Termonukleär energi är fortfarande långt ifrån att användas i industriell skala, men det verkar som att tiden när detta kommer att hända är precis runt hörnet. Under de senaste åren har flera viktiga rekord satts. En av dem levererades nyligen av den koreanska reaktorn Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR). Det är för närvarande en av de mest avancerade reaktorerna i världen, trots sin kompakta storlek. I de senaste testerna producerade den stabila fusionstemperaturer i nästan en minut, och visade också förmågan att hålla extremt varm plasma i mer än 100 sekunder.
Den koreanska fusionsreaktorn KSTAR har satt nytt rekord. Bildkälla: www.eurekalert.org
Temperatur i en fusionsreaktor
Som vi tidigare har beskrivit är termonukleär fusion en process som sker i stjärnor. Det är tack vare honom som solen värmer vår planet. Men för att återskapa termonukleär fusion under terrestra förhållanden måste plasmans temperatur vara mycket högre än i stjärnor, vilket beror på frånvaron av så stark gravitation på jorden. Till exempel bör temperaturen i fusionsreaktorer av Tokmok-typ, det vill säga i form av en munk, vara sju gånger högre än temperaturen i solens kärna, som är 15 miljoner grader. Det vill säga att plasman ska ha en temperatur på cirka 100 miljoner grader.
KSTAR nådde redan denna tröskel 2018, men den kunde bara hålla denna temperatur i 1,5 sekunder. Därefter förlängdes denna tid. Till exempel, redan 2021 höll plasman denna temperatur i cirka 30 sekunder. Men någon gång nådde teamet gränsen för reaktorns kapacitet, vilket ledde till att vissa tekniska ändringar gjordes i den.
Tokmak-reaktorn är formad som en munk. Bildkälla: www.iflscience.com
Efter att ingenjörerna från Korean Fusion Energy Institute (KFE) uppgraderat fusionsreaktorn bibehålls den höga temperaturen under mycket längre tid.
Vad är syftet med KSTAR-fusionsreaktorn
Enligt forskarna själva kan KSTAR nu motstå temperaturer på 100 miljoner grader Celsius i 48 sekunder, och kan även hålla varm plasma i höggränsläge, eller H-läge, i 102 sekunder. Målet är dock ännu inte uppnått. Utmaningen är att hålla den önskade temperaturen i 300 sekunder medan plasman brinner. Forskarna räknar med att uppnå detta mål i slutet av 2026.
För att uppnå det önskade resultatet kommer forskare att konsekvent öka prestanda hos värme- och strömstyrenheter. Dessutom kommer de att arbeta för att förbättra säkerheten för kärnteknologier.
ITER-reaktorn kommer att lanseras 2025 Fotokälla: Wikipedia
Det bör noteras att KSTAR, liksom Joint European Torus (JET), som nyligen slog ytterligare ett rekord, fungerar som testplatser för utveckling och förbättring av kärnfusionsteknik. Det vill säga, de är pionjärer inom termonukleära reaktorer. Därefter kommer erfarenheterna att användas för konstruktion och drift av mer avancerade reaktorer, såsom ITER och DEMO. De kommer redan att vara prototyper i full storlek av industriella termonukleära reaktorer.
ITER bör lanseras nästa år. Forskare förväntar sig att det kommer att kunna generera 10 gånger mer energi än vad som skulle förbrukas för att upprätthålla en termonukleär reaktion. Och den ännu mer avancerade DEMO-reaktorn, som kommer att bli dess efterträdare, kommer att generera 25 gånger mer energi.
Det måste sägas att DEMO-termonukleärreaktorn inte finns ännu, men dess konstruktion bör börja inom en nära framtid, eftersom all dokumentation bör förberedas i år.
Termonukleär fusion kan revolutionera energiområdet
Som koreanska forskare säger , den aktuella Studien ger grönt ljus för att utveckla de kärnteknologier som behövs för DEMO-fusionsreaktorn. Men de gör för närvarande allt för att säkerställa säkerheten för de kärnteknologier som behövs för att driva mer avancerade och kraftfulla reaktorer.
Se till att prenumerera på våra Zen- och Telegram-kanaler. På så sätt kommer du alltid att vara medveten om nya vetenskapliga upptäckter!
Låt oss slutligen påminna er om att den termonukleära reaktorn JT-60SA öppnades i slutet av förra året. Det är den största fusionsreaktorn som finns tillgänglig för närvarande och är föregångaren till ITER. Om alla experiment genomförs framgångsrikt kommer en verklig energirevolution att inträffa, eftersom reaktorer kommer att producera stora mängder prisvärd och miljövänlig energi.