Tokamaks er enheder, der bruges i fusion med magnetisk indeslutning. I disse reaktioner bruges et kraftigt magnetfelt til at kontrollere og indeholde det varme fusionsbrændstofplasma i reaktorkernen. Plasmaet opvarmes til høje temperaturer ved neutral stråleindsprøjtning eller radiofrekvensopvarmning. Hovedmålet er at opretholde en stabil plasmatilstand, hvor fusionsreaktioner kan forekomme kontinuerligt, hvilket giver en ubegrænset energikilde.
En nylig undersøgelse foretaget af forskere ved Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) og Tokamak Energy Ltd markerer et stort gennembrud inden for forskning i fusionsenergi. Holdet nåede temperaturer på næsten 100 millioner grader Celsius, hvilket er nødvendigt for, at fusionskraftværker kan producere kommerciel energi.
Derudover opnåede de høje temperaturer i en kompakt tokamak, hvilket ingen havde gjort før!
I denne undersøgelse fokuserede forskerne på at forbedre driftsbetingelserne for en højfelt sfærisk tokamak (ST) kaldet ST40. Sammenlignet med andre termonukleare enheder er ST40-enheden kendetegnet ved sin mindre størrelse og sfæriske plasma.
Holdet brugte en tilgang svarende til den, der blev brugt i 1990'erne ved TFTR tokamak, som genererede mere end 10 millioner watt fusionskraft. ST40 opererede i et ringformet (doughnut-formet) magnetfelt med en intensitet lige over 2 Tesla.
For at opvarme plasmaet brugte holdet 1,8 millioner watt neutrale partikler med høj energi. Selvom plasmaudladningen, eller den periode, hvor termonukleære reaktioner aktivt fandt sted, kun varede 0,15 sekunder, nåede temperaturen af ionerne i kernen mere end 100 millioner grader Celsius.
For at måle iontemperaturer brugte holdet TRANSP-transportkoden udviklet på PPPL. Denne kode er nyttig, fordi den tager højde for de målte temperaturprofiler for urenheder og deuterium, det vigtigste brændstof, der bruges i fusionsreaktorer.
De fandt, at temperaturområdet for urenheder overstiger 8,6 keV (ca. 100 millioner grader Celsius), mens temperaturområdet for deuterium er tæt på denne værdi. Dette fund tyder på, at den opvarmningsmetode, der blev brugt i eksperimentet, var effektiv til at opnå de ønskede høje temperaturer.
Resultaterne giver optimisme for den fremtidige udvikling af termonukleare kraftværker baseret på kompakte sfæriske højfeltstokamakker. Disse fremskridt kan føre til mere effektive og økonomisk levedygtige løsninger inden for fusionsenergi, der tilbyder en lovende vej til bæredygtig og ren energiproduktion.
Læs også: