Ein 3D-erzeugtes Bild eines feurig heißen Plasmas. sakkmesterke / iStock
Wenn es um saubere Stromalternativen geht, mögen es manche heiß.
Wirklich heiß.
Und ein experimenteller Kernfusionsreaktor namens Wendelstein 7-X Stellarator hat laut einer aktuellen Studie gerade einen wesentlichen Schritt zur Bereitstellung sauberer, grenzenloser Energie durch die Nutzung der Kraft der Atomfusion gemacht.veröffentlicht in der ZeitschriftNatur.
Falls Sie es verpasst haben, die Gesellschaft könnte bald beginnen, Plasma zu erzeugen, das doppelt so heiß ist wie das Zentrum unserer Sonne.
Kernfusion bei der doppelten Temperatur des Sonnenkerns
Der von Physikern angekündigte neue "große Fortschritt" beinhaltet laufende Bemühungen, den Energieverlusten entgegenzuwirken, die dem Design der experimentellen Kernfusionstechnologie Wendelstein 7-X innewohnen. Stellaratoren unterscheiden sich im Vergleich zu den konventionelleren, symmetrischen und donutförmigen Tokamak-Fusionsreaktoren, weil erstere wahnsinnig komplexe Strukturen voller labyrinthischer Drehungen und Wendungen verwenden. Aber wie bei allen anderen Kernfusionsreaktoren besteht das Ziel darin, Bedingungen zu erzeugen, die man nur aus dem Inneren der Sonnenmasse "sehen" und dann sofort sterben kannDies wird erreicht, indem Plasmaströme unzumutbaren Druck- und Temperaturhöhen ausgesetzt werden, wodurch den Atomen keine andere Wahl bleibt, als miteinander zu kollidieren und zu verschmelzen, wodurch beispiellose Mengen an nutzbarer Energie erzeugt werden.
Verständlicherweise ist der Wendelstein 7-X-Reaktor so überwältigend komplex, dass ihn nur Supercomputer hätten entwickeln können, weshalb er eine Reihe von 50 supraleitenden Magnetspulen verwendet, um das Plasma an Ort und Stelle zu halten, während es um eine spiralförmige kreisförmige Kammer geschlungen wird. Zurück in2018, Physiker bei der Arbeit an diesem Projekt brachte neue Energiedichterekorde, zusätzlich zum Plasmaeinschluss für diese Art von Fusionsreaktor. Die bahnbrechenden Experimente erhitzten auch das Plasma auf extrem hohe Temperaturen von 36 Millionen °F 20 Millionen °C, weit über den Temperaturen der Sonne, bei 27 Millionen °F 15 Millionen °C. Und der Wendelstein 7-X könnte sogar noch höhere Temperaturen vertragen, wenn Sie es glauben.
Kernfusionsreaktoren bleiben ein Fenster in die Zukunft sauberer Energie
Die Technik hinter dieser fortschrittlichen Technologie wurde organisiert, um eine hartnäckige Barriere für die volle Funktionsfähigkeit zu überwinden, die einzigartig für Stellarator-Designs ist: Eine Art Wärmeverlust, der als "neoklassischer Transport" bezeichnet wird. Dies geschieht, wenn Kollisionen zwischen erhitzten Partikeln einige aus ihremOrbit, was dazu führte, dass einige aus dem Magnetfeld streuten. Und beim Wendelstein 7-X wurde der Magnetfeldkäfig speziell entwickelt, um dieses knifflige Energieverlustproblem zu vermeiden. Aber um zu bestätigen, dass die Technik erfolgreich war, haben Wissenschaftler des PrincetonDas Plasma Physics Laboratory PPPL und das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik führten eine neuartige Auswertung der bahnbrechenden Experimente des Stellarators durch, wobei der Schwerpunkt auf diagnostischen Daten lag, die mit Röntgenkristallspektrometern gesammelt wurden, die einen erheblichen Rückgang des neoklassischen Transports zeigten.
Das bedeutet, dass die von den Physikern beobachteten hohen Temperaturen ohne den Wärmeverlust nicht möglich gewesen wären. Es hat also funktioniertin W7-X-Experimenten gesehen", sagte Novimir Pablant, ein Physiker am PPPL, in aNeuer Atlas Bericht. "Es war eine Möglichkeit zu zeigen, wie wichtig die Optimierung war." Mit anderen Worten, dieser Rekorderfolg bedeutet, dass der Wendelstein 7-X physikalisch in der Lage ist, Hitze zu begrenzen, die doppelt so hoch sein kann wie im Sonnenkern. Aber es gibt noch viel zu tun, einschließlich der Konfrontation mit anderen lästigen Wärmeverlustproblemen. Weitere Experimente werden im Jahr 2022 durchgeführt, darunter ein neuartiges Wasserkühlungssystem, das längere Versuchsdauern ermöglicht, aber vorerst Kernfusion bleibt ein unverzichtbares Fenster in die Zukunft der sauberen Energieerzeugung.