Fysikere overvinder to vigtige operationelle forhindringer i fusionsreaktioner

Et team af fysikere fra flere institutioner i hele USA, der arbejder sammen med en kollega fra Kina, på DIII-D National Fusion Facility i San Diego, Californien, har udtænkt en måde at overvinde to vigtige forhindringer, der står i vejen for at bruge fusion som en generel strømkilde.

I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nature , beskriver gruppen, hvordan de udtænkte en måde at hæve tætheden af ​​plasmaet i deres reaktor og samtidig holde det stabilt.

Forskere på forskellige steder rundt om i verden har arbejdet i flere år på at finde ud af, hvordan man kan bruge fusionsreaktioner til at skabe elektricitet til generel brug - og derved frigøre verden fra at bruge kul- og gasfyrede kraftværker, der spyer drivhusgasser ud i atmosfæren. Men det har været en lang og svær vej.

Det var netop inden for de sidste par år, at forskere var i stand til at vise, at en fusionsreaktion kunne laves for at opretholde sig selv, og at der kunne produceres mere strøm, end der blev tilført et sådant system.

De næste to forhindringer, der skal overvindes, er at øge tætheden af ​​plasmaet i reaktoren og derefter indeholde det i længere perioder - længe nok til, at det kan være nyttigt til at producere elektricitet. I denne nye undersøgelse har forskerholdet udtænkt en måde at gøre begge dele i et tokamak-kammer.

For at indeholde plasmaet, da dets tæthed blev øget, brugte holdet yderligere magneter og udbrud af deuterium, hvor det var nødvendigt. De tillod også højere tætheder ved kernen end nær kanterne, hvilket hjalp med at sikre, at plasmaet ikke kunne undslippe. De holdt den i den tilstand i 2,2 sekunder, længe nok til at bevise, at det kunne lade sig gøre.

De fandt også, at i løbet af det korte tidsrum var den gennemsnitlige tæthed i reaktoren 20% over Greenwald-grænsen - en teoretisk barriere, der var blevet forudsagt at markere det punkt, hvor tilføjelsestrykket ville undslippe det magnetiske felt, der holder plasmaet på plads.

De fandt også, at stabiliteten af ​​plasmaet var H_98y2 over 1, hvilket betyder, at eksperimentet var vellykket.

Forskerholdet anerkender, at deres eksperiment blev udført i en meget lille reaktor - en med en diameter på kun 1,6 meter. For at en sådan præstation skal betragtes som fuldt ud vellykket, skal den udføres i en meget større reaktor, som den, der i øjeblikket er under opførelse i Frankrig, og som vil have en diameter på 6,2 meter.

Flere oplysninger: S. Ding et al., Et tokamak-plasmaregime med høj tæthed og høj indeslutning til fusionsenergi, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07313-3

Journaloplysninger: Natur

© 2024 Science X Network