Ett nytt tyskt koncept för ett kommersiellt fusionskraftverk har nu presenterats av det Münchenbaserade företaget Proxima Fusion och dess samarbetspartners. Den vetenskapliga artikeln, som nyligen publicerats i en fackgranskad tidskrift, beskriver Stellaris – det första integrerade konceptet för en stellaratorbaserad fusionskraftsanläggning utformad för att leverera energi på ett stabilt och kontinuerligt sätt. Konceptet bygger på forskning vid Wendelstein 7-X.
Stellaris-konceptet bygger på de framstående resultaten från forskningsanläggningen Wendelstein 7-X i Tyskland. Wendelstein 7-X är den mest avancerade stellaratorprototypen i världen och drivs av Max Planck-institutet för plasmafysik. Anläggningen har finansierats med mer än 13 miljarder kronor från den tyska regeringen och Europeiska unionen. I februari 2023 lyckades forskarna skapa ett högenergiplasma som varade i åtta minuter, och planen är att nå plasmaladdningar på upp till 30 minuter inom de kommande åren.
Ett genombrott för fusionskraft
Proxima Fusion, som grundades 2023 av en grupp forskare med bakgrund vid Max Planck-institutet, beskriver Stellaris som ett stort framsteg för utvecklingen av fusionskraft. Konceptet bygger på en stellarator av typen QI (quasi-isodynamisk), som anses ha stora fördelar för kommersiell fusionsenergi.
Stellaratorer skiljer sig från tokamaker, som till exempel Joint European Torus i Storbritannien och ITER i Frankrike. En tokamak har en symmetrisk toroidform, medan en stellarator är mer komplex och vriden i en åttaformad struktur. Denna design löser problem som tokamaker har, där de magnetiska fälten blir svagare på utsidan av toroidringen.
Effektivare och mer kompakt design
Mindre reaktorer kan byggas snabbare, drivas mer effektivt med det nya konceptet och bli mer kostnadseffektiva både vid konstruktion och drift. En annan fördel är att Stellaris använder material som redan finns på marknaden, vilket gör det realistiskt att bygga med befintliga leveranskedjor.
Avancerad ingenjörskonst och simuleringar
Proxima Fusion framhåller att man använt en simuleringsdriven ingenjörsmetod för att snabbt utveckla designen. Genom avancerade beräkningar och simuleringar har man säkerställt att Stellaris uppfyller alla viktiga fysikaliska och tekniska krav. Detta inkluderar elektromagnetiska, strukturella, termiska och neutronrelaterade analyser.
Konceptet innehåller flera tekniska nyheter, bland annat en optimerad magnetfältskonstruktion som maximerar energiproduktionen, bærande strukturer som tål drift vid full effekt, effektiv integrering av HTS-teknologi samt en neutronfällningsstruktur anpassad för stellaratorers komplexa geometri.
Framtidsplaner för fusionsenergi
Företaget planerar att demonstrera att stellaratorer kan leverera nettoenergi genom sin demonstrationsreaktor Alpha år 2031. Målet är att försörja elnätet med fusionsenergi under 2030-talet.
– Vägen till kommersiella fusionskraftverk är nu öppen, säger Francesco Sciortino, medgrundare och vd för Proxima Fusion. – Stellaris är det första vetenskapligt granskade konceptet för en fusionsanläggning som kan fungera stabilt och kontinuerligt utan de instabiliteter och avbrott som förekommer i tokamaker och andra metoder.
– För första gången visar vi att fusionskraftverk baserade på QI-HTS stellaratorer är möjliga, tillägger Jorrit Lion, medgrundare och chefsforskare vid Proxima Fusion.
– Stellaris-konceptet omfattar en kombination av fysik och ingenjörsvetenskap i en sammanhållen design. För att göra fusionsenergi till verklighet behöver vi nu gå vidare till en fullständig ingenjörsdesign och fortsätta utveckla nödvändiga teknologier.
Källa: World Nuclear News