Mötesplatsen för dig inom energibranschen, jun, 26 2017
Senaste Nytt

Fusionsforskningen gör nytta idag

En smart volframlegering som tagits fram för att klara av de höga temperaturerna i en fusionsreaktor skulle kunna hjälpa solvärm
En smart volframlegering som tagits fram för att klara av de höga temperaturerna i en fusionsreaktor skulle kunna hjälpa solvärm
Den fjärrmanövrering som utvecklats för att användas i fusionsreaktorn JET har även tillämpningar inom högenergifysik, rymdforsk
Den fjärrmanövrering som utvecklats för att användas i fusionsreaktorn JET har även tillämpningar inom högenergifysik, rymdforsk
Publicerad av
Alarik Haglund - 26 okt 2016

Även om fusionsforskningen gjort stora framsteg kvarstår en rad tekniska utmaningar när det gäller att tygla fusionskraften och ge oss en säker, ren och mer eller mindre outtömlig energikälla. Vägen mot fusionsenergi har emellertid kantats av en mängd tekniska innovationer, som utvecklats i fusionsforskningens namn men som redan idag är till nytta inom andra områden.

I fusionsexperiment använder forskarna kraftfulla magneter för att innesluta och forma het plasma, med en temperatur på mer än 100 miljoner grader, i en vakuumkammare och studera dess beteende. Med tanke på den komplexa och tvärvetenskapliga naturen hos den fusionsforskning som bedrivs världen över är det inte så konstigt att den lett till framsteg inom allt från medicinsk teknik och miljöteknik till astrofysik och materialvetenskap.

För att demonstrera fusionsforskningens kortsiktiga fördelar har det europeiska fusionskonsortiet EUROfusion identifierat en del av dessa så kallade spinoffs.

Supraledare

Supraledare, som kan leda elektrisk ström i stort sett helt utan resistans, började tillverkas kommersiellt i början av 1960-talet, ungefär samtidigt som magnetisk inneslutning av plasma framträdde som ett lovande alternativ för att åstadkomma fusion.

Snart blev det tydligt att supraledare är oumbärliga för magnetiska fusionsreaktorer. Behovet av effektiva supraledare inom fusionsforskningen tvingade fram tekniska landvinningar inom supraledarindustrin och de första supraledande magneterna i den skala som krävs i en fusionsreaktor demonstrerades som en del i ett internationellt samarbete mellan världens fusionsforskare och industrin.

Idag används supraledare förutom i fusionsreaktorer bland annat även inom transportsektorn, för att möjliggöra höghastighetståg med maglev-teknik och i medicinsk utrustning för till exempel magnetröntgen.

Renare miljö

Framtida fusionsbränslen kommer att innehålla en blandning av väteisotoperna deuterium och tritium och det är viktigt att tritiumet avlägsnas från bränslecykelns avfall. För detta ändamål har EUROfusions italienska forskningsavdelning tagit fram ett membran av palladium-silverlegering. Det tunna membranet låter väte passera men blockerar alla andra ämnen och fungerar därför som ett effektivt vätefilter, som till exempel kan avskilja väteisotoper som tritium från en fusionsreaktors bränsleavfall.

Membranet har emellertid redan kommit till nytta även inom andra industrier. Ett exempel är den petrokemiska industrin, där det används för att filtrera avfallet. Ett annat exempel är att membranet används för att utvinna ren vätgas ur avfall från olivoljetillverkningen.

Högre frekvenser

Arbetet med fusionsreaktorn ITER:s kraftfulla plasmavärmare har lett till att forskarna bemästrat överföring av högfrekventa elektromagnetiska vågor i terahertzområdet, som inte kan sändas på samma sätt som till exempel radiovågor eller optiska signaler.

Dessa terahertzsignaler har en rad olika tillämpningar inom allt från övervakning, eftersom de tränger igenom tyg och plast, till vetenskap och kommunikationsteknik och företaget SWISSto12, med ursprung i fusionsforskningen, har utvecklat produkter för att sända och ta emot terahertzsignaler. 

Explosiv metod

Företaget 3D Metal Forming, som specialiserar sig på explosiv metallformning, har tack vare sitt arbete för det europeiska fusionsforskningsprogrammet vidgat sina horisonter.

Företagets metod, som använder sig av chockvågor för att pressa tunna metallplåtar till önskad form, har bland annat använts för att tillverka utrustning till fusionsreaktorn ITER. Framgången har nu även lett till tillämpningar inom flygindustrin.

Fjärrmanövrering

Genom att låta en mänsklig operatör utföra ett arbete utan att vara fysiskt närvarande är fjärmanövrering ett viktigt redskap för fusionsexperiment. När en fusionsreaktor är i drift är detta nämligen det enda sättet att göra förändringar, utföra inspektioner eller reparera komponenter inuti reaktorn.

Det fjärrmanövreringssystem som används vid fusionsreaktorn JET i Storbritannien inkluderar robotutrustning, avancerade datorer, virtuell verklighet och en rad specialverktyg. För att designa och använda system av det här slaget krävs expertis inom maskinteknik, elektroteknik, mjukvara, realtidsstyrning, ergonomi, pneumatik, hydralik, svetsning och skärning.

Tillämpningarna sträcker sig emellertid långt bortom fusionsforskningen och den teknik som utvecklats för JET har även utnyttjats inom högenergifysiken, rymdforskningen, kärnkraftsavvecklingen och kirurgin.

Material för solenergi

Det material i en fusionsreaktor som är vänt mot plasmat måste uppfylla en rad krävande kriterier. Till exempel måste det ha hög smältpunkt, god värmeledningsförmåga, låg upptagning av radioaktivt tritium och låg erosion. Forskare vid Jülich och Max Planck Institute for Plasma Physics har därför tagit fram en så kallad smart volframlegering, som fungerar väl vid temperaturer på upp till 1 200 grader Celsius.

Den smarta legeringen kan emellertid även vara användbar inom andra områden, som i solenergianläggningar. På grund av bristen på lämpliga högtemperaturmaterial har solvärmeverken inte nått sin fulla potential, men smarta volframlegeringar är med sin förmåga att fungera vid extremt höga temperaturer som gjorda för att användas i solvärmeverk.

Rymdplasman

Inom rymdfysiken och astrofysiken studeras plasman i hela universum, från jordens övre atmosfär till de mest avlägsna galaxerna. Den teoretiska fysiken går som en röd tråd genom både rymd- och astrofysiken och plasmafysiken i laboratorier och fusionsexperiment. Eftersom forskningen inom dessa områden överlappar kan till exempel kunskap som erhållits genom fusionsexperiment utnyttjas för att förstå den astrofysiska plasman.

Annons