Forskare vid det amerikanska energidepartementet (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), har upptäckt att genom att spruta speciell typ av pulver in i fusionsplasman kan den extrem heta gasen i en tokamak-anläggning användas för produktion av värme, som i sin tur genererar elektricitet utan att ge upphov till växthusgaser eller radioaktivt avfall.
Ett stort problem med drift av ringformade fusionsanläggningar, kända som tokamaks, består av plasman måste hållas fri från sådana föroreningar som kan minska fusionsreaktorns effektivitet.
Fusionsenergi uppstår när man slår samman lätta atomer med hjälp av högt tryck och extremt höga temperaturer, cirka 150 miljoner grader Celsius. Energin skapas på samma sätt som i solen och processen kan även kallas för vätekraft. Till skillnad från kärnkraft, som bygger på att tunga atomer klyvs (fission), är fusionskraft ett betydligt säkrare alternativ. Om något går fel i en reaktor avstannar helt enkelt processen och det blir kallt. Det finns dock ingen risk för att omgivningen drabbas, som vid en kärnkraftsolycka.
Forskare försöker framkalla fusion på jorden för en nästan outtömlig strömförsörjning för att kunna generera elektricitet.
- Huvudmålet med vårt experiment var att se om vi kunde lägga ner ett lager av borpulver i tokamaken, förklarar PPPL-fysikern Robert Lunsford, huvudförfattare till uppsatsen som publicerades i Nuclear Fusion.
- Hittills verkar experimentet ha varit framgångsrikt."
Bor är ett rent grundämne och en fast, svårsmält halvledare som bildar mycket hårda kristaller som är nära nog ogenomskinligt svartröda. Vid rumstemperatur är bor inte särskilt reaktivt. I naturen är bor ganska ovanligt, men koncentrerade bormineraler har bildats genom naturlig indunstning av avstängda vattenmassor.
- Boret förhindrar att ett element som kallas volfram läcker ut via tokamaks väggar in i plasma, där det kan kyla plasmapartiklarna och göra fusionsreaktioner mindre effektiva. Ett lager bor appliceras på ytor som berörs av plasma i en process som kallas "borisering".
Forskare vill hålla plasma så varmt som möjligt, vilket är minst tio gånger varmare än solens yta. Syftet är att maximera fusionsreaktionerna och öka värmen i tokamaken så att det genereras elektricitet.
Att använda pulver för att ”borisera” är dessutom mycket säkrare metod än att använda en borgas som kallas diboran, en metod som används idag.
- Diborangas är explosivt, så alla måste lämna byggnaden med tokamaken i samband med denna process, betonar Lunsford.
- Om man däremot kan spruta lite borpulver in i plasman, blir fusionen mycket lättare att hantera. Medan diborangasen är explosiv och giftig, är borpulvret inte det," tillägger forskaren.
Den här nya tekniken, är enligt Lunsford, betydligt mindre ”komplicerad och definitivt mindre farlig.”
Forskarna kan också använda pulvret för att skapa lågdensitetsplasma när som helst, snarare än att vänta på en gasformig boronisering. Att kunna lätt skapa ett brett utbud av olika former av plasma på detta sätt gör det möjligt för fysiker att undersöka plasmabeteendet mer noggrant.
Materialet har tillhandahållits av DOE/ Princeton Plasma Physics Laboratory.
