zeggen over massa van een diproton, maar afaik is het een minder efficiente reactie dan D-T->He3/He4..iig op een lagere tempteratuur.

[MSalters]

Zoals je correct aanvoelde, een " diproton" (He2) is niet stabiel. Dat betekent dat er energie vrijkomt bij het opbreken, en dus levert de omgekeerde reactie geen energie op.

In de zon fuseren waterstofatomen dan ook niet. De reactie daar is C12+4 p => N13 + 3p => C13 + 3p + e+ => N14 + 2p +e+ => O15 + p + e+ => N15 + p + 2e+ => C12 + He4 + 2e+. Met andere woorden, de fusie gebeurt via C-N-O tussenstappen. Deze reactie is vrij langzaam, vandaar dat de zon miljarden jaren meegaat.

[miliomiliano]

Vraag me toch af waar ze die 423 terrawatt vandaan haalden...

Edit: Borssele produceert bijvoorbeeld 2500 MW: Je heb dus 169 kerncentrales a la Borssele nodig om het vermogen te genereren voor deze laser...

[Reactie gewijzigd door miliomiliano op 24 juli 2024 14:35]

[Hans1990]

Als je een waterkoker van 2 kW voor 1ms aanzet, 999ms wacht en dan weer 1ms aan, dan is je energievermogen 2W. Je gebruikt hem namelijk 1/1000ste van de tijd.
Je gebruikt echter wel 2kW in die super korte tijdsperiode.

Hier wordt dat in het extreme getild en de laser heeft blijkbaar 423TW aan power, maar wordt voor een fractie van een fractie van een seconde aangezet.
De hoeveelheid MJ wat er uit komt is alsnog veel, maar die energie wordt dus in een zeer korte tijd toegebracht, wat de laser dus ontzettend krachtig maakt.
Watt kan je ookwel schrijven als J/s. Als je de seconde erg klein maakt maar wel 2MJ levert, krijg je ontzettend veel Watt's (je deelt namelijk door een heel klein getal).
Dat je de rest van de tijd gebruikt om de condensatorbanken op te laden, is een ander verhaal

Ik weet niet hoe snel deze laser pulsen repitief kan afvuren, maar stel dat is 1 minuut (koeling buiten beschouwing gelaten). Je levert dan 1.89MJ over 60 seconden; gemiddeld is dat 31.5kW. Dat klinkt al niet meer zo eng. Hoewel.. een laser met 31kW uitgangsvermogen

Het is een beetje zoals veel audio lui als marketing doen. "Deze versterker kan 300W vermogen leveren en kost 3 tientjes". Eigenlijk is het een versterker met een continu vermogen is 15W; de 300W is een piekvermogen voor een paar ms. Mijn heavy metal drumblasts duren iets langer dan een paar ms, dus dat wordt hem niet.
(en laten we het dan nog maar niet hebben over Wrms - dat bestaat niet )

[Reactie gewijzigd door Hans1990 op 24 juli 2024 14:35]

[poktor]

Lol.. dat audio piekvermogen wordt op de verpakking van goedkope taiwanese setjes altijd aangegeven in "PMPO", bijvoorbeeld een setje van 30 euro levert 300 watt PMPO. Die PMPO staat dan voor "Peak Mono Power Output", oftewel het gezamelijke maximale piekvermogen van alle speakers bij elkaar gedurende maximaal 1ms.

[Jheroun]

Zover ik weet (en volgens wikipedia) staat het voor Peak Music Power Output.

Ook als je RMS waardes ziet staan krijg je meestal niet wat je verwacht overigens. Een surround set van 120W per kanaal kan die 120W meestal alleen leveren als hij maar 1 kanaal aanstuurt, en dat is dan ook nog gemeten bij 1 Khz, dus met muziek wordt het al snel minder.

Niet dat je veel Watts nodig hebt voor een flinke bak herrie overigens. 1 Watt RMS is voor een beetje muziek luisteren al hard zat.

[RocketKoen]

supercondensatoren.
Je laadt gewoon een dag lang die condensatoren op. en ontlaad ze dan heel snel.
voila, mega vermogen.

[memphis]

En dan de vraag hoe je de laser inschakelt.... er zal een aardig stroompje vloeien waar geen draad (laat staan een schakelaar) tegen kan.....

[0rbit]

Valt wel mee hoor. Dan neem je gewoon dikkere draden. Een paar duizend volt; een paar kiloampere en je zit al aan megawatts. Hoe denk je dat energiecentrales werken?

Ook niet met supergeleiding hoor, en die moeten ook hun 1000MW van zeg een generator of 4 tot 8 kwijt. (voor Jhonny44 hieronder)

[SRich]

Je reactie klopt deels. De werking is als volgt:

De energiecentrale werk door middel van stoomgenerator(meeste centrales inclusief kerncentrales) of gasturbine (piekcentrales, WKK & STEG ). Daar word door de generator een spanning tussen 5 kV~ en 25 kV~ geleverd. Onthou dat P=UxI. Dan gaat het via transformatoren naar de landelijke hoogspanningsnet. Daar gaat de spanning in geval van europa naar 400 kV~. Van daar kan het overal naar toe.

