Gyles Lewis
0 
3432
721
Et privat atomfusionsfirma har opvarmet et plasma med brint til 27 millioner grader Fahrenheit (15 millioner grader Celsius) i en ny reaktor for første gang - varmere end solens kerne.
Den britiske Tokamak Energy siger, at plasmatesten er en milepæl i sin søgen efter at være den første i verden til at producere kommerciel elektricitet fra fusionskraft, muligvis i 2030.
Virksomheden, der er opkaldt efter vakuumkammeret, der indeholder fusionsreaktionen inden i magtfulde magnetiske felter, annoncerede oprettelsen af superhot-plasma i sin eksperimentelle ST40-fusionsreaktor i begyndelsen af juni.
Den vellykkede test - den hidtil højeste plasmatemperatur opnået af Tokamak Energy - betyder, at reaktoren nu vil blive forberedt næste år til en test af et endnu varmere plasma, på mere end 180 millioner grader F (100 millioner grader C).
Det vil sætte ST40-reaktoren inden for de driftstemperaturer, der er nødvendige for kontrolleret nuklear fusion; Virksomheden planlægger at bygge en yderligere reaktor i 2025, der vil producere flere megawatt fusionskraft.
”Det har været virkelig spændende,” fortalte medstifter af Tokamak Energy David Kingham. "Det var meget godt at se dataene komme igennem og være i stand til at få plasmaer med høj temperatur - sandsynligvis ud over, hvad vi håbede på." [Videnskabsfakta eller fiktion? Sandsynligheden for 10 Sci-Fi-begreber]
Tokamak Energy er et af flere private finansierede virksomheder, der kæmper for at skabe en fungerende fusionsreaktor, der kan levere elektricitet til nettet, måske år før midten af 2040'erne, når ITER-fusionsreaktorprojektet i Frankrig forventes at endda opnå sit "første plasma. "
Det kan være endnu et årti efter, før den eksperimentelle ITER-reaktor er klar til at skabe vedvarende nuklear fusion - og selv da vil reaktionen ikke bruges til at generere elektricitet.
Stjerner i en krukke
Den nukleare fusion af brint i det tungere element helium er den vigtigste nukleare reaktion, der holder vores sol og andre stjerner brændende i milliarder af år - det er derfor, at en fusionsreaktor undertiden sammenlignes med en "stjerne i en krukke."
Kernefusion finder også sted inden i kraftfulde termonukleære våben, også kendt som brintbomber, hvor brint opvarmes til fusionstemperaturer af plutonium-fissionsindretninger, hvilket resulterer i en eksplosion hundreder eller tusinder af gange mere kraftfuld end en fissionsbombe.
Jordbundne kontrollerede fusionsprojekter som ITER og Tokamak Energy-reaktorer vil også smelte sammen brændstofbrændstof, men ved meget højere temperaturer og lavere tryk end der findes i solen.
Tilhængere af nuklear fusion siger, at det kunne gøre mange andre typer elproduktion forældet ved at producere store mængder elektricitet fra relativt små mængder af de tunge brintisotoper, deuterium og tritium, som er relativt rigelige i almindeligt havvand.
"50 kg tritium og 33 kg deuterium ville producere en gigawatt elektricitet i et år," mens mængden af tungt brintbrændstof i reaktoren på et hvilket som helst tidspunkt kun ville være et par få gram, sagde Kingham.
Det er nok energi til at drive mere end 700.000 gennemsnitlige amerikanske hjem, ifølge tal fra US Energy Information Administration.
Eksisterende nukleare fissionsanlæg producerer elektricitet uden at producere drivhusgasemissioner, men de brændes af radioaktive tunge elementer som uran og plutonium og skaber meget radioaktivt affald, der skal håndteres og opbevares omhyggeligt. [5 Hverdags ting, der er radioaktive]
I teorien kunne fusionsreaktorer producere langt mindre radioaktivt affald end fissionsreaktorer, mens deres relativt lille brændstofbehov betyder, at nukleare nedbrydninger som Tjernobyl-katastrofen eller Fukushima-ulykken ville være umulige ifølge ITER-projektet.
Veteranfusionsforsker Daniel Jassby, der engang var fysiker ved Princeton Plasma Physics Laboratory, har dog advaret om, at ITER og andre foreslåede fusionsreaktorer stadig vil skabe betydelige mængder radioaktivt affald.
Vejen til nuklear fusion
ST40-reaktoren og de fremtidige reaktorer, der er planlagt af Tokamak Energy, bruger et kompakt sfærisk tokamak-design med et næsten rundt vakuumkammer i stedet for den bredere donutform, der bruges i ITER-reaktoren, sagde Kingham.
Et kritisk fremskridt var brugen af højtemperatur-superledende magneter til at skabe de magtfulde magnetfelter, der var nødvendige for at forhindre superhot-plasma i at skade reaktorvæggene, sagde han.
De 7 meter høje (2,1 meter) elektromagneter omkring Tokamak Energy-reaktoren blev afkølet med flydende helium for at arbejde ved minus 423,67 grader F (minus 253,15 grader C).
Anvendelsen af avancerede magnetiske materialer gav Tokamak Energy-reaktoren en betydelig fordel i forhold til ITER-reaktordesignet, som ville bruge strømhungrige elektromagneter afkølet til nogle få grader over absolut nul, sagde Kingham.
Andre investeringsfinansierede fusionsprojekter inkluderer reaktorer, der er under udvikling General Fusion, med base i British Colombia og TAE Technologies, der er baseret i Californien.
Et Washington-baseret selskab, Agni Energy, har også rapporteret om tidlig eksperimentel succes med endnu en anden tilgang til kontrolleret nuklear fusion, kaldet "beam-target fusion", rapporteret tidligere i denne uge.
Et af de mest avancerede privatfinansierede fusionsprojekter er den kompakte fusionsreaktor, der er udviklet af den amerikanske baserede forsvars- og rumfartsgigant Lockheed Martin ved sin Skunk Works engineering afdeling i Californien.
Virksomheden siger, at en 100 megawatt fusionsreaktor, der er i stand til at drive 100.000 hjem, kan være lille nok til at sætte på en vogn og blive kørt til det sted, hvor det er nødvendigt.
Original artikel på .