Fusionsenergi är drömmen för forskare och energi företag kan snart bli verklighet. I fysik vid Massachusetts Institute of technology (MIT) och Samväldet Fusion System har förklarade sig beredd att skapa en fungerande fusionsreaktor inom de närmaste 15 åren.
I hjärtat av att få fusionsenergi är kärnfusion. Till skillnad från kärnkraft, som är en process av att dela en atomkärna i två (mer sällan tre) kärnor med liknande massorna, där energi produceras med kärnfusion som producerar energi i syntesen (fusion) av de tyngre atomkärnor från ljusare (t ex väte till helium). Om i det första fallet talar vi om principer för arbetet, till exempel kärnkraftverk, i den andra vi talar om processer, till exempel sådana som uppstår i inredningen av stjärnor, bland annat i vår Solen. I kärnfusion kan produceras värme på flera hundra miljoner grader Celsius. Och denna värme, säger forskarna, kan förvandlas till stora mängder el.
Utveckling av fusionsreaktorer är forskarna ännu på 40-talet av förra århundradet. Men varje gång vetenskapen står inför samma utmaning på vägen för ren energi – det är mycket svårt att skapa en reaktor kan motstå den beräknade belastningen, för att inte tala om hur att slå.
Just nu mest lovande design av fusionsreaktor är en tokamak – toroidal kammare med mycket kraftfulla magneter. Dessa magneter skapar i kammaren för ett mycket starkt magnetfält håller den varma plasma och därmed ger förutsättningar för förekomst av kontrollerad termonukleär fusion.
I fysik vid Massachusetts Institute of technology, tillsammans med Commonwealth Fusion System kommer att utveckla en kompakt tokamak SPARC, som kan generera 100 megawatt termisk energi. Denna värmeenergi omvandlas till el, utan kommer att användas för att skapa en 10-sekunders puls energi nivå som är tillräckligt för att driva en liten stad. Om experimentet är lyckat, forskare kommer att skapa en större reaktor som genererar 200 megawatt.
Baserat på en kompakt tokamak kommer att vara en mycket kraftfull supraledande magneter gjorda av oxid av yttrium-barium-koppar (YBCO), som kan generera en post magnetisk fältstyrka. Till exempel, YBCO-magnet skapas Nationella Höga Magnetfält Laboratorium, skapar en kraft-fältet till 32 Tesla. Dessutom, hög temperatur supraledare som kan fungera vid en hög temperatur på 77 Kelvin (-196,15 grader Celsius), medan de flesta supraledare av andra material arbetar vid temperaturer nära den absoluta nollpunkten (-273 grader Celsius).
Inte bara MIT är för närvarande engagerad i att hitta en lösning på de problem av fusionsenergi. Till exempel, i December 2017, det rapporterades att den internationella termonukleära experimentreaktorn ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER) är byggd på mitten. Enligt VD för projektet Bernard trångsynt, installationen är planerad att starta år 2025. Testa idéer som kan tillämpas i större reaktorer, är också ett Brittiskt företag, Tokamak Energi.
På MIT har hittat ett sätt att utnyttja energin stjärnor
Nikolai Khizhnyak