Vervolgens gaat het via het regionale 150/110 kV~ naar de regionale transformatoren die het de spanning verlagen naar 50/10 kV~ en van af daar gaat het naar wijktransformator die het een 415/240 V ~ werkbare spanning voor thuisgebruik verlagen.

Bij grote afnemers zoals bedrijven, onderzoeklaberatoria, spoorwegen en militaire toepassingen enz. doet men afhankelijk van het vermogen de afnemer op het 25kV~, 150 kV~ of 400 kV~ net zetten.

Het uitgangspunt is als volgt hoe hoger de spanning des te minder verlies heb je want de totale stroom gaat naar beneden. Hoe meer moeite stroom heeft door een leiding te lopen des te meer verlies (in de vorm van warmte) krijg je.

Even wat formules er bij pakken:
U = I x Z (Wisselspanning)
U = I x R (Gelijkspanning)

De Z is weerstand waarbij men 2 weerstanden heeft de ohmse weerstand (R) en de zelfinductie (L) vanwege dat het wisselspanning is.
De I is de stroom
De U is de spanning
De Z is een "relatieve" constante.

Een klein voorbeeld. De waardes zijn fictief en kloppen niet met de werkelijkheid.
We hebben 2x 10 meter draad.
Draad 1 heeft een weerstand van 10 ohm/m
Draad 2 heeft een weerstand van 5 ohm/m
De spanning is 100 V= voor beide draden
gevraagd de stroom van de draden
Oplossing:
Draad 1
U = I x R
100 = I x 100 (10 meter x 10 ohm)
I = 1 A

Draad 2
U = I x R
100 = I x 50 (10 meter x 5 ohm)
I = 2 A
We zien dus dat in draad 2 meer verlies zal optreden omdat de stroom hoger is.

[Jhonny44]

Een supergeleider zou dat probleem oplossen.

[Dr. Cheeks]

Valt reuze mee. De laserpuls is ultra kort, een paar miljardste seconde ('few billionth of a second" op z'n Amerikaans)...

Zoals gerapporteerd had de resulterende laserpuls een vermogen van 1,85 megajoule. En watt is gedefnieerd als 1 joule per seconde, dus 1,85 megajoule is 1,85 megawatt 1 seconde lang. Oftewel wat een 500W PC verbruikt in 3700 seconden, dus ruim 61 minuten...

En voor een gamer die een uurtje achter 'zn PC zit heb je ook geen 196 kerncentrales nodig

[Pmf1971]

een ENERGIE van 1,85 MJ.

vermogen is energie per tijdseenheid.

[Verwijderd]

Het is een omgerekend vermogen aangezien het geheel blijkbaar slechts pico seconden aanstaat is het vermogen per seconde heel erg veel lager.

Uiteraard kan een dergelijk systeem nooit meer verbuiken dan ze in de VS opwekken.

Waarschijnlijk is het opslaan van een klein gedeelte van de rest/nachtstroom van een kleine (eigen of lokale) centrale meer dan voldoende.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 14:35]

[brama]

Er zit geen aarde in watts, het zijn teRawatts

Die zullen ze waarschijnlijk uit een verzameling accu's halen die ze eerst langdurig opgeladen hebben. Heel erg lang zal die piek dan ook niet geduurd hebben, een korte 'burst' dus.

[mr.cluster]

Bij vorige kernfusie tests werd er gebruik gemaakt van reusachtig draaiende vliegwielen om de benodigde energie tijdelijk op te slaan. Waarschijnlijk werd dit hier ook gebruikt.

[Onestone]

Nope; Borsele 485 MW.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Kerncentrale_Borssele

[Verwijderd]

Die hangt men aan een satteliet en dan.......... starwars

EDIT: gezien de onderstaande opmerking dat er 169 Borsele centrales nodig zijn om de benodigde energie op te wekken om de laser te laten werken is mijn gedachtegang van het ultieme wapen dus nog niet zo gek.

Gezien Redsandro's opmerking blijf ik bij de gedachtengang van het ultieme wapen.

"en dat komt niet in de buurt van het godsvermogen dat nodig is om die laser af te schieten"

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 14:35]

[Thedr]

Je maakt een denkfoutje... je hebt het over energie terwijl het artikel over vermogen gaat! Om dit vermogen continue op te wekken heb je inderdaad al die kerncentrales nodig. Punt hier is dat er een 'beetje' energie in extreem korte tijd vrijkomt, wat dus een heel hoog vermogen geeft. 1.89 MJ is niet heel veel; een liter benzine levert bij verbranding 36 MJ op

[Reactie gewijzigd door Thedr op 24 juli 2024 14:35]

[_Thanatos_]

Ik denk niet dat 1,85MJ genoeg is om een planeet in tweeën te splitsen

[vanaalten]

Ik had ergens gelezen dat het totale energieverbruik van deze laser vergelijkbaar is met de energieinhoud van anderhalve reep snickers...

Edit: een snickers reep van 57 gram bevat, volgens Snickers zelf, 1.2MJ aan energie. Dus met iets meer dan anderhalve reep zit je op 1.9 megajoule, precies wat deze laser verbruikt. Altijd leuk om dat soort dingen in een ander perpectief te plaatsen.

[Reactie gewijzigd door vanaalten op 24 juli 2024 14:35]

[poefel]

Ik heb ooit een presentatie bijgewoond op een wetenschappelijke conferentie van iemand die hieraan werkte.

Het gaat dus om een enorm gebouwencomplex, met als enige doel het opwekken van zoveel mogelijk laserlicht. Ergens laten ze de laserbundels samenkomen op een target. Deze hoge energie fysica is wetenschappelijk zeer interessant en nuttig, maar ik vind het onbegrijpelijk dat men met droge ogen kan beweren dat het doel is om energie op te wekken.

In de presentatie werd verteld dat het target waarin de kernfusie zou moeten plaatsvinden bestaat uit een plaatje goud. Tijdens een shot van de laser wordt het goud plus de houder volledig vernietigd. Bovendien kunnen ze momenteel maar een aantal shots per dag doen. Het target wordt handmatig vervangen iedere keer.

Ik weet niet meer de exacte getallen, maar het kwam erop neer dat om de kernfusie economisch haalbaar te maken moeten de kosten van een target met een factor 100 teruggebracht worden (van € 1000 naar € 10 per gouden plaatje of iets dergelijks), en moet de machine continue kunnen draaien met een shot per seconde of iets daaromtrent. En dan zijn alleen de operationele kosten gedekt, dus niet de bouwkosten van de laser. Momenteel bestaat er überhaupt nog geen systeem om de energie van de kernfusie op te vangen en om te zetten in electriciteit.

Het National Ignition Facility is een onderzoekscentrum, het doel is wetenschappelijk, vergelijkbaar met CERN. Misschien zijn er nog enige militaire belangen in het spel. Maar duurzame energie uit een apparaat dat puur goud als brandstof gebruikt is echt een fabeltje dat wordt hooggehouden alleen voor de subsidie.

[Reactie gewijzigd door poefel op 22 juli 2024 22:39]

[Verwijderd]

Volgens mij heb jij niet echt opgelet tijdens die presentatie. Kernfusie opwekken in goud is ongeveer gelijk aan stellen dat je energie opwekt door water van zee naar de top van een berg te dragen: de bindingsenergie per nucleon in de gefuseerde producten is lager dan die van de goudnucleonen. Met andere woorden: het kost energie om goudatomen te fuseren. Kom op zeg, dit is VWO-natuurkunde. Niemand maakt zo'n blunder, al helemaal niet iemand die er werkzaam is. In het originele concept wordt daarom ook geschoten op kleine bolletjes met een deuterium-tritiummix; en die atomen fuseren natuurlijk wel. (Zie de zon als letterlijk lichtend voorbeeld.)

[Verwijderd]

De reep verbrand in jouw lichaam natuurlijk niet in minder dan 1 nanoseconde, dan zou je ontploffen.

[Verwijderd]

Niet dat ik er veel van weet, maar een hoeveelheid energie verhoudt zich dan ook niet tot in grammen en andere gewichtseenheden en volumes. Misschien is er op een bepaald niveau wel mee te meten in combinatie met andere factoren, maar voor het blote oog zeker niet. Maar ergens is het wel grappig ja, een snicker

[Grrrrrene]

Dat zegt vanaalten toch ook niet? Hij geeft aan dat een reep Snickers (en om mega- of mini-verpakkingen uit te sluiten specificeert hij 57g) 1.2MJ aan energie bevat. Waar het hier om gaat is dat het vermogen welliswaar heel hoog is, maar dat de duur van het gebruiken van dat vermogen tegelijkertijd bijzonder kort is. En energie is vermogen * tijd, dus veel vermogen * heel korte tijd kan nog altijd vrij weinig zijn

[HerrKauwer]

Niet dat ik er veel van weet, maar een hoeveelheid energie verhoudt zich dan ook niet tot in grammen en andere gewichtseenheden en volumes

Tuurlijk wel... E=mc²
Maar dan zou je lichaam alle massa van de reep om moeten zetten in energie. Iets wat we niet kunnen. Anders zou je ook 5.123.162.280.000.000 Joule binnenkrijgen.

[Durandal]

Dat is anders wel wat ze aan het proberen zin met die energie

[rinkel]

Dat is de formule voor kernenergie.
Voorheen hadden we nog de wet van behoud van massa, deze wet geldt nog steeds voor elke reactie anders dan een kernreactie.
Massa kan dus niet verdwijnen. Als dit wel het geval is, komt er een enorme hoeveelheid energie vrij; kernenergie.
Neem aan dat er geen kernreactie plaats vindt in je maag, anders mag je wel een heel stevige toiletpot hebben.

Edit
Misschien een wat overbodige reactie aangezien iedereen kernreacties krijgt met natuurkunde... En dus bovenstaande dit uiteraard ook wist.

[Reactie gewijzigd door rinkel op 24 juli 2024 14:35]

[donut]

dus met die laser zitten we anno 2012 op snicker niveau

[DrVic]

Of voor vreedzame toepassingen; energie opwekken met zonnecellen in de ruimte en de laser gebruiken om het geconcentreerd naar de aarde te schieten daar op te vangen en om te zetten in bruikbare energie. Je hebt dan geen oppervlak nodig op aarde en wellicht geen/ minder last van atmosferische verliezen (als je met zo'n laser minder energie verliest dan met normaal licht, dat weet ik niet).

[depeje]

Je kan altijd een golflengte kiezen die minder last heeft van de dampkring. Ik vrees dat de uv-bundel van deze laser hier niet geschikt zal zijn. Of we moeten weer met z'n allen de ozonlaag gaan verdunnen. Maar zoals hieronder al zoveel aangehaald zal het vermogen dat deze laser continu aankan veeeeeel lager zijn.

[Reactie gewijzigd door depeje op 24 juli 2024 14:35]

[Verwijderd]

Je moet wel naar een kortere golflengte, anders heb je last van de diffractie limiet. Zelfs zichtbaar licht of UV gedraagt zich quasi-optisch, waardoor de kleinste 'spot size' door de Rayleigh criterion bepaald wordt. Oftwel: het niet niet mogelijk om licht over 100-en kilometers afstand te focussen, of je hebt gigantische optiek nodig. En daarom is zo'n 'space-laser' ook niet mogelijk, hebben spionage satellieten een maximale resolutie, etc. Allemaal beperkt door de natuurwetten (gelukkig maar)

[Verwijderd]

Of voor vreedzame toepassingen; energie opwekken met zonnecellen in de ruimte en de laser gebruiken om het geconcentreerd naar de aarde te schieten daar op te vangen en om te zetten in bruikbare energie. Je hebt dan geen oppervlak nodig op aarde en wellicht geen/ minder last van atmosferische verliezen (als je met zo'n laser minder energie verliest dan met normaal licht, dat weet ik niet).

Nee maar je moet wel heel zuiver gaan richten met dat ding om je receptor precies te raken. Als je stralenbundel niet zo heel energetisch is moet je de ontvanger precies raken om nog enige efficiency te halen, en als hij wél heel energetisch is wil je vermijden dat je per ongeluk streepjes door het landschap trekt

[haakjesluiten]

Dat was ook mijn eerste ingeving

Al zou het ook wel leuk zijn als ze kernfusie onder de knie krijgen. Kunnen we ook gelijk over grote ruimteschepen gaan praten

[Finraziel]

Die hangt men aan een sateliet en dan... absolutely nothing, how are you gonna power the damn thing?

Edit: Bij nader inzien, dat zou misschien niet eens zo lastig zijn als ik dacht want dat vermogen verbruik hij natuurlijk ook maar heel even. Aangezien watt joule/s is zou je 1,85 megajoule kunnen uitdrukken als een halve kilowattuur. Zolang je de energie kan opslaan en in een keer weer af kunt geven zou het in theorie dus eigenlijk best moeten kunnen.

edit2: Ja, wat Thedr hierboven iets anders dus al zegt. Aan de andere kant, als de laser dus ongeveer even veel energie op levert als 0,05 liter benzine, dan gaat het ook niet echt gebouwen opblazen denk ik.

[Reactie gewijzigd door Finraziel op 24 juli 2024 14:35]

[Dark Angel 58]

je dacht zeker aan death star?
het is inderdaad een vreselijk gedachte... we kunnen amerika dat wapen niet toevertrouwen...

[Unstable Element]

Onafhankelijk van de hoeveelheid energie
Hij is slechts 3 american football fields groot.

[Verwijderd]

Je kan ook energie opsparen, zootje zonnecollectoren (of dat ene grondstof, helium-3, dat daar te gebruiken is voor energieproductie) ergens op de maan zetten. En dan condensators ("die goeie uit Taiwan"). En daarna net als de railgun alle condensatoren leeg laten lopen, alleen hier gebruiken voor de laser show.

Vraag me af of je hiermee ook meteorieten mee kunt splijten, en hopen dat die de aarde dan missen of vergaan in de atmosfeer. Dan hoeven we daar ook minder bang voor te zijn.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 14:35]

[itarix]

Of heel veel condensators

[Nas T]

Je haalt vermogen en energie door elkaar. Vermogen is energie per seconde, energie is een energiehoeveelheid. 500 biljoen watt, 1,85 megajoule=
185.000.000 / 500.000.000.000.000 = 0,00000037 seconde is 0,37 microseconde.

Dus ja, het vermogen van 169 Borsele-kernenergiecentrales, voor 0,37 microseconde.
Veel? Tsja. Een volwassen man heeft 2500 kcal per dag nodig (= 10.467,5 kJoule).

Dus de energie die de laser verbruikt, is ongeveer dezelfde hoeveelheid wat een volwassen man in achttien dagen verbruikt. Klinkt het nu veel?

[Sando]

1,85 megajoule= 185.000.000 (...)

