Även om fusionsforskningen fortfarande har en bra bit kvar innan den når sitt slutmål har forskningen under vägens gång resulterat i en hel del upptäckter som gör nytta redan idag, inom så skilda områden som till exempel strömöverföring, terroristbekämpning och medicin.
Fusionsforskningen har de senaste årtiondena gjort stora framsteg. Dessa framsteg har även lett till tillämpningar inom andra områden. För att visa detta har den amerikanska samarbetsorganisationen Fusion Communications Group sammanställt en lista över spin-offs från det amerikanska energidepartementets fusionsforskning.
Flygplanskatapult
Företaget General Atomics i San Diego i USA har tack vare sitt tidiga arbete inom magnetisk fusion kunnat göra en rad teknologiska framsteg. Ett exempel är den elektromagnetiska katapulten EMALS (Electromagnetic Aircraft Launch System), som ska ersätta de ångdrivna katapulter som idag används för att hjälpa flygplan att lyfta från hangarfartyg.
Det flera megawatt kraftiga elektromagnetiska systemet med en elektrisk motor på 100 000 hästkrafter är billigare och kräver färre besättningsmän att använda, samtidigt som det har högre kapacitet och klarar av att skicka iväg fler sorters flygplan än dagens katapulter.
Den amerikanska flottans nya generation hangarfartyg av Gerald R. Ford-klass, som förväntas tas i tjänst under 2015, kommer att vara utrustade med EMALS, men en fullskalig prototyp har redan byggts för att demonstrera systemet. På Plasma Science and Fusion Center vid MIT i USA har avancerad teknologi, ursprungligen framtagen för att diagnostisera de extrema förhållandena i ett hett fusionsplasma inneslutet i en vakuumkammare, anpassats för industriella ändamål, så som att övervaka materialegenskaper vid höga temperaturer och i frätande miljöer under exempelvis glas- och metalltillverkning.
Extrem analys
Konventionella metoder kräver att små prover hämtas ut med jämna mellanrum för att analyseras. Genom att använda sig av elektromagnetisk strålning med millimetervåglängd kan emellertid det nya, prisvinnande systemet, kallat MilliWave Thermal Analyzer, som tagits fram i samarbete med Pacific Northwest National Laboratory och Savannah River National Laboratory göra mätningar i realtid i tidigare oåtkomliga miljöer.
Systemet mäter temperaturförändringar till följd av kemiska reaktioner, fysiska rörelser i materialet och andra parametrar som avslöjar ett materials kemi, stabilitet och kvalitet under själva tillverkningsprocessen, vilket leder till förbättrad effektivitet och kvalitet.
Supraledande elnät
Fusionsforskare vid Oak Ridge National Laboratory i USA har tillsammans med kabeltillverkaren Southwire Company utvecklat och tillverkat världens mest kompakta supraledande elkabel, kallad HTS Triax.
Denna högtemperatursupraledare har mycket lägre resistans än traditionella elledningar och kan leda upp till fem gånger så mycket ström som en kopparkabel av samma storlek. Den lägre resistansen gör också att värmeutvecklingen blir mindre och energiförlusterna kan halveras från runt 8 till 4 procent. Kabeln är också miljövänlig då den kyls med flytande kväve istället för oljeimpregnerad pappersisolering och den kan läggas i existerande underjordiska kanaler. Kabeln testades ursprungligen vid Southwire Companys anläggning i Carrollton i delstaten Georgia och i samarbete med American Supercomputer och American Electric upprättade Oak Ridge National Laboratory och Southwire Company år 2006 ett fungerande stadsnät som sedan dess levererat ström till omkring 8 600 hushåll och företag i staden Columbus i delstaten Ohio.
Antiterrorism
Under arbetet med att ta det amerikanska energidepartementets fusionsreaktorprototyp Tokamak Fusion Test Reactor ur bruk insåg en grupp ingenjörer vid Princeton Plasma Physics Laboratory efter terroristattackerna den 11 september 2001 att de kommit på en metod att detektera kärnmaterial i realtid som kunde användas för säkerhetsändamål.
Det detektionssystem de utvecklat, kallat Miniature Integrated Nuclear Detection System eller MINDS, kan användas för att undersöka exempelvis fordon och bagage som befinner sig i rörelse och identifiera eventuella radioaktiva material som kan användas i vapen.
MINDS används för närvarande på en stor tågstation, på en militärbas, i kommersiella hamnar och vid ingången till olika arbetsplatser för att upptäcka transporter av otillåtna radioaktiva material.
Mer tillgänglig cancerbehandling
Utvecklingen av avancerade supraledande spolar för magnetiska fusionsexperiment vid MIT:s Plasma Science and Fusion Center har resulterat i en ny form av spole som gör det möjligt att konstruera billigare, mer kompakta cyklotroner, vilket skulle kunna göra en värdefull cancer- behandling mer tillgänglig.
En cyklotron är en sorts partikelaccelerator som inom cancersjukvården används vid protonbehandling, en form av strålbehandling som till skillnad från traditionella strålbehandlingar kan anpassas efter cancertumörens storlek och inte skadar kringliggande vävnad. En cyklotron är emellertid i vanliga fall väldigt stor och dyr och väger runt 1 000 ton. Det finns därför för närvarande bara fem sjukhus i hela USA som använder sig av protonbehandling.
Den kompakta cyklotron som tas fram vid Plasma Science and Fusion Center är ungefär 40 gånger mindre, väger bara runt 25 ton och kostar bara en bråkdel så mycket. Den kommer på så vis att göra det möjligt för många fler sjukhus att erbjuda protonbehandling. Upptäckten kan dessutom gynna andra forskningsområden som använder sig av cyklotroner.
Halvledarinspektion
Fusionsforskare vid Oak Ridge National Laboratory har hjälpt till att ta fram en prisvinnande digital holografisk mikroskopiteknik, som snabbt kan hitta även små defekter i kiselplattor vid tillverkning av kretskort. Metoden ger betydligt bättre känslighet än traditionella optiska inspektionssystem och har dessutom högre kapacitet.
Det patenterade inspektionssystemet kan därför hjälpa till att hålla produktionskostnaderna för kretskort nere.
Konstgjorda muskler
Forskare vid Princeton Plasma Physics Laboratory samarbetar med kemiföretaget Ras Labs i New Jersey i USA för att förbättra elektroaktiva material med hjälp av plasma, vilket kan leda till bättre artificiella muskler.
Ras Labs arbetar framförallt med hand- och armproteser, bestående av elektroaktiva polymerer inneslutna i ett flexibelt, skinnliknande hölje och försedda med inbäddade elektroder, som fungerar som nerver i den konstgjorda muskelvävnaden. De hade emellertid problem med att polymererna släppte från elektroderna. Lösningen på problemet visade sig vara plasmabehandling av elektroderna och med hjälp av utrustningen vid Princeton Plasma Physics Laboratory kan elektroder och polymerer nu sammansvetsas för att skapa mer realistiska muskelrörelser.
