Elektronbroms lovande för framtida fusion

2017-06-22 13:01  

Två doktorander på Chalmers har kartlagt hur mycket det går att bromsa skenande elektroner i en fusionsreaktor. Resultaten beskrivs som ett viktigt steg mot framtida fusionskraft.

Det är en svår uppgift att efterlikna reaktionen i solens inre där atomkärnor smälter samman. För att få fusionskraft att fungera krävs högt tryck och temperaturer runt 150 miljoner grader.

Dessutom förekommer skenande elektroner, som skapar problem i de fusionsreaktorer av tokamaktyp som utvecklas just nu. Elektroner med mycket hög energi kan plötsligt accelerera till så höga hastigheter att de slår sönder reaktorns vägg.

Doktoranderna Linnea Hesslow och Ola Embréus har tillsammans med sin handledare, Chalmersprofessorn Tünde Fülöp, genom beräkningar lyckats beskriva hur mycket dessa skenande elektroner bromsas om man tillför så kallade tunga joner, till exempel neon eller argon i gas- eller pelletsform, i reaktorn.

När elektronerna möter den kraftiga laddningen i jonernas kärnor får de motstånd och tappar fart. De många kollisionerna gör att hastigheten blir kontrollerbar och fusionsprocessen kan fortsätta.

Med hjälp av matematiska beskrivningar och plasmasimulationer går det också att förutse elektronernas energiförändringar.

– När vi kan bromsa in skenande elektroner på ett effektivt sätt, är vi ett steg närmare en fungerande fusionsreaktor. Med tanke på att det finns få alternativ för att lösa världens växande energibehov på ett hållbart sätt, är det verkligen fantastiskt spännande med fusionsenergi, som tar sitt bränsle från vanligt havsvatten, säger Linnea Hesslow i ett pressmeddelande.

Resultaten publicerades nyligen i tidskriften Physical Review Letters och har väckt stor uppmärksamhet inom forskningsfältet. Nästa steg blir att jämföra hur bromsningsberäkningarna stämmer överens med de experiment som har utförts av forskare på olika håll i världen.

– Intresset för det här arbetet är enormt, särskilt hos forskare från den experimentella sidan. Kunskapen behövs i framtida storskaliga experiment, säger Tünde Fülöp till Ny Teknik.

Forskningen inom fusionsenergi har tagit många steg framåt under de senaste 50 åren. Men än finns inget kommersiellt fusionskraftverk. Störst hopp knyts till försöksanläggningen Iter i södra Frankrike. Den kommer att bli mycket större än den största nu fungerande fusionsreaktorn, experimentmaskinen Jet, Joint European Torus, i England.

Läs mer:

Läs mer: Fusion – framtidens energikälla?

– Många tror att det kommer att fungera, men det är mycket svårare att göra fusion än att åka till Mars, säger Linnea Hesslow.

Fusionskraft innebär att lätta atomer slås ihop. Det är ett säkrare alternativ än kärnkraft, som bygger på att tunga atomer klyvs i så kallad fission. Om något går fel i en fusionsreaktor avstannar processen och reaktorn svalnar.

Men än så länge har fusionsreaktorerna inte lyckats leverera mer energi än de tillförs.

Prenumerera på Ny Tekniks kostnadsfria nyhetsbrev!

Fler reaktortyper

Fusionsreaktorerna Jet och Iter är av tokamaktyp, men forskare experimenterar även med en annan typ, som kallas stellarator.

Den främsta fördelen med stellaratorn är att den är möjlig att köras med kontinuerlig drift, medan tokamaken bara kan köras i pulser om inte extra hjälputrustning används.

Ny Teknik har tidigare rapporterat om tyska försök med stellaratorreaktorn Wendelstein 7-X.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt