Forskere gør gennembrud i at forstå, hvordan man kontrollerer intense varmeudbrudsfusionseksperimenter

Forskere har gjort et gennembrud i forståelsen af, hvordan man kontrollerer intense varmeudbrud i fusionseksperimenter, hvilket bringer dem tættere på at opnå praktisk fusionsenergi. Denne milepæl kan bane vejen for en potentielt grænseløs og bæredygtig energikilde til at imødekomme globale energibehov.

Nuklear fusion er en proces, der kombinerer atomer for at frigive en enorm mængde energi, det samme fænomen, der driver solen og stjernerne. Mens nuklear fusion i rummet ikke kræver komplekst udstyr, kræver replikering af disse forhold på Jorden præcis kontrol for at opretholde processen og udnytte brugbar energi.

Udfordringen for forskere er at forstå og håndtere kraftige udbrud af høj energi kendt som Edge Localized Modes (ELM'er). Hvis de er ukontrollerede, frigiver ELM'er gentagne gange varmeudbrud mod væggene på fusionsmaskiner, hvilket potentielt smelter eller forårsager slid på omgivende instrumenter. Uden ordentlig styring har ELM'er potentiale til at skade de interne mekanismer i disse installationer, hvilket forhindrer den langsigtede levedygtighed af praktisk fusionsenergi.

Det eksperimentelle gennembrud skete ved ASDEX Upgrade-fusionseksperimentet, der ligger på Max Planck Institute for Plasma Physics i Tyskland. Ved at bruge en sofistikeret opvarmningsteknik kaldet "dynamisk ergodisk omleder" opdagede holdet ledet af forskere ved EUROfusion-konsortiet, at visse magnetfeltkonfigurationer og timings i fusionsmaskinens omlederregion kunne regulere ELM'er. Ved hjælp af computermodeller og sofistikerede sensorer fandt de ud af, at omhyggeligt designede konfigurationer udløste mindre og svagere ELM'er eller helt forhindrede dem i at dukke op.

At opnå kontrol over ELM'er repræsenterer en væsentlig milepæl for både grundlæggende fysikforskning og den praktiske udvikling af fusionsenergi. Tidligere blev den ukontrollerede karakter af denne højenergifrigivelse betragtet som en af ​​de mest dybtgående udfordringer for at udvikle pålidelige fusionsmaskiner, der er nødvendige til energiproduktion.

Selvom det er vigtigt at understrege, at opnåelse af bæredygtig fusionsenergi stadig kræver yderligere tekniske forbedringer og eksperimentelle optimeringer, bringer dette gennembrud verden et skridt tættere på at realisere en ren og ubegrænset energikilde, der kan hjælpe med at løse presserende globale energiudfordringer. Evnen til at kontrollere ELM'er er afgørende for fremtidige fusionsreaktordesigns såsom ITER, verdens største, mest kostbare (anslået pris:mindst 20 milliarder euro) eksperimentelle tokamak-reaktor under opførelse i Frankrig. ITER, et samarbejde mellem flere lande for at demonstrere langsigtet videnskabelig bæredygtighed, kan i sidste ende bane vejen for kommercielle fusionsreaktorer i de kommende år.