Ett team av fysiker från flera institutioner över hela USA som arbetar med en kollega från Kina vid DIII-D National Fusion Facility i San Diego, Kalifornien, har utarbetat ett sätt att övervinna två viktiga hinder som står i vägen för att använda fusion som en allmän strömkälla.

I deras artikel publicerad i tidskriften Nature , beskriver gruppen hur de utarbetade ett sätt att höja densiteten av plasman i sin reaktor samtidigt som den höll den stabil.

Forskare på olika platser runt om i världen har arbetat i flera år för att ta reda på hur man kan använda fusionsreaktioner för att skapa elektricitet för allmänt bruk – och därmed befria världen från att använda kol- och gaseldade kraftverk som spyr ut växthusgaser i atmosfären. Men det har varit en lång och svår väg.

Det var bara under de senaste åren som forskare kunde visa att en fusionsreaktion kunde göras för att upprätthålla sig själv och att mer kraft kunde produceras än vad som matades in i ett sådant system.

De nästa två hindren att övervinna är att öka densiteten hos plasman i reaktorn och sedan innehålla den under långa tidsperioder - tillräckligt lång för att den ska vara användbar för att producera elektricitet. I den här nya studien har forskargruppen utarbetat ett sätt att göra båda i en tokamakammare.

För att innehålla plasman när dess densitet ökades använde teamet ytterligare magneter och utbrott av deuterium där det behövdes. De möjliggjorde också högre densiteter vid kärnan än nära kanterna, vilket bidrog till att plasman inte kunde fly. De höll den i det tillståndet i 2,2 sekunder, tillräckligt länge för att bevisa att det kunde göras.

De fann också att den genomsnittliga densiteten i reaktorn under den korta tidsperioden var 20 % över Greenwald-gränsen - en teoretisk barriär som hade förutspåtts markera den punkt vid vilken tillsatstrycket skulle komma ut från magnetfältet som håller plasmat på plats.

De fann också att stabiliteten hos plasman var H_98y2 över 1, vilket betyder att experimentet lyckades.

Forskargruppen erkänner att deras experiment gjordes i en mycket liten reaktor - en med en diameter på bara 1,6 meter. För att en sådan prestation ska anses vara fullt framgångsrik måste den göras i en mycket större reaktor, som den som för närvarande byggs i Frankrike, som kommer att ha en diameter på 6,2 meter.

Mer information: S. Ding et al, A high-density and high-confinement tokamak plasma-regime for fusion energy, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07313-3

Journalinformation: Natur

© 2024 Science X Network