Moet dat niet zijn 1,85 megajoule = 1.850.000 (...) ?
≃ 0,000000004s = 4 microseconden.

Ik weet niet precies hoe je bij die 18 dagen komt, maar
2500 kcal is 10,46 megajoules, en dat is ongeveer 5,7 afgeschoten lasers per dag.

10,46 megajoules (per dag) is ook 121 joules per seconde, ofwel een volwassen man draait op ongeveer 120 watt (@vanaalten ofwel 9 snickers ) en dat komt niet in de buurt van het godsvermogen dat nodig is om die laser af te schieten, tenzij je 4 uur energie in 4 microseconden kunt stoppen.

Zo lang dat niet kan heb je gewoon een Matrix met 4.130.183.380.000 Neo's nodig. Dat is nogal een raar contrast met die ~6 lasers per man per dag aan energieverbruik, maar dat is het verschil tussen piekvermogen en totale energieverbruik, en zo zie je dat de manier waarop je het becijferd nogal van invloed is op het indrukwekkendheidsgevoel.

Bovendien met nogal een natte vinger want er gaat ongetwijfeld veel energie verloren, dus laat die cijfers achter de komma maar zitten.

[Reactie gewijzigd door Sando op 24 juli 2024 14:35]

[Mejust]

Ooit van condensators gehoord? "4 uur energie in 4 microseconden" is prima te doen.

[Sando]

Precies, en zo kan je met één mens toch 5,7 lasers per dag afschieten.

[RG]

Het verhaal klopt wel, maar de cijfers niet.

De kerncentrale van Borssele heeft een vermogen van circa 500 MW (5 * 10^8 W). De laser heeft een vermogen van 500 TW (5 * 10^14 W). Dat is een factor miljoen verschil (10^6). Om de laser te voeden zou je dus een miljoen kerncentrale's ter grootte van Borselle nodig hebben, niet 169.

Een volwassen mens heeft inderdaad zo'n 10 MJ per dag nodig aan voedsel (omgerekend 285 ml benzine). Deze laser heeft gebruikt 1.85 MJ, dus dat is wat een mens in 4.5 uur gebruikt, niet in 18 dagen. Dus dat zou best de hoeveelheid energie kunnen zijn die in een Snickers zit, zoals hier beneden wordt geopperd.

[wouzke]

Dat aantal centrales zou nodig zijn om de laser continu te laten branden, wat "niet mogelijk" is. Door dergelijk korte burst te geven en er qua energie veel minder nodig, vraag me wel af wat ze gebruiken als buffer om deze energie af te kunnen geven...

[GeoBeo]

Condensatoren...

[RobjeDopje]

Ben ik nou de enige die niet snapt waarom een miljoen kercentrales net zoveel energie geven als 1 mens in 4,5 uur?

DOES NOT MAKE SENSE
1 miljoen kercentrales == 1 snicker
...

[Donool]

Hoe kunnen ze ooit zoveel stroom in 1 keer leveren? Lijkt me niet dat je dat bij de essent even regelt?

[Aikon]

Die hoeveelheid stroom is ergens lokaal opgeslagen en wordt gedurende zeer korte tijd gebruikt, de totale hoeveelheid stroom zal niet bijzonder zijn. Net als een flitser, die gebruikt ook zeer veel stroom en toch kan je kleine camera-accu'tje heel veel flitsen laten afvuren.

[Verwijderd]

Vrij simpel, namelijk niet. Gewoon op locatie opslaan in capacitoren en dat gebruiken ze dan om de stroom daarna door te geven voor de laser ... lijkt me niet meer dan logisch dat ze dat niet van de normale stroomvoorziening aftappen

[marquis]

Je kunt een stroombuffer opbouwen waardoor je wel aan dat vermogen kan komen. Het is alleen een kleine tijd bruikbaar, meer voor een hoge stroompuls. Dus als je de laser wil gebruiken, moet je hem wel eerst opladen.

[Ravocs]

Lijkt me wel, het is een enkel schot wat dus maar heel even (~ 10, 20, 100 picoseconden?) duurt. 500*10¹² J/s * 100*10^-12 = 50 kJ. Valt dus best mee, ook als de puls iets langer duurt.

[MRecord]

Een van de mogelijkheden die voor het leveren van een grote hoeveelheid stroom wordt gebruikt is het vliegwiel. Bij bijvoorbeeld JET (joint european torus) worden twee 775 ton zware vliegwielen aangedreven tot 225 rpm, en als dan de stroom nodig is worden deze wielen op generatoren aangesloten die in een keer dus een grote stroompiek kunnen maken. De motoren die de vliegwielen aandrijven zijn gewoon aangesloten op het lichtnet.

[Slashdotter]

Kunnen we hier astroiden die op de aarde afstormen kapot knallen?

[Blokmeister]

Meh, astroiden zijn moelijk te bestrijden. Deze worden veelal ontdekt bij toeval, aangezien ze geen licht geven en te klein zijn om van een grote afstand te zien. Als wij een meteoriet ontdekken die op de aarde afstormt is het waarschijnlijk pas als deze de dampkring al binnen is.

