Ny milstolpe för kärnfusion: reaktor slår rekord i plasmavaraktighet
Den franska kommissionen för alternativa energikällor och atomenergi (CEA) tillkännagav en viktig milstolpe i utvecklingen av plasmavaraktighet i en kärnreaktorgenom att upprätthålla plasma i 1.337 sekunder. Detta nya rekord innebär en förbättring med 25% jämfört med det tidigare rekordet som sattes av East i Kina bara några veckor tidigare.
Detta motsvarar 22 minuters plasma i fusionsreaktorn reaktorn innan den försvann eller blev instabil. Denna teknik skulle använda mindre bränsle än en kärnreaktor med fission och producera mindre radioaktivt avfall, vilket gör den till en nyckel för framtida energiproduktion.
Enligt CEA nådde plasman en temperatur på 50 miljoner grader, vilket visar på betydande framsteg i strävan efter kontrollerad kärnfusion. Resultatet uppnåddes i en tokamak-enhet - som används i magnetiska fusionsreaktorer - och kan vara ett avgörande steg framåt för maskiner som International Thermonuclear Experimental Reactor (Iter), under uppförande i Frankrike.
Kommissionen arbetar för att uppnå längre plasmavaraktighet - upp till timmar - och högre temperaturer, för att närma sig de förhållanden som krävs i fusionsplasma.
"West har uppnått en ny viktig teknisk milstolpe genom att upprätthålla väteplasma i mer än tjugo minuter genom injektion av 2 megawatt (MW) värmeeffekt. Experimenten kommer att fortsätta med ökad effekt", säger Anne-Isabelle Etienvre, chef för grundforskningen vid CEA.
En av de största utmaningarna inom fusionsforskningen är att kontrollera den i sig instabila plasman och samtidigt säkerställa livslängden på de plasmavänliga komponenterna, som måste tåla extrema temperaturer och strålning. Forskarna på West använder supraledande spolar och aktivt kylda komponenter för att skapa en stabil miljö för dessa långvariga experiment, som så småningom kommer att behöva förlängas till flera timmar.
Källa(n)
CEA (på engelska)
Den 12 februari lyckades CEA:s West-maskin upprätthålla ett plasma i mer än 22 minuter. Därmed krossade den det tidigare rekordet för plasmavaraktighet som uppnåtts med en tokamak. Detta framsteg visar hur vår kunskap om plasmor och teknisk kontroll av dem under längre perioder blir alltmer mogen, och ger hopp om att fusionsplasmor kan stabiliseras under längre tid i maskiner som Iter.
1.337 sekunder: så länge lyckades West, en tokamak som drivs från CEA:s anläggning i Cadarache i södra Frankrike och som är en av EUROfusion-konsortiets medelstora tokamakanläggningar, upprätthålla en plasma den 12 februari. Detta var en förbättring med 25% jämfört med den tidigare rekordtiden som uppnåddes med East, i Kina, några veckor tidigare.
Att nå sådana här varaktigheter är en avgörande milstolpe för maskiner som Iter, som kommer att behöva upprätthålla fusionsplasmor under flera minuter. Slutmålet är att kontrollera plasman, som är naturligt instabil, och samtidigt se till att alla komponenter som vetter mot plasman klarar av att stå emot dess strålning utan att fungera felaktigt eller förorena den.
Detta är vad CEA:s forskare har för avsikt att uppnå och vad som förklarar det nuvarande rekordet. Under de kommande månaderna kommer West-teamet att fördubbla sina ansträngningar för att uppnå mycket långa plasmavaraktigheter - upp till flera timmar sammanlagt - men också för att värma upp plasman till ännu högre temperaturer i syfte att närma sig de förhållanden som förväntas i fusionsplasmor.
West är en CEA-anläggning som drar nytta av kommissionens decennier av erfarenhet av att använda tokamaker för att studera plasmor. Anläggningen välkomnar forskare från hela världen som utnyttjar dess nyckelegenskaper som möjliggör långvariga plasmor, i synnerhet dess supraledande spolar och aktivt kylda komponenter. West är en del av en internationell rörelse som omfattar andra stora experiment där CEA-forskare är starkt involverade, till exempel JET, Joint European Torus tokamak i Storbritannien (stängs i slutet av 2023), som innehar rekordet för fusionsenergi, JT-60SA i Japan, EAST i Kina och KSTAR i Sydkorea, för att inte tala om flaggskeppsmaskinen Iter.
"West har uppnått en ny viktig teknisk milstolpe genom att upprätthålla väteplasma i mer än tjugo minuter genom injektion av 2 MW värmeeffekt. Experimenten kommer att fortsätta med ökad effekt. Detta utmärkta resultat gör det möjligt för både West och det franska samhället att visa vägen för den framtida användningen av Iter", säger Anne-Isabelle Etienvre, chef för grundforskningen vid CEA.
