Maskinen er indstillet til at se, om litium kan hjælpe med at bringe fusion til jorden

Litium, det lette sølvfarvede metal, der bruges i alt fra farmaceutiske applikationer til batterier, der driver din smartphone eller elbil, kunne også hjælpe med at udnytte fusionsenergien på Jorden, der tænder sol og stjerner. Litium kan opretholde varmen og beskytte væggene inde i doughnut-formede tokamakker, der huser fusionsreaktioner, og vil blive brugt til at producere tritium, brintisotopen, der vil kombinere med sin fætter deuterium for at brænde fusion i fremtidige reaktorer.

Ved U.S. Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), forskere har gennemført en treårig opgradering af Lithium Tokamak-eksperimentet-nu kaldet Lithium Tokamak Experiment-Beta (LTX-β)-en unik enhed, der vil teste metallets evne til at opretholde varmen og beskytte væggene i nuet -mere kraftfuld tokamak.

Neutral stråleinjektor

Opgraderingen, finansieret af DOE Office of Science, installeret en neutralstråleinjektor-på langsigtet lån fra Tri Alpha Energy, nu TAE Technologies - til opvarmning, brændstof og øge plasmaets densitet. Andre forbedringer omfatter en stigning i magnetfeltet, der begrænser plasmaet, og installation af nye litiumsystemer. Forbedringerne bringer betingelserne i forsøget tættere på dem i en fusionsreaktor, sagde Dick Majeski, hovedforsker af forsøget.

Den nye enhed, som bruger en belægning af lithium til at dække den indre tokamaks væg var før opgraderingen blevet den første til at holde temperaturen konstant fra den varme, central kerne af plasmaet til den normalt kølige yderkant. "Maskinen er nu klar til at udnytte opgraderingens fulde kapacitet, "sagde Phil Efthimion, leder af PPPL's ​​enhed for plasmavidenskab og teknologi, som fører tilsyn med forsøget.

Fusion kombinerer lette elementer i form af plasma - det varme, ladet tilstand af stof sammensat af frie elektroner og atomkerner - der genererer enorme mængder energi. Forskere søger at kopiere fusion på Jorden for en praktisk talt uudtømmelig strømforsyning til elektricitet.

For at fuldføre opgraderingen, teamet producerede 500 kilowatt neutral stråleeffekt, samtidig med at det øgede styrken af ​​det magnetiske felt, der begrænser plasmaet med to tredjedele, og dækning af tokamakens vægge med en lithiumbelægning; det tilsyneladende magiske metal absorberer omstrejfende plasmapartikler og forhindrer dem i at hoppe tilbage i plasmaets kerne og afkøle det. Holdet øgede yderligere den neutrale stråleeffekt til over 600 kilowatt, øge maskinens varmeeffekt med en faktor 10.

Stadig opretholde god indespærring?

Den næste test er, om den opgraderede maskine kan opretholde god indeslutning og konstant temperatur i langt varmere plasmaer, med stærkere magnetfelter. Stråleopgraderingen vil forhindre tætheden i at falde og demonstrere, om det varmere og mere energiske plasma stadig kan kontrolleres.

Opførelsen af ​​opgraderingen krævede trin, der omfattede installation af en stærkere strømforsyning og en ny litiumfordamper og var "en vanskelig opgave at udføre, "Sagde Majeski." Alle arbejdede meget hårdt. Vi fik meget hjælp fra laboratoriets NSTX-U [National Spherical Torus Experiment-Upgrade] ingeniørteam. "Tom Kozub fra teamet havde tilsyn med den tekniske indsats, og fysikeren Dennis Boyle kørte enheden, da den opfyldte driftskravene.

Forskere fra otte forskningscentre i hele landet samarbejder om LTX-β:Oak Ridge og Lawrence Livermore National Laboratories; Princeton University; University of California, Los Angeles; University of Wisconsin-Madison; University of Washington; og University of Tennessee, Knoxville.