Sju års arbete och 615 miljoner kronor – så mycket har brittiska forskare investerat i ombyggnaden av försöksreaktorn MAST Upgrade, som ska visa vägen till framtidens fusionskraftverk.
Reaktorn, som finns på Culham Centre for Fusion Energy i Oxfordshire, har nu visat att ansträngningarna kommer att löna sig.
Försöksreaktorn MAST Upgrade värmer upp väte till glödhet plasma, som hålls svävande i ett magnetfält. Processen är det första steget mot fusionsenergi.
Forskarna har för första gången värmt upp och skapat det glödheta plasma av väte, som är förutsättningen för fusion.
Väte når upp till 100 miljoner grader
MAST Upgrade är utformad för att skapa temperaturer som ligger mellan 50 och 100 miljoner °C. De höga temperaturerna får vätet att anta plasmaform, i vilken atomkärnorna skiljs från elektronerna.
Därefter blir det möjligt att få vätekärnorna att fusionera till heliumkärnor. Processen motsvarar den som pågår i solen, vilken frisätter enorma mängder energi.
Gå på upptäckt i den nya försöksreaktorn
MAST Upgrade
är en fusionsreaktor av den så kallade tokamaktypen. Tidigare har de flesta varit donutformade, men MAST Upgrade har formen av ett äpple. Det gör den mindre och ger den ett tätare magnetfält.
Stålcylindern
omkring reaktorn är helt tät, så att ett vakuum kan skapas. Det säkerställer att bränslet inte kommer i kontakt med luftmolekyler.
Magneterna
runt reaktorn skapar en tredimensionell, magnetisk bur, som håller vätebränslet svävande inuti reaktorn.
Plasmat
av positivt laddade vätekärnor formas av magneterna, som samtidigt säkerställer att den inte kommer i kontakt med reaktorväggarna.
Plasmaströmmen
skapas av en central magnetkärna, som får det positivt laddade väteplasmat att virvla runt i reaktorn.
Uppvärmningen
till miljontals grader sker med hjälp av mikrovågsstrålning och neutrala väteatomer, som skjuts in i plasmat.
Utstötningen
av det fusionerade plasmat leds med hjälp av magnetiska kanaler till toppen och botten av reaktorn mot särskilt värmetåliga plattor.
Potentialen i fusionsenergi är enorm, men det är även utmaningarna. Plasmat får inte komma i kontakt med reaktorns sidor och därför måste den hållas svävande i ett magnetfält.
I de flesta försöksreaktorer sker detta i en donutformad reaktor, men MAST Upgrade har en lite annorlunda form, som snarare liknar ett äpple utan kärnhus.
Banar vägen för andra reaktorer
Visionen bakom MAST Upgrade är inte att uppnå reell fusion, utan att hitta lösningar som gör det lättare att hantera plasmat i reaktorn och leda bort överskottsvärme.
2025 är årtalet alla fusionsforskare ser fram emot. Då startas den stora reaktorn ITER, som är under uppbyggnad i Frankrike.
Lösningarna ska användas i andra försöksreaktorer som ska göra det möjligt att använda fusionsenergi. Det gäller exempelvis den internationella reaktorn ITER, som är under uppbyggnad i södra Frankrike.
Den ska enligt planen stå klar 2025, och förhoppningen är att den tio år senare ska uppnå en självgående fusionsprocess vid 150 miljoner °C. Det ultimata målet är att passera den punkt, vid vilken fusionen av vätekärnor frisätter mer energi än den har tillförts utifrån.
