Joint European Torus (JET), en av världens största och mest kraftfulla fusionsmaskiner, har visat förmågan att på ett tillförlitligt sätt generera fusionsenergi och samtidigt sätta ett världsrekord i energiproduktion.
Dessa anmärkningsvärda prestationer representerar en betydande milstolpe inom området fusionsvetenskap och ingenjörskonst.
I JET:s sista deuterium-tritium-experiment (DTE3) producerades konsekvent hög fusionskraft under fem sekunder, vilket resulterade i ett banbrytande rekord på 69 megajoule med bara 0,2 milligram bränsle.
JET är en tokamak, en design som använder kraftfulla magnetfält för att begränsa en plasma i form av en munk. De flesta metoder för att skapa kommersiell fusion gynnar användningen av två vätevarianter - deuterium och tritium. När deuterium och tritium smälter samman producerar de helium och enorma mängder energi, en reaktion som kommer att ligga till grund för framtida fusionskraftverk.
Dr Fernanda Rimini, JET Senior Exploitation Manager, sa:"Vi kan på ett tillförlitligt sätt skapa fusionsplasma med samma bränsleblandning som ska användas av kommersiella fusionsenergikraftverk, vilket visar upp den avancerade expertis som utvecklats över tiden."
Professor Ambrogio Fasoli, programchef (VD) vid EUROfusion, sa:"Vår framgångsrika demonstration av driftscenarier för framtida fusionsmaskiner som ITER och DEMO, validerade av det nya energirekordet, ingjuter större förtroende för utvecklingen av fusionsenergi. Utöver att sätta en nytt rekord, vi uppnådde saker vi aldrig har gjort förut och fördjupade vår förståelse av fusionsfysik."
Dr. Emmanuel Joffrin, ledare för EUROfusion Tokamak Exploitation Task Force från CEA, sa, "Vi demonstrerade inte bara hur vi kan mjuka upp den intensiva värmen som strömmar från plasman till avgaserna, vi visade också i JET hur vi kan få plasmakanten till en stabilt tillstånd som förhindrar att energiutbrott når väggen. Båda teknikerna är avsedda att skydda väggarna på framtida maskiner. Detta är första gången vi någonsin har kunnat testa dessa scenarier i en deuterium-tritiummiljö.
Över 300 vetenskapsmän och ingenjörer från EUROfusion – ett konsortium av forskare över hela Europa, bidrog till dessa landmärkeexperiment vid UK Atomic Energy Authority (UKAEA) i Oxford, och visade upp det oöverträffade engagemanget och effektiviteten hos det internationella teamet vid JET.
Resultaten befäster JET:s avgörande roll för att främja säker, koldioxidsnål och hållbar fusionsenergi.
Storbritanniens minister för kärnkraft och nätverk, Andrew Bowie, sa:"JET:s sista fusionsexperiment är en passande svansång efter allt banbrytande arbete som har lagts ned i projektet sedan 1983. Vi är närmare fusionsenergi än någonsin tidigare tack vare det internationella teamet av vetenskapsmän och ingenjörer i Oxfordshire."
"Arbetet slutar inte här. Vårt Fusion Futures-program har åtagit sig £650 miljoner för att investera i forskning och anläggningar, vilket befäster Storbritanniens position som ett globalt fusionsnav."
JET avslutade sin vetenskapliga verksamhet i slutet av december 2023.
Professor Sir Ian Chapman, UKAEA VD, sa:"JET har opererat så nära kraftverksförhållandena som möjligt med dagens anläggningar, och dess arv kommer att vara genomträngande i alla framtida kraftverk. Det har en avgörande roll för att föra oss närmare en säker och hållbar framtid."
JET:s forskningsresultat har kritiska konsekvenser inte bara för ITER – ett megaprojekt för fusionsforskning som byggs i södra Frankrike – utan också för Storbritanniens STEP-prototypkraftverk, Europas demonstrationskraftverk, DEMO och andra globala fusionsprojekt, som strävar efter en framtid med säker, koldioxidsnål och hållbar energi.
