Kinas «kunstige sol» slår rekorder

Den kinesiske fusjonsreaktoren East har satt ny rekord innen fusjon. Under et eksperiment 20. januar klarte de å holde et fusjonsplasma stabilt i 1066 sekunder, tilsvarende 17 minutter og 46 sekunder.

En tokamak, som East, er en fusjonsreaktor med en stor, ringformet metallkonstruksjon. Inne i reaktoren holdes et plasma av fusjonsbrensel på plass ved hjelp av sterke magnetfelt, mens det varmes opp til temperaturer som kreves for å starte fusjonsprosessen.

Selve fusjonen er prosessen der lette atomkjerner smelter sammen til tyngre kjerner. Fremtidige fusjonsreaktorer planlegger å bruke isotopene deuterium og tritium, som danner en heliumkjerne, en nøytron og frigir energi ved fusjon. Mange av dagens fusjonseksperimenter bruker imidlertid brensel som kun består av deuterium.

Hva betyr det?

– Grensen på 1000 sekunder er i seg selv ikke spesielt signifikant, men hvis man også har forbedret plasmaparametrene sammenlignet med tidligere forsøk, er dette et skritt i riktig retning. Det er en inkrementell forbedring i arbeidet med å optimalisere plasmaparametrene, som er avgjørende for at fusjon kan bli en energikilde, sier Göran Ericsson, professor i anvendt kjernefysikk ved Uppsala universitet.

For å gjøre fusjon til en realistisk energikilde gjenstår det flere utfordringer:

– En av dem er å opprettholde et stabilt plasma over lengre tid under kontrollerte forhold. Andre viktige faktorer er å oppnå høy tetthet i fusjonsplasmaet og nå optimal, høy temperatur, forklarer Ericsson.

East har tidligere klart lange plasmapulser. I 2021 holdt de et plasma stabilt i 1056 sekunder ved en temperatur på 70 millioner grader Celsius. I denne sammenhengen sammenligner forskerne sitt nye rekordforsøk med en plasmapuls på 403 sekunder fra 2023.

Både 403-sekunders-pulsen og den nye på over 1000 sekunder ble utført med plasma i såkalt H-mode (High-Confinement Mode). Pressemeldingen oppgir imidlertid ikke hvilken temperatur plasmaet hadde under rekordforsøket.

Hva er H-mode?

– H-mode er en driftsmåte for tokamak-reaktorer som gir høyere ytelse og bedre stabilitet. Ellers kan plasmaet være svært ustabilt. Da H-mode ble utviklet, tok man et stort sprang i temperatur og tetthet som var mulig å oppnå. Dette er imidlertid ikke noe som Kina har oppdaget nå, sier Ericsson.

Forskerne ved East har altså klart å drive reaktoren i over 17 minutter – den lengste plasmapulsen i H-mode hittil, ifølge pressemeldingen.

At tokamaker ikke kan operere kontinuerlig, skyldes selve teknologien. Reaktorene drives i dag i pulser som varer fra noen sekunder til flere minutter, som i dette tilfellet. For fremtidig energiproduksjon jobber forskerne med enten å forlenge plasmapulsene eller å oppnå kontinuerlig drift.

Hvorfor må de deles opp i pulser?

– Tokamaker fungerer ved å indusere en strøm i plasmaet, en høy likestrøm i megaampere-området. For å opprettholde denne konstante likestrømmen må man ha en stadig økende strøm i primærkretsen, som induserer strømmen i sekundærkretsen – som i dette tilfellet er fusjonsplasmaet. Det er umulig å øke strømmen i primærkretsen uendelig: til slutt når man taket for strømkildens kapasitet og må starte på nytt. Derfor får vi disse pulsene, forklarer Ericsson.

Kina er en del av det store internasjonale Iter-samarbeidet, hvor en stor tokamak bygges i Frankrike. Iter vil også benytte lange plasmapulser i H-mode for å bringe menneskeheten nærmere en fremtid med bærekraftig fusjonsenergi.

Artikkelen ble først publisert på Ny Teknik for deres abonnenter. Den er tilgjengelig på norsk for abonnenter av Ekstra gjennom vår samarbeidsavtale.