Fusionskraft har länge betraktats som den heliga gralen för alternativ energi. Ren, riklig kraft, skapad genom en självhållande process där atomkärnor smälts samman vid extremt höga temperaturer. Att uppnå detta har varit målet för atomforskare och fysiker i över ett halvt sekel, men framstegen har varit långsam. Även om vetenskapen bakom fusionskraften är solid har processen inte exakt varit praktisk.
Kort sagt kan fusion endast betraktas som en livskraftig form av kraft om mängden energi som används för att initiera reaktionen är mindre än den producerade energin. Lyckligtvis har de senaste åren tagits ett antal positiva steg mot detta mål. Det senaste kommer från Kina, där forskare vid Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) nyligen rapporterar att de har uppnått en fusion milstolpe.
Många olika fusionskoncept har föreslagits och testats under åren. För närvarande är de två mest populära konstruktionerna tröghetsinträngningen och tokamak-reaktorn. I det tidigare fallet används lasrar för att smälta pellets av deuteriumbränsle 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.
Med hjälp av en tokamak som har tre distinkta funktioner - ett icke-cirkulärt tvärsnitt, helt supraledande magneter och helt aktivt vattenkylda plasma-motsatta komponenter (PFC) - meddelade forskare vid EAST-anläggningen förra veckan att de kunde producera vätgas som var tre gånger varmare än solens kärna (cirka 50 miljoner ° C; 90 miljoner ° F) och kunde upprätthålla denna temperatur under en rekordbrytande 102 sekunder.
Detta är ingen liten prestation, eftersom inneslutning och hållbara temperaturer är avgörande för att skapa fusionskraft. När fusionsreaktorer väl har initierats måste kunna hålla reaktionen igång under en lång tid, främst på grund av att mängden energi som krävs för att initiera den är betydande. Men naturligtvis är det ganska svårt och potentiellt farligt att upprätthålla och begränsa en sådan högenergisk plasma.
Att kunna upprätthålla plasma med hög energi i över en och en halv minut placerar EAST-anläggningen, som är en del av Institute of Physical Science i Hefei i Jiangshu, ett steg framåt i det globala fusionsloppet. Genom att återskapa de stabila förhållanden under vilka fusion naturligt inträffar - dvs i solens inre - kan mänskligheten vara ett steg närmare drömmen om ren och praktiskt taget obegränsad energi.
Men naturligtvis finns det en viss skepsis gentemot detta påstående. Hittills har det bara tillkännagivits av Institute of Physical Science att fortsätta. Till dess att peer-granskade resultat tillhandahålls kommer anspråket att förbli obekräftat. Men om deras resultat bekräftas kommer det att innebära att det troligtvis kommer att finnas någon tävling för att se vem som kan få allt bättre resultat. Och den tävlingen kanske redan pågår!
Bara några dagar innan EAST-anläggningen tillkännagav denna milstolpe gjorde forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) i Tyskland ett eget tillkännagivande. Här hävdade forskare att Wendelstein 7-X (W7X) stellarator - den största fusionsreaktorn i sitt slag - lyckades framställa och bibehålla vätgasplasma för första gången.
Liknande i design som en tokamak, använder en stellerator vridna ringar och yttre magneter för att begränsa plasma. Som ett av de mest kända som exempel på en stellarator kunde Wendelstein 7-X värma vätgas till en temperatur på 80 miljoner grader och upprätthålla det plasmamolnet under en kvarts sekund. Kort sagt uppnådde de en reaktion som producerade mer energi, men under mycket mindre tid.
Under de kommande åren förväntas fler nyheter på fusionsfronten när projekt som International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) går online. Beläget i södra Frankrike kommer ITER att anställa världens största experimentella tokamak-reaktor och kommer att vara det största experimentet i fusion hittills. EAST-anläggningen har visat att den avser att vara direkt involverad i ITER och kommer att ge deras erfarenhet och expertis.
Även om vi fortfarande är många år borta från fusionsreaktorer som löser alla våra energiproblem, är det bra att veta att vi vidtar lämpliga steg för att göra det till verklighet. Vem vet? En dag kan våra barn (eller barnbarn) se tillbaka på det tidiga 2000-talet som "pre-fusion era" och undrar hur det har lyckats vi någonsin!
