Forskare vid den kinesiska fusionsreaktorn EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), som hjälper till att bana väg för det stora, internationella fusionsexperimentet ITER, har lyckats med en bedrift som tar oss ännu ett steg närmare ett fungerande fusionskraftverk.
En av fusionsforskningens främsta svårigheter är att hålla det heta fusionsplasmat inneslutet inom ett begränsat område. Eftersom plasmat är hett nog att smälta alla fasta material krävs det någonting annat än en vägg för att innesluta det. I stjärnor, som får sin energi från fusion, innesluts plasmat av deras enorma gravitation, som ser till att det är ett mycket högt tryck och en mycket hög temperatur i kärnan. Denna metod kan emellertid av förklarliga skäl inte användas av fusionsforskare på jorden.
En av de vanligaste metoderna, och den metod som används i så kallade tokamakreaktorer som EAST och ITER, är istället att innesluta plasmat med hjälp av magnetfält. Metoden bygger på att ett plasma består av laddade partiklar, som kan styras med hjälp av magnetfält, och tillräckligt starka magnetfält kan därför både innesluta ett plasma och hjälpa till att hetta upp det.
För att generera magnetfält som är starka nog använder sig EAST av supraledande magneter. När det magnetiskt inneslutna plasmat hettats upp tillräckligt mycket hjälper plasmat dessutom till att innesluta sig själv. Efter en viss gräns skapar plasmat nämligen spontant en slags yttre kant, som till viss del förhindrar partiklar från att lämna plasmat och som dessutom förhindrar turbulens i plasmat. Detta självinneslutande tillstånd brukar kallas för H-läge.
Fusionsforskaren J. Li och hans kollegor vid EAST har nu lyckats få ett plasma att förbli i H-läge i 30 sekunder, vilket är 10 till 20 gånger längre än vad som kunnat åstadkommas vid andra reaktorer. Bedriften är ett litet men viktigt steg på vägen mot fusionskraft.
Dessutom har EAST-reaktorns innerväggar förstärkts för att förbättra värmeavledningen och därmed skära ner på de oönskade biprodukter som uppstår då energirika partiklar kolliderar med materialet i reaktorkammaren.
[Fakta]
Fusionsplasma
För att åstadkomma en fusionsreaktion, det vill säga att få två atomkärnor att slås samman och frigöra energi, måste den repulsiva kraft som gör att atomkärnorna stöter bort varandra först övervinnas. För att lyckas med detta måste atomkärnorna ha tillräckligt hög hastighet för att kollidera istället för att knuffa undan varandra, vilket i praktiken kräver mycket höga temperaturer.
Det är därför nödvändigt att hetta upp fusionsbränslet till ett plasma, det vill säga en gas bestående av fria atomkärnor och elektroner, med en temperatur på mellan 15 och 100 miljoner grader Celsius. Detta kräver givetvis energi och eftersom het gas expanderar går det dessutom åt energi för att hålla ihop plasmat. Fusionsforskarna har därför ännu inte lyckats åstadkomma en kedjereaktion som på ett säkert sätt genererar mer energi än vad som krävs för att hålla igång den.
För att man ska behöva göra av med så lite energi som möjligt består fusionsbränsle vanligtvis av väteisotoperna deuterium och tritium, som förutom en proton har en respektive två neutralt laddade neutroner som hjälper till att minska energitröskeln för att starta en fusionsreaktion.
