Tokamak-geometri och parameterutvecklingen för ett FIRE-läge. a, Plasmakonfigurationen av ett FIRE-läge i KSTAR. Färgen på linjerna indikerar jontemperaturen i kiloelektronvolt, med 10 keV motsvarande ≈120 miljoner kelvin. b–i, Tidsutvecklingen av huvudfysik- och ingenjörsparametrar (bild 25860). b, Plasmaströmmen (Ip ), toroidal magnetfältstyrka vid den magnetiska axeln (BT), neutral strålinjektionseffekt (PNBI ) och elektroncyklotronresonansuppvärmningseffekt (PECH). c, Förbättringsfaktorerna för energiinneslutning i förhållande till ITER89P och IPB98(y,2) skalningslagen (H89 och H98y2 ) och lagrad plasmaenergi (WMHD ). d, den linjegenomsnittliga elektrondensiteten (ne ) och linjegenomsnittad snabbjondensitet från NUBEAM-beräkningar (nsnabb ). e, den centrala jon- och elektrontemperaturen (Ti,0 och Te,0 ). f, Dα utsläppsintensitet. g, slingspänningen. h, Den interna induktansen (li ), normaliserad beta (βN ) och de magnetiska fluktuationerna som detekteras av Mirnov-spolar. i, kollinjens strålningsintensitet från C 2+→3+ . Kredit:Nature (2022). DOI:10.1038/s41586-022-05008-1
Ett team av forskare knutna till flera institutioner i Sydkorea som arbetar med två kollegor från Princeton University och en från Columbia University har uppnått en ny milstolpe i utvecklingen av fusion som energikälla – de genererade en reaktion som gav temperaturer på 100 miljoner Kelvin och varade i 20 sekunder. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature , beskriver gruppen sitt arbete och vart de planerar att ta det under de närmaste åren.
Under de senaste åren har forskare försökt skapa hållbara fusionsreaktioner inuti kraftverk som ett sätt att generera värme för omvandling till el. Trots betydande framsteg har huvudmålet fortfarande inte uppnåtts. Forskare som arbetar med problemet har haft svårt att kontrollera fusionsreaktioner - de minsta avvikelserna leder till instabiliteter som hindrar reaktionen från att fortsätta. Det största problemet är att hantera värmen som alstras, som är i miljontals grader. Material kunde inte hålla plasma så varmt, naturligtvis, så det svävas med magneter.
Två tillvägagångssätt har utarbetats:Den ena kallas kanttransportbarriär – den formar plasmat på ett sätt som förhindrar att det flyr. Den andra metoden kallas en intern transportbarriär, och det är den typ som används av forskarna som arbetar vid Koreas Superconducting Tokamak Advanced Research Center, platsen för den nya forskningen. Det fungerar genom att skapa ett område med högt tryck nära plasmans mitt för att hålla det under kontroll.
Forskarna noterar att användningen av den interna transportbarriären resulterar i mycket tätare plasma än den andra metoden, och det är därför de valde att använda den. En högre densitet, noterar de, gör det lättare att generera högre temperaturer nära kärnan. Det leder också till lägre temperaturer nära plasmans kanter, vilket är lättare för utrustningen som används för inneslutning.
I detta senaste test på anläggningen kunde teamet generera värme upp till 100 miljoner Kelvin och hålla reaktionen igång i 20 sekunder. Andra lag har antingen genererat liknande temperaturer eller har hållit igång sina reaktioner under en liknande tid, men detta är första gången som båda har uppnåtts i en reaktion.
Forskarna planerar sedan att bygga om sin anläggning för att använda det de lärt sig under de senaste årens forskning, och ersätta vissa komponenter, såsom kolelement på kammarväggarna med nya gjorda av volfram, till exempel. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
