Amerikansk forskare undersöker utmaningarna och avvägningarna i utvecklingen av en kompakt fusionsanläggning med högtemperatursupraledande magneter.
Fysikern Jon Menard vid det amerikanska energidepartementets Princeton Plasma Physics Laboratory har undersökt om tokamakreaktorer, som tyglar de fusionsreaktioner som driver solen och stjärnorna för att producera säker, ren och i stort sett obegränsad energi, kan utvecklas snabbare genom att göra en detaljerad studie av ett koncept med en kompakt tokamakreaktor utrustad med högtemperatursupraledande magneter.
- Det här är den första forskningsrapporten som kvantitativt dokumenterar hur de nya supraledarna kan samspela med det höga tryck som uppstår i kompakta tokamakreaktorer för att påverka hur tokamakreaktorer optimeras i framtiden, säger Jon Menard.
Kompakta tokamakreaktorer, som NSTX-U vid Princeton Plasma Physics Laboratory och MAST i Storbritannien, har en stor fördel. Tack vare att de är formade som urkärnade äpplen snarare än flottyrmunkar, som konventionella tokamakreaktorer, kan de producera plasman med högt tryck, vilket är nödvändigt för fusionsreaktioner, med förhållandevis svaga och kostnadseffektiva magnetfält.
I den nya studien gör Jon Menard en detaljerad analys av de komplexa avvägningar som framtida experiment måste utforska när det gäller att integrera kompakta tokamakreaktorer med högtemperatursupraledande magneter.
Studien fokuserar bland annat på det hålrum där plasmat innesluts och som i kompakta tokamakreaktorer kan vara hälften så stort som i konventionella tokamakreaktorer, vilket forskarna tror kan förbättra plasmats stabilitet och inneslutningen av plasmat. Det är också en fördelaktig miljö för högtemperatursupraledande magneter, vars höga strömtäthet kan producera de starka magnetfält som krävs inuti det relativt trånga utrymmet i en kompakt tokamakreaktor. En utmaning är emellertid att magneterna behöver tjocka sköldar som skydd mot neutronbombardemang och att det därför inte finns mycket plats kvar för en transformator som kan inducera en ström i plasmat och forskarna skulle därför behöva utveckla nya metoder för detta.