[MneoreJ]

Met deze specifieke laser niet -- daarvoor is de duur te kort. Maar er wordt wel gestudeerd op de mogelijkheid om een vloot lasers op zonne-energie in te zetten als verdediging tegen asteroïden (http://arxiv.org/abs/1206.1336).

Het grote probleem hierbij is dat je het hebt over een vloot lasers in een baan om de aarde. Wie gaat er garanderen dat die lasers netjes op de ruimte gericht blijven? Zelfs als de lasers niet sterk genoeg zouden zijn om door de atmosfeer te komen, dan zit je nog steeds met het feit dat je wapens in de ruimte hebt. Prima als de aarde gered moet worden van een asteroïde, minder als China een satelliet wil lanceren waar de Amerikanen het niet zo mee eens zijn.

[MSalters]

Nee. Deze hoeveelheid laserlicht kun je niet met spiegels richten, de spiegel zou in rook opgaan.

[Mastermind]

Misschien wel off-topic gemod, maar dit lijkt me een heel nuttige toepassing. Ik denk dat het apparaat wel een kleine asteroide van een metertje of 200 in stukken kan schieten.

[Fuzzillogic]

1,85 megajoule. Dat doet je stofzuiger ook in 20 minuten. (I kid you not). Daarmee ga je geen asteroïde slopen.

[Verwijderd]

Misschien, maar wat als je die stofzuigkracht in enkele picoseconden verbruikt? Is dat ook nog geen killer dan? Het is trouwens zoveel megajoule op een klein stukje. Daar brand je denk ik wel wat mee weg.
Edit, ach hieronder in de reacties staat dat al.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 14:35]

[MSalters]

Als je 't niet wil vergelijken met een stofzuiger, neem dan een handgranaat. Daarmee kun je een muur opblazen, maar geen heel huis. Dat heb je dus ook de orde-grootte van de asteroide die je daarmee opblaast: 2 meter, geen 200 meter. Iets wat in de atmosfeer toch al zou verbranden.

[Hanzo]

Wellicht ook krachtig genoeg om pylonen de ruimte in te schieten ?

[depeje]

Waarschijnlijk niet. De energie van ongeveer 2 megajoule die deze laser afvuurde is maar evenveel als de kinetische energie van een kleine auto op de snelweg (in druk verkeer). Een ton krijg je daarmee nog geen 200 meter hoog.

Ik denk dat het gemakkelijker is een laser te maken die gespreid over een veel langere tijd veel meer energie de ruimte in kan schieten. Deze laser dient ook voor iets compleet anders.

[Reactie gewijzigd door depeje op 24 juli 2024 14:35]

[Verwijderd]

Help graag me even met uitrekenen, ik heb deze gegevens.

• Zo'n 20 TJ voor een ruimtelancering (spaceshuttle beladen gewicht 100.000kg) naar 111 kilometer hoogte (8,5 minuten ofwel 510 seconden) = 0,03922 TJ per seconde (gemiddeld). (wiki
• 192 lasers * 14 picoseconden (afwisselend vuren van straal) = 2688 picoseconden voor 1,8 MJ in de laserbundel (1,8 MJ / 2688 picoseconden = 669,64 Joule in 1 picoseconde (gemiddeld) * 1 biljoen (biljoen pico's = 1 seconde) = 669.640 TJ in 1 seconde).
• 669.640 TJ om een heel zwaar object de ruimte in te krijgen.

(Ter vergelijking, een ruimtevlucht: 0,03922 TJ per seconde versus laseren a 669.640 TJ per seconde)
Klopt dat?

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 14:35]

[0rbit]

Dat zal allicht kloppen maar het maximale vermogen is bij een raket natuurlijk in de eerste trap veel hoger dan later het geval. Het is nog maar de vraag of het voor een eerste trap genoeg is wat die laser kan leveren.

[Jhonny44]

U bedoelt dit concept?
http://science.howstuffworks.com/light-propulsion.htm

Het zou inderdaad de goede kandidaat zijn om zware ruimtevoertuigen met zware ladingen aan boord van de grond te krijgen zonder brandstof mee te nemen. Dit zou het creëren van een groot ruimtestation of zelfs een groot interplanetair ruimteschip mogelijk maken.

Mogelijk interplanetair ruimteschip: http://www.buildtheenterprise.org/

[indostylo]

Dit lijkt me een goede alternatief voor kernwapens.

Bijv over 20 jaar als men deze laser techiek kunnen verfijnen, dan kunnen ze deze laser op een space stations (sateliet lijkt me dan te klein) monteren met ingebouwde kern reactor (voeding).

Dit zou dan overal ter wereld ingezet kunnen worden om ons beter te beschermen en volgens mij ook een stuk milieuvriendelijker en accurater dan ICBM, wat misschien ook een reden kunnen zijn voor de westerse landen kernwapens af te schaffen.

