Fusiekracht is al bijna een eeuw de koortsige droom van wetenschappers, milieuactivisten en futuristen. De afgelopen decennia hebben wetenschappers geprobeerd een manier te vinden om duurzame fusiereacties te creëren die de mens zouden voorzien van schone, overvloedige energie, die uiteindelijk onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en andere onreine methoden zou doorbreken.
De afgelopen jaren zijn er veel positieve vorderingen gemaakt die het "fusietijdperk" dichter bij de realiteit brengen. Meest recent werkten wetenschappers met de Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) - ook bekend als. de "Chinese kunstmatige zon" - vestigde een nieuw record door oververhitting van wolken van waterstofplasma tot meer dan 100 miljoen graden - een temperatuur die zes keer heter is dan de zon zelf!
Hoewel wetenschappers in staat zijn om waterstofatomen te fuseren om energie te produceren, heeft het struikelblok altijd het zogeheten 'break even point' bereikt. Hier is de energie die wordt geproduceerd door een zelfvoorzienende fusiereactie gelijk aan de energie die nodig is om deze te initiëren. En hoewel we dit punt nog niet hebben bereikt, komen wetenschappers steeds dichterbij.
Momenteel zijn de twee meest populaire methoden voor het produceren van fusievermogen de benadering van inertiële opsluiting en de tokamak-reactor. In het eerste geval worden lasers gebruikt om pellets van deuterium (H² of "zware waterstof") te fuseren om een fusiereactie te veroorzaken. In het laatste geval betreft het proces een torusvormige opsluitkamer die magnetische velden en een interne stroom gebruikt om hoogenergetisch plasma op te sluiten.
Door dit plasma oververhit en stabiel te houden, kan een zelfvoorzienende fusiereactie ontstaan. Terwijl andere tokamak-reactoren vertrouwen op magnetische spoelen om een plasma-torus stabiel te houden, vertrouwt de Chinese EAST-reactor op de magnetische velden die door het bewegende plasma zelf worden geproduceerd om de torus onder controle te houden. Dit maakt het minder stabiel, maar stelt natuurkundigen in staat het warmteniveau te verhogen.
Na een campagne van vier maanden kon het wetenschappelijke team van EAST vier soorten verwarmingsvermogen integreren om een nieuw temperatuurrecord te bereiken. Deze omvatten lagere hybride golfverwarming, elektronencyclotron golfverwarming, ion cyclotron resonantieverwarming en neutrale bundelionverwarming. Door deze gecombineerde methoden werd het plasmastroomdichtheidsprofiel geoptimaliseerd.
Zodra het wetenschapsteam erin slaagde de koppeling van de vier verschillende verwarmingstechnieken te optimaliseren, konden ze een wolk van geladen deeltjes creëren die elektronen bevatten die waren verwarmd tot meer dan 100 miljoen ° C. Ze overschreden ook een vermogensinjectieniveau van 10 MegaWatts (MW) en verhoogden de in plasma opgeslagen energie tot 300 kilojoule (kJ).
Dit is niet de eerste keer dat wetenschappers van CASHIPS hebben gemeld dat ze een mijlpaal voor fusie hebben bereikt. In 2016 kondigde het team aan dat ze waterstofgas hadden geproduceerd dat driemaal heter was dan de kern van de zon (ongeveer 50 miljoen ° C; 90 miljoen ° F), en dat ze deze temperatuur konden handhaven voor een recordbrekende 102 seconden.
Met dit nieuwste experiment heeft het EAST-team niet alleen de temperatuur van de plasmatorus verdubbeld (een nieuw record gevestigd), maar ook een aantal problemen opgelost die cruciaal zijn voor het bereiken van steady-state-operaties. Ze hebben bijvoorbeeld de opsluiting van deeltjes- en krachtuitlaat opgelost, waarvan de timing precies goed moet zijn om een aanhoudende fusiereactie te behouden.
Het experiment leverde ook belangrijke gegevens op voor de validatie van warmteafvoer-, transport- en huidige aandrijfmodellen, die allemaal cruciaal zullen zijn voor de realisatie van verschillende grote fusieprojecten. Deze omvatten de internationale thermonucleaire experimentele reactor (ITER), de Chinese Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) en de DEMOnstration Power Station (DEMO).
Oorspronkelijk gebouwd in 2006, is EAST uitgegroeid tot een volledig open testfaciliteit waarmee de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap steady-state operaties en fysisch onderzoek kan uitvoeren. En aangezien het EAST-team er opnieuw in slaagde temperatuuromstandigheden te creëren die ver boven de zon uitstijgen, lijkt de bijnaam "Chinese kunstmatige zon" nauwelijks een rek!
Het tijdperk van schone energie komt dichterbij, en geen moment te snel!
