Forskare vid US Department of Energy (DOE) har meddelat att de har hittat ett sätt att göra kraftfulla magneter mycket mindre än vad som tidigare varit möjligt. Detta kan ge några viktiga fördelar för utvecklingen av kärnfusionsreaktorer.

bi termonukleär reaktion atomkärnor smälter samman i en reaktor och frigör en enorm mängd energi. Detta är motsatsen till vad som händer i dagens kärnkraftverk, där kärnkärnor klyvs.

Men för sammansmältning av kärnor krävs en enorm mängd värme. För att starta en reaktion måste forskarna partiklar värma upp till 150 miljoner grader Celsius, vilket får dem att bilda plasma, en elektriskt laddad gas. När denna plasma blir tillräckligt varm smälter atomkärnorna så småningom samman.

Extremt kraftfulla magnetfält behövs för att kontrollera denna superheta blandning av atomkärnor. Därmed kan Energidepartementets magnetteknik bli ett stort genombrott.

Sfäriska tokamaks

Forskare har upptäckt en ny metod för att skapa supraledande magneter som fungerar vid höga temperaturer. Det betyder att de är gjorda av ett material som motstår lite eller ingen elektricitet även vid höga temperaturer. Dessutom kan magneter göras mycket mindre med denna teknik.

Detta kommer att göra det lättare att placera dem i sfäriska tokamaks, experimentella fusionsreaktorer där plasma kan manipuleras med hjälp av starka magnetfält för att smälta samman atomkärnor.

De flesta tokamaks som för närvarande används för experiment är toroidformade. Mindre magneter skulle göra det lättare att använda sfäriska reaktorer. Och detta borde ge ett antal fördelar.

Mindre, billigare reaktorer

Först och främst kommer magneterna att separeras från andra maskiner i den centrala håligheten i tokamak. Detta innebär att ingenjörer kan fixa dem utan att ta isär andra delar av reaktorn.

“För detta behöver du en magnet med ett starkare magnetfält och mindre storlek än nuvarande magneter”, säger Yuhu Zhai, en av studiens huvudförfattare. papper beskrivning av tekniken. “Det enda sättet att göra detta är att använda supraledande magneter, och det är vad vi har gjort.”

Tekniken gör också att reaktorer kan skalas ner, vilket kan öka produktiviteten samtidigt som det sänker både bygg- och driftkostnaderna.

Dessutom kan magneter, åtminstone i teorin, tillåta tokamaks att anta olika former, vilket gör dem lättare att installera på olika platser.

(kg)