Fusionsmakt har varit den feberande drömmen för forskare, miljöaktivister och futurister i nästan ett sekel. Under de senaste decennierna har forskare försökt hitta ett sätt att skapa hållbara fusionsreaktioner som skulle ge människor en ren, riklig energi, som slutligen skulle bryta vårt beroende av fossila bränslen och andra orena metoder.
Under de senaste åren har många positiva framsteg gjorts som leder "fusionsåren" närmare verkligheten. Senast forskare som arbetar med Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) - alias. den "kinesiska konstgjorda solen" - sätter ett nytt rekord genom superuppvärmande moln av vätgasplasma till över 100 miljoner grader - en temperatur som är sex gånger varmare än själva solen!
Medan forskare kan smälta väteatomer för att producera energi, har snubblarna alltid nått det som kallas ”jämn punkt”. Det är här energin som produceras av en självhållen fusionsreaktion är lika med den energi som behövs för att initiera den. Och även om vi ännu inte har nått denna punkt, närmar sig forskarna hela tiden.
För närvarande är de två mest populära metoderna för att producera fusionskraft den tröghetsinriktade metoden och tokamak-reaktorn. I det tidigare fallet används lasrar för att smälta pellets av deuterium (H², eller "tungt väte") för att skapa en fusionsreaktion. I det senare involverar processen en torusformad inneslutningskammare som använder magnetfält och en inre ström för att begränsa plasma med hög energi.
Genom att supervärma denna plasma och hålla dess stabila, kan en självbärande fusionsreaktion skapas. Medan andra tokamak-reaktorer förlitar sig på magnetspolar för att hålla en plasma-torus stabil, förlitar den kinesiska EAST-reaktorn sig på magnetfält som produceras av den rörliga plasmaen själv för att hålla torusen i kontroll. Detta gör det mindre stabilt, men gör det möjligt för fysiker att öka värmen.
Efter en fyra månader lång kampanj kunde EAST-vetenskapsteamet integrera fyra typer av värmekraft för att nå en ny temperaturrekord. Dessa inkluderade lägre hybridvåguppvärmning, elektroncyklotronvåguppvärmning, joncyklotronresonansuppvärmning och neutral stråljonvärme. Genom dessa kombinerade metoder optimerades plasmaströmtäthetsprofilen.
När vetenskapsteamet lyckades optimera kopplingen mellan de fyra olika uppvärmningsteknikerna kunde de skapa ett moln av laddade partiklar som innehöll elektroner uppvärmda till mer än 100 miljoner ° C. De överskred också en kraftinsprutningsnivå på 10 MegaWatt (MW) och ökade den lagrade energin i plasma till 300 kilojoule (kJ).
Detta är inte första gången som forskare vid CASHIPS rapporterar att de uppnått en fusionsmilstolpe. 2016 meddelade teamet att de hade producerat vätgas som var tre gånger varmare än solens kärna (cirka 50 miljoner ° C; 90 miljoner ° F) och kunde hålla denna temperatur för en rekordbrytande 102 sekunder.
Med det senaste experimentet fördubblade EAST-teamet inte bara temperaturen på plasmatorns (sätter en ny rekord), de lyckades också lösa ett antal problem som är avgörande för att uppnå driftstillstånd. Till exempel löste de inneslutningen av partiklar och kraftuttag, vars tidpunkt måste vara helt rätt för att upprätthålla en varaktig fusionsreaktion.
Experimentet tillhandahöll också nyckeldata för validering av värmeuttag, transport och aktuella drivmodeller, som alla kommer att vara avgörande för genomförandet av flera stora fusionsprojekt. Dessa inkluderar den internationella termonukleära experimentreaktorn (ITER), den kinesiska fusionstekniska testreaktorn (CFETR) och DEMOnstration Power Station (DEMO).
EAST, som ursprungligen byggdes 2006, har blivit en helt öppen testanläggning som gör det möjligt för det globala vetenskapliga samhället att bedriva stabila tillstånd och fysisk forskning. Och med tanke på att EAST-teamet återigen lyckades skapa temperaturförhållanden långt över solen, verkar smeknamnet ”kinesisk konstgjord sol” knappast som en sträcka!
Åldern med ren energi närmar sig, och inte ett ögonblick för snart!