Dr. Pietro Barabaschi, ITERs generaldirektör, sa:"Under hela sin livscykel har JET varit anmärkningsvärt hjälpsam som en föregångare till ITER:vid testning av nya material, i utvecklingen av innovativa nya komponenter, och ingenstans mer än i generationen. av vetenskapliga data från Deuterium-Tritium-fusion."
"Resultaten som erhålls här kommer att direkt och positivt påverka ITER, validera vägen framåt och gör det möjligt för oss att gå snabbare mot våra prestationsmål. Personligen har det varit ett stort privilegium för mig att ha varit på JET i några år. Där fick jag möjlighet att lära av många exceptionella människor."
JET har varit avgörande för att utveckla fusionsenergin i över fyra decennier, symboliserat internationellt vetenskapligt samarbete, ingenjörsexpertis och engagemanget för att utnyttja kraften i fusionsenergin – samma reaktioner som driver solen och stjärnorna.
JET demonstrerade ihållande fusion under fem sekunder vid hög effekt och satte världsrekord 2021. JET:s första deuterium-tritium-experiment ägde rum 1997.
När det övergår till nästa fas av sin livscykel för återanvändning och avveckling, kommer ett firande i slutet av februari 2024 att hedra dess grundande vision och den samarbetsanda som har drivit fram dess framgång.
Resultaten vid JET, från de stora vetenskapliga milstolparna till att sätta energirekord, understryker anläggningens bestående arv i utvecklingen av fusionsteknik.
Dess bidrag till fusionsvetenskap och ingenjörskonst har spelat en avgörande roll för att påskynda utvecklingen av fusionsenergi, som lovar att bli en säker, koldioxidsnål och hållbar del av världens framtida energiförsörjning.
Fusion, processen som driver stjärnor som vår sol, lovar en ren basbelastningskälla av värme och elektricitet på lång sikt, med små mängder bränsle som kan hämtas över hela världen från billiga material.
När en blandning av två former av väte (deuterium och tritium) värms upp för att bilda en kontrollerad plasma vid extrema temperaturer – 10 gånger varmare än solens kärna – smälter de samman för att skapa helium och frigöra energi som kan utnyttjas för att producera elektricitet .
Deuterium och tritium är två tyngre varianter av vanligt väte och ger tillsammans den högsta reaktiviteten av alla fusionsbränslen. Vid en temperatur på 150 miljoner grader Celsius smälter deuterium och tritium samman och bildar helium och frigör en enorm mängd värmeenergi utan några växthusbidrag. Fusion är till sin natur säker genom att den inte kan starta en process och producerar inget långlivat avfall.
Det finns mer än ett sätt att uppnå fusion. Vårt tillvägagångssätt är att hålla den heta plasman med hjälp av starka magneter i en ringformad maskin som kallas "tokamak", och sedan utnyttja denna värme för att producera elektricitet på liknande sätt som befintliga kraftverk.
De flesta metoder för att skapa kommersiell fusion gynnar användningen av två vätevarianter - deuterium och tritium. När deuterium och tritium smälter samman producerar de helium och enorma mängder energi – en reaktion som kommer att ligga till grund för framtida fusionskraftverk.
Deuterium är rikligt och kan utvinnas ur vatten. Tritium är en radioaktiv variant av väte med en halveringstid på cirka 12 år. Tritium kan odlas från litium.
JET är den enda tokamak-fusionsmaskinen i drift som kan hantera tritiumbränsle. Den tredje omgången av experiment med deuterium och tritiumbränsle genomfördes under sju veckor från 31 augusti till 14 oktober 2023. De fokuserade på tre områden – plasmavetenskap, materialvetenskap och neutronik.
JET:s fusionsenergirekord är ett resultat av den avancerade förmågan att driva deuterium-tritiumplasma. Dessa experiment utformades i första hand som den första möjligheten någonsin att demonstrera möjligheten att minimera värmebelastningar på väggen i en deuterium-tritium-miljö, avgörande för ITER-scenarier.
Mer information: För att lära dig mer om de vetenskapliga resultaten av JET DTE3-experimenten besök:Joint European Torus testar framgångsrikt nya lösningar för framtida fusionskraftverk.
Tillhandahålls av EUROfusion
