Ein mit Wolfram ausgekleideter Tokamak-Reaktor, der von der französischen Kommission für alternative Energien und Atomenergie (CEA) betrieben wird, hat einen neuen Fusionsrekord aufgestellt, indem er das Plasma sechs Minuten lang aufrechterhält und 1,15 Gigajoule Energie hinein injiziert .
Das in den USA ansässige Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) bestätigte diese Messungen in einer Pressemitteilung.
Die Kernfusion ist buchstäblich die am meisten erwartete Energiequelle, die auf den Markt kommen will. Im Gegensatz zu ihrem Gegenstück zur Kernspaltung erzeugt die Technologie keinen Atommüll, der ordnungsgemäß entsorgt werden muss, und ist eine zuverlässige, kohlenstofffreie Energiequelle, die nach Belieben ein- und ausgeschaltet werden kann. Das einzige Problem bei der Deuterium-Tritium-Fusion ist die Emission von Neutronen.
In ringförmigen Reaktoren , sogenannten Tokamaks , schaffen Wissenschaftler Reaktionsbedingungen, die denen auf der Sonne ähneln. Wasserstoff wird auf 50 Millionen Grad Celsius erhitzt, um den vierten Aggregatzustand, Plasma, zu erzeugen.
Die Herausforderung, diese Technologie wirtschaftlich nutzbar zu machen, besteht darin, eine Energieproduktion zu erzeugen, die weitaus höher ist als die, die zur Plasmaerzeugung verwendet wird. Wissenschaftler sind sich einig, dass der Weg, dies zu erreichen, darin besteht, das Plasma für lange Zeiträume, auch Schüsse genannt, einzuschließen und den Tokamak mit Wolfram zu beschichten, was hilfreich sein kann.
Wolframbeschichteter Tokamak
CEA untersucht die Verwendung von Wolfram in einer Fusionsreaktion in seinem Tungsten (W) Environment in Steady-state Tokamak (WEST)-Reaktor in Frankreich. Fusionsreaktoren, die in der Vergangenheit längere Schübe erreichten, verwendeten Graphit an den Reaktorwänden.
Obwohl das kohlenstoffbasierte Material einfacher zu verarbeiten ist, ist es für Großreaktoren möglicherweise nicht geeignet, da es Brennstoff in den Wänden einfängt. Im Gegensatz dazu speichert Wolfram keinen Brennstoff, ist aber schwierig zu verarbeiten, da es Plasma schnell abkühlen kann, selbst wenn eine kleine Menge in das Material eindringt.
Beim Vergleich der beiden Materialien sagte Luis Delgado-Aparicio, leitender Physikforscher am PPPL: „Das ist ganz einfach der Unterschied zwischen dem Versuch, das Stubentiger zu ergattern, und dem Versuch, den wildesten Löwen zu streicheln.“
Tullio Barbui, Novimir Pablant und Luis Delgado-Aparicio arbeiten an der Fusionserkennung
Eine innovative Diagnose
Herkömmliche Werkzeuge können bei der Bearbeitung solch schwieriger Materialien versagen. DECTRIS, ein Schweizer Unternehmen, stellt ein Röntgendiagnostikgerät her, das die Plasmastrahlung misst. Dieses Instrument kann Forschern helfen, Eigenschaften wie die Temperatur des zentralen Plasmas zu bestimmen.
Energieniveaus Jede Kurve stellt eine andere Intensität aus jedem Energieniveauwert dar. Beachten Sie, dass die vertikale Ordinatenachse die Anzahl der Zählungen darstellt, wobei sich die höchste Zahl 6×105 oder 600.000 Photonen Röntgenlicht nähert.
Während dieses Instrument so eingerichtet ist, dass alle seine Pixel gleichzeitig Energieniveaus messen, haben die PPPL-Forscher es außerdem so konfiguriert, dass jedes Pixel Energieniveaus unabhängig messen kann.
PPPL-Forscher nutzten dieses neu konfigurierte Diagnosetool, um die Reaktionsbedingungen in WEST zu bestätigen.
Während dieses Experiments bestätigten die Forscher, dass das Plasma 15 Prozent mehr Energie und die doppelte Dichte als zuvor hatte – beides Voraussetzungen, um zuverlässig Strom zu erzeugen.
„ Während der sechsminütigen Dreharbeiten konnten wir die Temperatur des Zentralelektrons sehr gut messen. Es befand sich in einem sehr stabilen Zustand von etwa 4 Kilovolt. Das war ein ziemlich bemerkenswertes Ergebnis “, sagte Tullio Barbui, ein an dieser Arbeit beteiligter PPPL-Forscher.
„ Dieser Detektor verfügt über die einzigartige Fähigkeit, so konfiguriert zu werden, dass er dasselbe Plasma bei beliebig vielen Energien misst .“
„ Es ist äußerst anspruchsvoll, eine Struktur mit einer Wolframwand zu betreiben “, fügte CEA-Wissenschaftler Xavier Litaudon in der Pressemitteilung hinzu.
„ Aber dank dieser neuen Messungen werden wir die Möglichkeit haben, die Bedingungen des Wolframs im Plasma zu messen und die Bewegungen des Wolframs von der Wand zum Kern des Plasmas zu verstehen.“
Die Forscher planen, ihre Ergebnisse in den kommenden Wochen zu veröffentlichen.
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Der Artikel Neuer Rekord des neuen Tugsten Tokamak: Sechs Minuten Kernfusion stammt aus Economic Scenarios .
Dies ist eine Übersetzung eines Artikels, der am Tue, 07 May 2024 18:02:35 +0000 im italienischen Blog Scenari Economici unter der URL https://scenarieconomici.it/nuovo-record-del-nuovo-tokamak-al-tugsteno-sei-minuti-di-fusione-nucleare/ veröffentlicht wurde.