[MSalters]

Kernreactoren in de ruimte? Problematisch, ze raken hun warmte slecht kwijt. Een kernreactor werkt thermisch, dus is gebonden aan de Carnotcyclus. Praktisch betekent dat dat een 100MW reactor ook zo'n 100MW aan warmte kwijt moet. Waar laat je dat? Je hebt geen koelwater op 500 kilometer hoog.

[dotternetta]

Het is toch best wel koud daarboven?

[jaxxil]

Best wel koud, maar ook vacuum. Je kan alleen maar warmte afstaan aan materie, en hoe meer er van is, hoe makkelijker dat gaat. Daarom voelt lucht van 3 graden celcius veel minder koud dan kopje onder gaan in een bad met zulk koud water. In de ruimte is er zo'n molecuul per kubieke centimeter (alhoewel iets meer dichtbij de aarde), en kan je nergens je warmte aan kwijt, ondanks dat molecuul misschien -200 is. Warmteproductie is een groot probleem in de ruimte.

[arjankoole]

Haha, dat zou grappig zijn. Want dan lanceert je tegenstander 1 antisat raket en heel je capaciteit op dat vlak is weg.

Als we massavernietigingswapens nou gewoon totaal zouden afschaffen, zouden we een stuk dichterbij veiligheid zijn, dan als we continue nieuwe gaan verzinnen.

( maar dat zal helaas altijd wel een droom blijven)

[casparvl]

Dit wordt nooit een manier om kernfusie als schone energiebron te gebruiken. Dat is gewoon een goed excuus. Stiekem is het volgens mij bedoeld om (met militaire doeleinden) meer over kernfusie te weten te komen.

Reden dat het niet als schone energiebron gebruikt kan worden? Nadat de lasers een klompje brandstof tot fusie hebben gebracht, zijn de wanden van het reactorvat bedekt met een miniem laagje van de restproducten van de fusie. Omdat de synchronisatie van die 192 lasers essentieel is (ze moeten EXACT tegelijk bij het klompje brandstof aankomen, anders geen kernfusie), geeft dit problemen: het dunne laagje materie (waarin de lichtsnelheid anders is) zorgt dat de lasers hun synchronisatie kwijt zijn. Dat betekent dus: iedere keer het reactorvat schoonkrabben tussen twee pulsen. Aangezien de per puls opgewekte energie miniem is, is dit dus geen manier om een significante hoeveelheid energie te leveren. Wel interessant is dat je op deze manier misschien fusiebommen zou kunnen gaan ontsteken. Maar dat is dan weer niet zo vredelievend...

Bron: een presentatie op de technische universiteit van Praag, waar onderzoek naar kernfusie wordt gedaan met een tokamak fusiereactor.

[SuperDre]

En daarom is dus nog steeds onderzoek nodig, om te zorgen dat het wel rendabel wordt en te gebruiken is als 'schone' energie.. Vergelijk de huidige kernreactoren maar eens met de 1ste generatie (of zelfs met de generatie tijdens onderzoek), die zijn ook een stuk schoner en renabeler..
Je moet ergens beginnen..

[Martao]

Volgens mij heb je het niet helemaal begrepen. Ik dacht dat het grote probleem was dat de neutronen (dus niet beinvloedt door de magneet) een soort bombardement op de reactorwand uitvoeren, waardoor dit materiaal langzaam kapot gaat. Het probleem is dus een materiaal vinden wat hiervan geen last heeft.

Ik heb weleens een verhaal gelezen (van een wetenschapper, geen idee hoe credible) dat dit materiaal simpelweg niet bestaat en dat daarmee de tokamak geen reëele oplossing is.

[MSalters]

Onzin. Het restproduct is Helium, en dat gaat niet aan de wand zitten: Helium is een gas.

Bovendien: een laagje van een nanometer dik zorgt voor een vertraging van zo'n 0.3 attosecondes. Laserfusie vereist een synchronisatie op de schaal van picosecondes, niet atto.

[dbonline]

Laten we hopen dat dit snel praktisch toegepast kan worden in de kernfusietechnologie zodat dit proces rendabel wordt om elektriciteit op grote schaal op te wekken. Dan is het eveneens gedaan met dat gezever over onveilige kernreactoren en kernafval.

[Xudonax]

De grote grap met een hoop van het kernafval is dat het te voorkomen is door nieuwere generaties van generatoren te gebruiken. Vaak kun je dan ook hetgeen dat nu afval is gebruiken als brandstof voor de reactor.

[SuperDre]

maar die nieuwere generaties kosten ook veel geld.. Het mooiste is natuurlijk wel als het huidige afval wat er nog ligt gebruikt kan worden..

[Xudonax]

Klopt, maar de meeste centrales die er nu staan zijn verouderd. Als we nu in plaats van veel kolen/gas centrales enkele nieuwe kerncentrales bouwen dan is het energieprobleem volgens mij nog wel even uit te stellen.

Dat is ook wat IMHO de "beste" manier is om energie op te wekken, nu kerncentrales, straks kernfusie. Beide zijn "groen" in de zin dat er weinig/geen CO2 of andere broeikasgassen uit komen. Nadeel van kernsplijting is het afval, maar ook daar zijn een hele berg goede oplossingen voor. Opnieuw gebruiken als brandstof is er hier een van.

