Forskare arbetar för att dramatiskt påskynda utvecklingen av fusionsenergi i ett försök att leverera kraft till elnätet tillräckligt snabbt för att mildra effekterna av klimatförändringar. Ankomsten av en banbrytande teknik – högtemperatursupraledare, som kan användas för att bygga magneter som producerar starkare magnetfält än vad som tidigare varit möjligt — skulle kunna hjälpa dem att uppnå detta mål. Forskare planerar att använda denna teknik för att bygga magneter i den skala som krävs för fusion, följt av konstruktion av vad som skulle bli världens första fusionsexperiment som skulle ge en nettoenergivinst.

Insatsen är ett samarbete mellan Massachusetts Institute of Technologys Plasma Science &Fusion Center och Commonwealth Fusion Systems, och de kommer att presentera sitt arbete vid American Physical Society Division of Plasma Physics möte i Portland, Malm.

Fusionskraft genereras när kärnor av små atomer kombineras till större i en process som frigör enorma mängder energi. Dessa kärnor, typiskt tyngre kusiner till väte som kallas deuterium och tritium, är positivt laddade och känner därför stark avstötning som bara kan övervinnas vid temperaturer på hundratals miljoner grader. Medan dessa temperaturer, och därmed fusionsreaktioner, kan produceras i moderna fusionsexperiment, de villkor som krävs för en nettoenergivinst har ännu inte uppnåtts.

En potentiell lösning på detta kan vara att öka styrkan på magneterna. Magnetiska fält i fusionsenheter tjänar till att hålla dessa heta joniserade gaser, kallas plasma, isolerad och isolerad från vanlig materia. Kvaliteten på denna isolering blir mer effektiv när fältet blir starkare, vilket innebär att man behöver mindre utrymme för att hålla plasman varm. Genom att fördubbla magnetfältet i en fusionsenhet kan man minska dess volym – en bra indikator på hur mycket enheten kostar – med en faktor åtta, samtidigt som man uppnår samma prestanda. Således, starkare magnetfält gör fusion mindre, snabbare och billigare.

Ett genombrott inom supraledarteknik skulle kunna göra det möjligt för fusionskraftverk att bli verklighet. Supraledare är material som låter strömmar passera genom dem utan att förlora energi, men för att göra det måste de vara väldigt kalla. Nya supraledande föreningar, dock, kan arbeta vid mycket högre temperaturer än konventionella supraledare. Kritisk för fusion, dessa supraledare fungerar även när de placeras i mycket starka magnetfält.

Även om det ursprungligen var i en form som inte användes för att bygga magneter, forskare har nu hittat sätt att tillverka högtemperatursupraledare i form av "band" eller "band" som gör magneter med oöverträffad prestanda. Designen på dessa magneter är inte lämpad för fusionsmaskiner eftersom de är alldeles för små. Innan den nya fusionsenheten, kallas SPARC, kan byggas, de nya supraledarna måste införlivas i den typ av stora, starka magneter som behövs för fusion.

När magnetutvecklingen är framgångsrik, nästa steg blir att konstruera och driva SPARC-fusionsexperimentet. SPARC kommer att vara en tokamak-fusionsenhet, en typ av magnetisk inneslutningskonfiguration som liknar många maskiner som redan är i drift (Figur 1).

Som en prestation analog med bröderna Wrights första flygning vid Kitty Hawk, visar en nettoenergivinst, syftet med fusionsforskning i mer än 60 år, skulle kunna vara tillräckligt för att sätta in fusion ordentligt i nationella energiplaner och lansera kommersiell utveckling. Målet är att ha SPARC i drift 2025.