Britische Wissenschaftler behaupten Erfolg bei der Stabilisierung von Fusionsplasma • The Register
Wissenschaftler der britischen Atomenergiebehörde (UKAEA) behaupten, einen bedeutenden Schritt zur Ermöglichung von Fusionsenergie getan zu haben, indem sie erstmals ein 3D-Magnetfeld zur Bekämpfung von Instabilitäten in einem kugelförmigen Tokamak-Plasma eingesetzt haben.
Arbeite daran Mega Amp Sphärischer Tokamak (MAST) Upgrade-Experiment in Culham in Oxfordshire, UKAEA-Forscher verwendeten Magnetspulen, um ein 3D-Magnetfeld anzulegen und das Plasma zu stabilisieren.
Bei einer Fusionsreaktion wird Energie erzeugt, indem leichtere Atomkerne wie Wasserstoff dazu gezwungen werden, zu schwereren Teilchen zu verschmelzen. Dabei geht ein Teil ihrer Masse verloren und es werden große Energiemengen umgewandelt.
Um dies zu erreichen, muss der Brennstoff im Tokamak auf eine sehr hohe Temperatur beschränkt werden, um das Plasma zu erzeugen, was schwer zu kontrollieren ist. Wenn es instabil wird, kann es zu Leistungseinbußen oder sogar zu Schäden am Tokamak kommen.
Die Aufrechterhaltung der Plasmastabilität ist eine der größten Herausforderungen der Kernfusion und einer der Gründe für den alten Witz, dass die Fusionskraft noch 30 Jahre entfernt ist – und immer so bleiben wird.
Typischerweise ist ein Tokamak eine donutförmige Kugel, aber MAST nimmt eine eher kugelförmige Form an, „eher wie ein entkernter Apfel“, wie der Name schon sagt.
Laut den UKAEA-Wissenschaftlern besteht ihr jüngster Fortschritt in der Bekämpfung sogenannter „Edge Localized Modes“ (ELMs), Instabilitäten, die am Rand einer Plasmawolke auftreten und das Innere eines zukünftigen Fusionskraftwerks beschädigen könnten.
Die erste Behauptung besteht darin, resonante magnetische Störungsspulen (RMP) zu verwenden, die ein kleines 3D-Magnetfeld an den Plasmarand anlegen, um die vollständige Unterdrückung von ELMs innerhalb der MAST-Upgrade-Maschine zu demonstrieren.
„Die Unterdrückung von ELM in einem kugelförmigen Tokamak ist eine wichtige Errungenschaft. Es ist ein wichtiger Beweis dafür, dass fortschrittliche Steuerungstechniken, die für konventionelle Tokamaks entwickelt wurden, erfolgreich an kompakte Konfigurationen für die Entwicklung zukünftiger Kraftwerke wie STEP, Spherical Tokamak for Energy Tokamak, angepasst werden können, James Upgrason, Leiter der wissenschaftlichen Produktion bei UGRASTMA.“
STEP ist ein Prototyp eines Fusionsenergiereaktors, der auf dem Gelände eines ehemaligen Kohlekraftwerks in Nottinghamshire, Großbritannien, gebaut werden soll. Regierung Weitere 2,5 Milliarden Pfund wurden bereitgestellt (3,35 Milliarden US-Dollar) an Finanzmitteln Anfang dieses Jahres.
Die Forscher sagen, dass sie eine weitere Premiere demonstriert haben – dass sie die Plasmaentladung in den oberen und unteren Divertoren beim MAST-Upgrade unabhängig steuern konnten, ohne die Leistung oder Dichte des Plasmas in der Hauptkammer zu beeinträchtigen.
Diese Ableiter leiten die aus dem Plasma ausgestoßenen Partikel und Wärme an die Oberfläche im Tokamak. Die Bewältigung dieser Abgase ist eine weitere zentrale Herausforderung bei der Fusion, und die UKAEA hat behauptet, dass die Möglichkeit, die oberen und unteren Umleiter im Tokamak unabhängig zu steuern, einen weiteren Schritt zur Sicherung der Rentabilität des zukünftigen Kraftwerksbetriebs darstellt.
In der jüngsten Experimentierrunde erreichte das Team außerdem die beste Plasmaform, die jemals auf der Maschine aufgezeichnet wurde, mit einer Länge von 2,5, was bedeutet, dass die Höhe des Plasmas das 2,5-fache seiner Breite beträgt. Dies sei eine positive Entwicklung, heißt es, und werde ein wichtiges Ziel für künftige Fusionskraftwerke sein.
Der Culham-Campus, auf dem sich die UKAEA-Einrichtung befindet, ist auch als erster Campus der britischen Regierung bekannt.KI-Wachstumszone„Anfang dieses Jahres. Während diese Investitionen in KI-fähige Rechenzentren und unterstützende Infrastruktur anlocken sollen, scheint Culhams Aufgabe darin zu bestehen, Fusionsenergie zu entwickeln, damit das Land eine Chance hat, all diese Bit-Lagerhäuser mit Strom zu versorgen – wie manche es nennen.“ Hightech-„weiße Elefanten“. ®
