211service.com
En fungerande fusionsreaktor
Det är ett gammalt skämt som många fusionsforskare har tröttnat på att höra: Praktisk kärnfusionskraft är bara 30 år bort – och kommer alltid att vara det.
Men nu kanske det inte längre är sant. Nya framsteg inom magnetteknologi har gjort det möjligt för forskare vid MIT att föreslå en ny design för en praktisk kompakt tokamak-fusionsreaktor - och det är en som kan förverkligas om så lite som ett decennium, säger de.
Den nya reaktorn använder spolar av bariumkopparoxid av sällsynt jordartsmetall, en kommersiellt tillgänglig supraledare, för att generera ett extremt starkt magnetfält. Att introducera det här materialet krusar bara igenom hela designen, säger Dennis Whyte, professor i kärnvetenskap och teknik och chef för MIT:s Plasma Science and Fusion Center. Det förändrar det hela.
Det starkare magnetfältet gör det möjligt att begränsa den superheta plasman - den elektriskt laddade gasen som matar fusionsreaktionen - inom en mycket mindre anordning än de som tidigare föreställts. Minskningen i storlek gör i sin tur hela systemet billigare och snabbare att bygga. Reaktorkonceptet, som använder sig av en tokamak (munkformad) geometri som är mycket studerad, utvecklades av Whyte, doktorand Brandon Sorbom och flera andra studenter. Deras koncept har sitt ursprung i en designklass undervisad av Whyte och fortsatte som ett studentledd projekt efter att klassen avslutats.
Den nya reaktorn är designad för grundforskning om fusion och även som ett potentiellt prototypkraftverk som kan producera betydande kraft. Det mycket högre magnetfältet gör att du kan uppnå mycket högre prestanda, säger Sorbom.
Fusionsreaktorer, som förlitar sig på samma kärnreaktion som driver solen, tvingar ihop par av väteatomer för att bilda helium, som frigör enorma mängder energi. Den svåraste delen av att designa en fungerande reaktor har varit att begränsa plasman samtidigt som den värms upp till temperaturer som är varmare än stjärnornas kärnor. Det är här de magnetiska fälten är kritiska: de fångar effektivt värmen och partiklarna i enhetens heta centrum.
De nya supraledarna gör det möjligt att öka den producerade effekten med cirka en faktor 10 jämfört med standard supraledande teknik, säger Sorbom. Just nu, tillägger han, bör reaktorn kunna producera ungefär tre gånger så mycket el som behövs för att hålla den igång. Designen skulle förmodligen kunna förbättras för att öka den andelen till cirka fem eller sex gånger, säger han, vilket skulle ge tillräckligt med el för cirka 100 000 personer. Hittills har ingen fusionsreaktor producerat så mycket energi som den förbrukar.