[Verwijderd]

Een van die geweldig goede afval-oplossingen is natuurlijk: nieuws: Duurzame 'harde schijf' heeft levensduur van miljoenen jaren
Een soort Steen van Rosetta (maar dan moeilijker) om toekomstige generaties te waarschuwen voor onze troep.
(alleen ze moeten dan na een evt ramp wel vanuit de steentijd weer opstaan, een nieuwe hi-tech beschaving opbouwen, (terwijl alle makkelijk winbare grondstoffen onderhand op zijn) om deze steen alleen te kunnen lezen) (de ware onderzoekers wachten dat niet af, en hebben allang die mysterieuze onderaardse zout-grotten geopend, en alle artefacten er uit gehaald)
(en gingen daarna allemaal mysterieus dood, hé dat heb ik eerder gehoord!)

Hoewel er van de 450 kerncentrales al 4 totaal zijn geëxplodeerd! En een aantal grote ongelukken, en er vele kleinere ongelukken en bijna ongelukken zijn gebeurd, (en alle onder het tapijt ongelukken) wil je weer nieuwe bouwen!
(net nog gelezen, Belgische reactor lekt 2 liter water per dag, het lijkt miniem, maar is wel in totale tegenspraak tot afgesproken veiligheidsnormen, een en ander is een glijdende schaal, 2 liter was al niet de afspraak, over 10 jaar is 100 liter in de maas gestort weer de nieuwe norm)
Vertrouwen in kernfusie? Ik niet meer, 50 jaar zijn ze al bezig, de vooruitgang is miniem.

Reken voor de lol eens alle kern-energie veiligheidsmaatregelen door, en vergelijk dat met een setje zonnepanelen.
Het verschil is, kernenergie kost qua opwekking inderdaad erg weinig, de centrales zijn relatief goedkoop, (het is uiteindelijk een moeilijke stoommachine)
Echter....het veiligheids & opslag probleem. Kosten die voortvloeien uit problemen komen nooit op de rekening van de producent, kosten uit afvalopslag ook niet. Als je deze kosten zou meenemen, is kernenergie niet langer interessant. (het minimumloon voor één bewaker van een afvalplaats is over 1 miljoen jaar al meer dan heel Nederland nu voorzien van gratis zonnepanelen)
En wat denk je dat het grondverlies in Japan kost door dit foutje bij de laatste aardbeving?
Laatste opmerking, de makkelijk winbare grondstoffen (uranium e.a.) zijn bij grootschalig gebruik over 40 jaar op! (dan zijn die centrales nog niet eens afgeschreven)

Als Nederland vanaf het begin slim was geweest, en 10% van de opbrengst van Slochteren had geïnvesteerd in duurzame energie, was Nederland nu compleet energie-onafhankelijk geweest.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 24 juli 2024 14:35]

[Martao]

Het is volgens mij een compleet broodje aap verhaal dat uranium over 40 jaar op zou zijn.
En dan hebben we het nog niet over andere radioactieve isotopen gehad.

Verder is het ook niet waar dat er 4 centrales zijn ge-explodeerd. Ik meen dat Chernobyl inderdaad is geexplodeerd, maar bij de andere gevallen (3-mile-island en Fukushima) is er sprake van kernsmelting, binnen het omhulsel. (Chernobyl had geen fatsoenlijk omhulsel). Nou kan het wel zijn dat de gesmolten splijtstof door de bodem is gesmolten, dat heet een meltdown. Heel erg vervelend, maar geen explosie waarbij de radius natuurlijk veel groter is.. Wat is trouwens het 4e incident dat je in gedachten had?

En nogmaals, wat de bovenstaande schrijver ook schreef: het gaat om nieuwe kerncentrales bouwen. Dus Fukushima is geen goed voorbeeld: 40-jaar oude techniek, niet ingericht voor "normale" natuurrampen etc etc.
De nieuwe centrales zijn met name efficienter qua afval en beveiliging, waarbij ik meen dat passieve koeling ook een optie is (dus: het grote probleem in Japan is passé). Op dit moment natuurlijk duur, maar als er veel gebouwd zouden worden, wordt dit uiteraard beter. Het is zeer kortzichtig om dit niet te doen, maar ja, de ramp in Japan kwam op een verkeerd moment natuurlijk, dus het is duidelijk wat de publieke opinie nu is.

Je laatste opmerking kan ik ook niet zo plaatsen. Waarin had die 10% geinvesteerd moeten worden dan?

[poktor]

En dat kan en gebeurt ook: ook Borssele is inmiddel omgebouwd en is nu in staat om maximaal 50% kernafval als brandstof te gebruiken, wat nu ook gebeurt. Wat mij betreft bouwt men z.s.m. alle centrales om naar afvanced FAST reactors, dan kan alle kernafval schoon opgebruikt worden. Wat overblijft, is enkel oud schroot, wat nog nauwelijks radioactief is en met enkele jaren volledig is uitgestraald.