Syv års arbejde og 450 mio. kr. – det er den investering, britiske forskere har lagt i ombygningen af forsøgsreaktoren MAST Upgrade, som skal vise vejen til fremtidens fusionskraftværker.
Reaktoren, som findes på Culham Centre for Fusion Energy i Oxfordshire, har nu vist, at den kan blive det hele værd.
Forsøgsreaktoren MAST Upgrade varmer brint op til glohedt plasma, som holdes svævende i et magnetfelt. Processen er første skridt mod fusionsenergi.
Forskerne har for første gang fyret op i den og skabt det gloende hede plasma af brint, som er forudsætningen for fusion.
Brint når op på 100 millioner grader
MAST Upgrade er designet til at skabe temperaturer, der ligger mellem 50 og 100 mio. °C. De høje temperaturer får brinten til at gå på plasmaform, hvor atomkernerne skilles fra elektronerne.
Herefter er det muligt at få brintkernerne til at fusionere til heliumkerner. Processen svarer til den, der foregår i Solen, og den frigiver enorme mængder energi.
Gå på opdagelse i den nye forsøgsreaktor
MAST Upgrade
er en fusionsreaktor af den såkaldte tokamak-type. Men hvor de fleste er donutformede, har MAST Upgrade form som et æble. Det gør den mindre og giver den et tættere magnetfelt.
Stålcylinderen
omkring reaktoren er helt tæt, så der kan skabes et vakuum. Det sikrer, at brændstoffet ikke kommer i kontakt med luftmolekyler.
Magneterne
rundt om reaktoren skaber et tredimensionelt, magnetisk bur, som holder brændstoffet af brint svævende inde i reaktoren.
Plasmaet
af positivt ladede brintkerner formes af magneterne, som samtidig sikrer, at det ikke kommer i kontakt med reaktorvæggene.
Plasmastrømmen
skabes af en central magnetkerne, som får det positivt ladede brintplasma til at hvirvle rundt i reaktoren.
Opvarmningen
til millioner af grader sker ved hjælp af mikrobølgestråling og neutrale brintatomer, som skydes ind i plasmaet.
Udstødningen
af det fusionerede plasma ledes ved hjælp af magnetiske kanaler til toppen og bunden af reaktoren mod særlig varmetolerante plader.
Potentialet i fusionsenergi er gigantisk, men det er udfordringerne også. Plasmaet må ikke komme i kontakt med reaktorens sider, og derfor skal det holdes svævende i et magnetfelt.
I de fleste forsøgsreaktorer sker det i en donutformet reaktor, men MAST Upgrade har en lidt anderledes form, som mere ligner et æble, hvor skroget er fjernet.
Baner vejen for andre reaktorer
Visionen med MAST Upgrade er ikke at opnå egentlig fusion, men at finde løsninger, som gør det lettere at holde styr på plasmaet i reaktoren og lede overskudsvarme væk.
2025 er årstallet, alle fusionsforskere ser hen imod. Her fyres der op i den store reaktor ITER, som er under bygning i Frankrig.
Løsningerne skal bruges i andre forsøgsreaktorer, som vil bringe os endnu tættere på udnyttelsen af fusionsenergi. Det gælder fx den internationale reaktor ITER, som er under bygning i Sydfrankrig.
Efter planen er den færdig i 2025, og håbet er, at den ti år senere vil opnå en selvkørende fusionsproces ved 150 mio. °C. Det ultimative mål er at passere punktet, hvor fusionen af brintkerner frigiver mere energi, end der tilføres udefra.
