Bestrålning med laser ger energivinst
Vid laserfusion pressas väte ihop med laserstrålar med så våldsam kraft att väteatomerna fusionerar till helium.
Laserljuset passerar kraftiga förstärkare som får upp energin i ljuset innan det skjuts in i vätet.
År 2014 aktiverades 192 kraftfulla lasrar på fusionsanläggningen NIF. Strålarna sändes in i en guldbehållare. I dess mitt låg det ett piller med tungt och supertungt väte. När ljuset nådde pillret pressades väteatomerna samman så att de fusionerade till helium.
Fusionsprocessen utvecklade en och en halv gånger mer energi än vad lasrarna pumpade in i vätepillret och skapade därmed för första gången ett energiöverskott av bränslet.
Nya försök har ökat överskottet till fem gånger den tillförda energin, men totalt ger det ändå ett energiunderskott eftersom anläggningen gör av med nästan 100 gånger mer energi på att tända lasrarna.
Förvridna magneter håller bränslet på plats
I den tyska fusionsreaktorn är magneterna oregelbundet formade för att skapa ett jämnt magnetfält runt bränslet. Wendelstein 7-X har satt flera rekord.
Reaktorns underliga form beror på de oregelbundna magneterna som klarar att hålla den varma plasman fångad under längre tid.
I en fusionsreaktor värms väte upp till minst 100 miljoner grader, då det övergår till en elektriskt ledande plasma. För att undvika att bränslet vidrör reaktorväggarna och kyls ner, vilket får fusionen att gå i stå, hålls den på plats av ett magnetfält.
Wendelstein 7-X-reaktorn har hållit väteplasman innesluten i 100 sekunder, vilket är rekord för reaktortypen. Reaktorn är den största av den typ som kallas stellarator. I en sådan är magnetringarna runt reaktorn oregelbundna för att göra magnetfältet så jämnt som möjligt.
De tyska fysikernas mål är att hålla fusionsbränslet på plats i en halvtimme i taget. Försöksreaktorn har redan satt ett annat rekord: Den högsta energitätheten i en fusionsplasma med närmare en triljard partiklar per kubikmeter.
Reaktor fylls med kraftfullt bränsle
År 2020 rinner det in riktigt kraftverksbränsle i Jet, världens största fusionsreaktor. Redan år 1997 satte reaktorn ett rekord som står sig än i dag.
Jetreaktorn ska göra försök med supertungt väte som fusionsbränsle.
Å r 1997 producerade Jet, världens största fusionsreaktor, 16 megawatt energi med ett bränsle bestående av tungt och supertungt väte – den blandning som i framtiden ska användas i fusionskraftverk.
Normalt använder försöksreaktorer bara tungt väte, eftersom bränsle med hälften supertungt väte avger 60–90 gånger fler neutroner. Det gör reaktorn radioaktiv, vilket innebär att forskarna inte längre kan komma in i den och göra förändringar.
Försöken på Jet var kortvariga, men ledde ändå till rekord i fusionsenergiproduktion som fortfarande står sig: en utveckling av 16 megawatt på en sekund med en förbrukning på 24 megawatt till uppvärmning.
Hösten 2020 ska Jet-forskarna återigen experimentera med kraftverksbränsle av tungt och supertungt väte i den nu åldrande reaktorn. Målet är att upprätthålla en energiproduktion på mellan tio och 15 megawatt i fem sekunder i taget.
Ny reaktor ska ge överskott av energi
År 2035 inleds försök i den gigantiska reaktorn Iter. Försöken ska för första gången någonsin starta en självgående fusion.
En 30 meter hög sköld av betong ska omge Iters reaktorring, som får en diameter på 19,4 meter.
När Iter år 2025 inleder de första försöken med ett bränsle av tungt väte lär flera av fusionsforskningens rekord slås.
Bränslet ska värmas upp till 150–200 miljoner grader och slå det tidigare rekordet på 140 miljoner grader. Dessutom ska plasman inneslutas i den magnetiska buren i åtta minuter i taget. Det nuvarande rekordet är sex och en halv minut.
De första tio årens försök ska testa Iter i grunden så att allt är klart för experimenten med riktigt kraftverksbränsle av både tungt och supertungt väte från år 2035. Då får heliumkärnorna som bildas vid vätefusionen mer energi.
De extremt varma heliumkärnorna kolliderar med plasmans vätekärnor, värmer dem och ger upphov till ytterligare fusion som i sin tur skapar fler heliumkärnor. På så sätt antänds plasman så att fusionen fortsätter i upp till en timme i taget och ger mer energi än vad som användes för att starta processen.