Tokamaks er enheter som brukes i fusjon med magnetisk inneslutning. I disse reaksjonene brukes et kraftig magnetfelt for å kontrollere og inneholde det varme fusjonsbrenselplasmaet i reaktorkjernen. Plasmaet varmes opp til høye temperaturer ved nøytral stråleinjeksjon eller radiofrekvensoppvarming. Hovedmålet er å opprettholde en stabil plasmatilstand der fusjonsreaksjoner kan oppstå kontinuerlig, noe som gir en ubegrenset energikilde.
En fersk studie utført av forskere fra Oakridge National Laboratory (ORNL), Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) og Tokamak Energy Ltd markerer et stort gjennombrudd innen fusjonsenergiforskning. Teamet nådde temperaturer på nesten 100 millioner grader Celsius, noe som er nødvendig for at fusjonskraftverk skal produsere kommersiell energi.
I tillegg oppnådde de høye temperaturer i en kompakt tokamak, noe ingen hadde gjort før!
I denne studien fokuserte forskerne på å forbedre driftsforholdene til en høyfelt sfærisk tokamak (ST) kalt ST40. Sammenlignet med andre termonukleære enheter, utmerker ST40-enheten seg ved sin mindre størrelse og sfæriske plasma.
Teamet brukte en tilnærming som ligner på den som ble brukt på 1990-tallet ved TFTR tokamak, som genererte mer enn 10 millioner watt fusjonskraft. ST40 opererte i et toroidformet (smultringformet) magnetfelt med en intensitet like over 2 Tesla.
For å varme opp plasmaet brukte teamet 1,8 millioner watt nøytrale partikler med høy energi. Selv om plasmautladningen, eller perioden da termonukleære reaksjoner aktivt fant sted, bare varte i 0,15 sekunder, nådde temperaturen på ionene i kjernen mer enn 100 millioner grader Celsius.
For å måle ionetemperaturer brukte teamet TRANSP-transportkoden utviklet ved PPPL. Denne koden er nyttig fordi den tar hensyn til de målte temperaturprofilene til urenheter og deuterium, hoveddrivstoffet som brukes i fusjonsreaktorer.
De fant at temperaturområdet for urenheter overstiger 8,6 keV (ca. 100 millioner grader Celsius), mens temperaturområdet for deuterium er nær denne verdien. Dette funnet tyder på at oppvarmingsmetoden som ble brukt i forsøket var effektiv for å oppnå de ønskede høye temperaturene.
Resultatene gir optimisme for fremtidig utvikling av termonukleære kraftverk basert på kompakte sfæriske tokamaks med høyt felt. Disse fremskrittene kan føre til mer effektive og økonomisk levedyktige løsninger innen fusjonsenergi, og tilbyr en lovende vei til bærekraftig og ren energiproduksjon.
Les også: