Fusionsforskningsanlægs endelige tritium-eksperimenter giver ny energirekord
Joint European Torus (JET), en af verdens største og mest kraftfulde fusionsmaskiner, har demonstreret evnen til pålideligt at generere fusionsenergi og samtidig sætte en verdensrekord i energiproduktion.
Disse bemærkelsesværdige resultater repræsenterer en væsentlig milepæl inden for fusionsvidenskab og ingeniørvidenskab.
I JET's sidste deuterium-tritium-eksperimenter (DTE3) blev der konstant produceret høj fusionskraft i fem sekunder, hvilket resulterede i en banebrydende rekord på 69 megajoule ved brug af blot 0,2 milligram brændstof.
JET er en tokamak, et design, der bruger kraftige magnetiske felter til at begrænse et plasma i form af en doughnut. De fleste tilgange til at skabe kommerciel fusion favoriserer brugen af to brintvarianter - deuterium og tritium. Når deuterium og tritium smelter sammen, producerer de helium og enorme mængder energi, en reaktion, der vil danne grundlag for fremtidige fusionskraftværker.
Dr. Fernanda Rimini, JET Senior Exploitation Manager, sagde:"Vi kan pålideligt skabe fusionsplasmaer ved hjælp af den samme brændstofblanding, der skal bruges af kommercielle fusionsenergikraftværker, hvilket viser den avancerede ekspertise, der er udviklet over tid."
Professor Ambrogio Fasoli, Program Manager (CEO) hos EUROfusion, sagde:"Vores succesfulde demonstration af operationelle scenarier for fremtidige fusionsmaskiner som ITER og DEMO, valideret af den nye energirekord, indgyder større tillid til udviklingen af fusionsenergi. Ud over at sætte en ny rekord, vi opnåede ting, vi aldrig har gjort før, og uddybede vores forståelse af fusionsfysik."
Dr. Emmanuel Joffrin, EUROfusion Tokamak Exploitation Task Force Leader fra CEA, sagde:"Vi demonstrerede ikke kun, hvordan vi blødgør den intense varme, der strømmer fra plasmaet til udstødningen, vi viste også i JET, hvordan vi kan få plasmakanten ind i en stabil tilstand, hvilket forhindrer udbrud af energi, der når væggen. Begge teknikker er beregnet til at beskytte integriteten af væggene på fremtidige maskiner. Dette er første gang, vi nogensinde har været i stand til at teste disse scenarier i et deuterium-tritium-miljø.
Over 300 videnskabsmænd og ingeniører fra EUROfusion – et konsortium af forskere i hele Europa, bidrog til disse skelsættende eksperimenter på den britiske atomenergimyndigheds (UKAEA)-sted i Oxford, hvilket viste det internationale team på JETs enestående engagement og effektivitet.
Resultaterne styrker JET's centrale rolle i at fremme sikker, kulstoffattig og bæredygtig fusionsenergi.
Den britiske minister for atomkraft og netværk, Andrew Bowie, sagde:"JETs endelige fusionseksperiment er en passende svanesang efter alt det banebrydende arbejde, der er gået ind i projektet siden 1983. Vi er tættere på fusionsenergi end nogensinde før takket være det internationale team af videnskabsmænd og ingeniører i Oxfordshire."
"Arbejdet stopper ikke her. Vores Fusion Futures-program har forpligtet £650 millioner til at investere i forskning og faciliteter, hvilket cementerer Storbritanniens position som et globalt fusionsknudepunkt."
JET afsluttede sine videnskabelige operationer i slutningen af december 2023.
Professor Sir Ian Chapman, UKAEA CEO, sagde:"JET har opereret så tæt på kraftværksforholdene som muligt med nutidens faciliteter, og dets arv vil være gennemgående i alle fremtidige kraftværker. Det har en afgørende rolle i at bringe os tættere på et sikkert og bæredygtig fremtid."
JET's forskningsresultater har ikke kun kritiske konsekvenser for ITER - et megaprojekt for fusionsforskning, der bygges i det sydlige Frankrig - men også for Storbritanniens STEP-prototypekraftværk, Europas demonstrationskraftværk, DEMO og andre globale fusionsprojekter, der forfølger en fremtid med sikker, kulstoffattig og bæredygtig energi.
Dr. Pietro Barabaschi, ITER-generaldirektør, sagde:"Gennem hele dets livscyklus har JET været bemærkelsesværdig nyttig som en forløber for ITER:i test af nye materialer, i udvikling af innovative nye komponenter og intetsteds mere end i generationen. af videnskabelige data fra Deuterium-Tritium-fusion."
"De opnåede resultater her vil direkte og positivt påvirke ITER, validere vejen frem og sætte os i stand til at komme hurtigere frem mod vores præstationsmål. På en personlig note har det været et stort privilegium for mig at have været i JET i et par år. Der havde jeg mulighed for at lære af mange exceptionelle mennesker."
JET har været medvirkende til at fremme fusionsenergi i mere end fire årtier, hvilket symboliserer internationalt videnskabeligt samarbejde, ingeniørmæssig ekspertise og forpligtelsen til at udnytte kraften i fusionsenergi – de samme reaktioner, der giver næring til solen og stjernerne.
JET demonstrerede vedvarende fusion over fem sekunder ved høj effekt og satte verdensrekord i 2021. JETs første deuterium-tritium-eksperimenter fandt sted i 1997.
Når det går over i den næste fase af sin livscyklus for genbrug og nedlukning, vil en fejring i slutningen af februar 2024 ære dens grundlæggende vision og den samarbejdsånd, der har drevet dens succes.
Præstationerne på JET, fra de store videnskabelige milepæle til opsætningen af energirekorder, understreger anlæggets varige arv i udviklingen af fusionsteknologi.
Dets bidrag til fusionsvidenskab og -teknik har spillet en afgørende rolle i at fremskynde udviklingen af fusionsenergi, som lover at blive en sikker, kulstoffattig og bæredygtig del af verdens fremtidige energiforsyning.
Fusionsenergiens potentiale
Fusion, den proces, der driver stjerner som vores sol, lover en ren grundbelastningskilde af varme og elektricitet på lang sigt ved at bruge små mængder brændstof, der kan hentes verden over fra billige materialer.
Når en blanding af to former for brint (deuterium og tritium) opvarmes for at danne et kontrolleret plasma ved ekstreme temperaturer - 10 gange varmere end solens kerne - smelter de sammen for at skabe helium og frigive energi, som kan udnyttes til at producere elektricitet .
Deuterium og tritium er to tungere varianter af almindelig brint og giver tilsammen den højeste reaktivitet af alle fusionsbrændstoffer. Ved en temperatur på 150 millioner grader Celsius smelter deuterium og tritium sammen og danner helium og frigiver en enorm mængde varmeenergi uden drivhusbidrag. Fusion er i sagens natur sikker ved, at den ikke kan starte en løbe-væk proces og ikke producerer langlivet affald.
Der er mere end én måde at opnå fusion på. Vores tilgang er at holde det varme plasma ved hjælp af stærke magneter i en ringformet maskine kaldet en "tokamak", og derefter at udnytte denne varme til at producere elektricitet på samme måde som eksisterende kraftværker.
Om fusionsenergibrændstoffet
De fleste tilgange til at skabe kommerciel fusion favoriserer brugen af to brintvarianter - deuterium og tritium. Når deuterium og tritium smelter sammen, producerer de helium og enorme mængder energi - en reaktion, der vil danne grundlag for fremtidige fusionskraftværker.
Deuterium er rigeligt og kan udvindes fra vand. Tritium er en radioaktiv variant af brint med en halveringstid på omkring 12 år. Tritium kan dyrkes fra lithium.
Om de sidste deuterium-tritium-eksperimenter (DTE3)
JET er den eneste tokamak-fusionsmaskine i drift, der er i stand til at håndtere tritiumbrændstof. Den tredje runde af eksperimenter med deuterium- og tritiumbrændstof blev udført over syv uger fra 31. august til 14. oktober 2023. De fokuserede på tre områder – plasmavidenskab, materialevidenskab og neutronik.
JETs fusionsenergirekord er et resultat af den avancerede evne til at betjene deuterium-tritium plasmaer. Disse eksperimenter var primært designet som den første mulighed nogensinde for at demonstrere gennemførligheden af at minimere varmebelastninger på væggen i et deuterium-tritium-miljø, afgørende for ITER-scenarier.
Flere oplysninger: For at lære mere om de videnskabelige resultater af JET DTE3-eksperimenterne besøg:Joint European Torus tester med succes nye løsninger til fremtidige fusionskraftværker.
Leveret af EUROfusion
Varme artikler
-
Fysikere forbedrer forståelsen af varme og partikelstrøm i kanten af en fusionsenhedPPPL -fysiker C.S. Chang. Kredit:Elle Starkman Fysikere ved US Department of Energys (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) har opdaget værdifuld information om, hvordan elektrisk ladet -
Linseløs lysfeltsbilleddannelse gennem diffuserkodningEn diffuser er placeret i en lille afstand foran en sensor, så en tidsmæssigt usammenhængende punktkilde i det detekterbare synsfelt genererer et pseudotilfældigt mønster med høj kontrast. De elementæ -
Forskere identificerer ny type superlederDenne illustration viser et krystalgitter af strontiumruthenat, der reagerer på forskellige lydbølger, der sendes via resonant ultralydsspektroskopi, når materialet afkøles gennem sin superledende ove -
Måneder lang, realtidsgenerering af en tidsskala baseret på et optisk urStrontium-87 optisk gitterur. Kredit:National Institute of Information and Communications Technology National Institute of Information and Communications Technology (NICT) genererede et real-time
- Brækker rumaffald nogensinde naturligt ned? (video)
- Hvad vil der blive af engelsk i en post-Brexit EU?
- Største asteroide i et århundrede, der susede inden den 1. september
- Hydrogeler baner vejen for fremtiden for blød robotteknologi
- De første direkte seismiske målinger af Mars afslører en geologisk aktiv planet
- Sådan bygger du en enkel kanin Trap