Nytt avslöjande om het fusionsprocess visar tydlig väg framåt

– De nya resultaten ger en stabil grund att bygga vidare på, säger Chalmersforskaren Pär Strand, som tillsammans med forskare från KTH och Uppsala universitet ingår i det stora internationella forskarlag som samarbetat kring försöken i JET.

Pär Strand har varit en del av fusionsforskningen i många år och leder en forskargrupp inom plasmafysik och fusionsenergi på Chalmers, där de med hjälp av datormodeller konstruerar förhållandena i fusionsreaktorer under drift.

Fusion bygger på att solens energiproduktion efterliknas här på jorden. Vid fusion förenas lätta atomer och bildar en ny atom, vilket resulterar i att stora mängder energi frigörs. För att detta ska kunna ske behöver atomerna hettas upp till temperaturer på över 100 miljoner grader och kontrolleras under tillräckligt lång tid. Inget material tål sådana temperaturer, så anläggningar som JET, strax utanför Oxford i England, använder i stället magnetfält för att hålla den upphettade gasen – plasmat – på plats i reaktorn. Tekniken har utvecklats under lång tid och följer nu en tydligt utstakad väg för att skapa ren energi i stor skala. Nu ger de nya resultaten vind i seglen.

– Ett av de mest iögonfallande resultaten är den första detaljerade observationen av hur fusionsbränslet håller sig varmt genom alfaupphettning. Detta är den process där högenergetiska heliumjoner (alfapartiklar), som kommer ut ur fusionsreaktionen, överför sin värme till omgivande bränsleblandningen – plasmat – och därmed håller fusionsprocessen igång. Att studera denna process under realistiska förhållanden är avgörande för att utveckla fusionskraftverk, säger Costanza Maggi, forskare på UK Atomic Energy Authority och tidigare projektledare på JET.

Resultat som pekar framåt

– Det är viktiga resultat, eftersom alfaupphettning är det som till största delen kommer att värma upp plasmat i framtida reaktorer, säger Emil Fransson, forskare inom fusion på Chalmers som arbetar med att förbättra datorsimuleringar av hur partiklar rör sig och kolliderar i en fusionsreaktor.

– När vi har fusion i full skala kommer en del av energin som skapas att omvandlas till elektricitet, medan alfa-partiklarna kommer att värma plasmat. I dagens maskiner så har vi andra metoder för uppvärmning, eftersom vi än så länge har väldigt lite fusion i dem. Därför är de här experimenten så viktiga, de lär oss att förstå hur denna typ av upphettning påverkar plasmat och hela maskinen.

Utöver den första klara observationen av alfaupphettning presenteras även andra viktiga resultat vid den internationella konferensen 29th IAEA Fusion Energy Conference i London. Till exempel presenteras tekniker för att skydda väggarna i reaktorn, uppvärmningstekniker och olika scenarios för hur man kommer operera ett framtida fusion reaktor. Resultaten är avgörande för arbetet inför framtida fusionsexperimentreaktorer som ITER, och visar potentialen för fusion som en framtida energikälla.

Mer information om fusionsförsöken:

Det var år 2021 som Eurofusion (European Consortium for the Development of Fusion Energy) genomförde en omfattande experimentkampanj vid JET (Joint European Torus-anläggningen) i Culham, Storbritannien. Målet var att utforska de extrema förhållanden som förväntas i den större experimentreaktorn ITER som nu byggs i Frankrike. Forskarna nådde de efterfrågade temperaturerna på 150 miljoner grader celsius inuti det munkformade molnet av plasma (het, laddad gas) inuti i JET:s magnetfältsbur. Rekordet för fusion slogs också vid experimenten, då 0,17 milligram bränsle användes för att skapa 59 megajoule energi.

Läs mer:

Pressmeddelandet från den europeiska samarbetsorganisationen Eurofusion: First observation of how fusion keeps itself hot boosts confidence in ITER and future fusion power plants

Tidigare nyhet om fusionsrekordet 2021: Efterlängtat genombrott för fusionsenergi