Der KSTAR. (Koreaisches Institut für Fusionsenergie) Wissenschaftler haben gerade einen neuen Weltrekord für Hochtemperatur-Dauerplasma aufgestellt Korea Supraleitende Tokamak-Fortschrittsforschung (KSTAR)-Gerät, das für einen Zeitraum von 20 Sekunden eine Ionentemperatur von über 100 Millionen Grad Celsius (180 Millionen Grad Fahrenheit) erreicht.
Die als Koreas „künstliche Sonne“ bekannte KSTAR nutzt Magnetfelder, um ultraheißes Plasma zu erzeugen und zu stabilisieren, mit dem ultimativen Ziel, es herzustellen Kernfusionsenergie eine Realität – eine potenziell unbegrenzte Quelle sauberer Energie, die die Art und Weise, wie wir unser Leben mit Energie versorgen, verändern könnte, wenn wir sie wie vorgesehen zum Laufen bringen können.
Zuvor wurden die 100 Millionen Grad nicht länger als 10 Sekunden überschritten, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber früheren Bemühungen darstellt – auch wenn noch ein langer Weg vor uns liegt, bis wir vollständig auf andere Energiequellen verzichten können. An dieser Stelle, Kernfusion Leistung bleibt eine Möglichkeit , keine Gewissheit.
Der KSTAR. (Koreaisches Institut für Fusionsenergie)
„Die Technologien, die für den Langzeitbetrieb von 100 Millionen Grad heißem Plasma erforderlich sind, sind der Schlüssel zur Realisierung der Fusionsenergie“, sagt der Kernphysiker Si-Woo Yoon , Direktor am KSTAR Research Center am Korea Institute of Fusion Energy (KFE).
„Der Erfolg des KSTAR bei der Aufrechterhaltung des Hochtemperaturplasmas für 20 Sekunden wird ein wichtiger Wendepunkt im Wettlauf um die Sicherung der Technologien für den langfristigen Hochleistungsplasmabetrieb sein, einer entscheidenden Komponente eines kommerziellen Kernfusionsreaktors in der Zukunft.“
Der Schlüssel zum Sprung auf 20 Sekunden war ein Upgrade der Internal Transport Barrier (ITB)-Modi im KSTAR. Diese Modi sind nicht vollständig verstanden von Wissenschaftlern entwickelt, aber auf der einfachsten Ebene helfen sie dabei, den Einschluss und die Stabilität der Kernfusionsreaktionen zu kontrollieren.
Der KSTAR ist ein Reaktor im Tokamak-Stil , ähnlich wie kürzlich ging in China online Dabei werden Atomkerne verschmelzen, um diese enormen Energiemengen zu erzeugen (im Gegensatz zur Kernspaltung in Kraftwerken, bei der Atomkerne gespalten werden).
Obwohl die dafür erforderliche wissenschaftliche Arbeit komplex ist, wurden stetige Fortschritte erzielt. KSTAR durchbrach erstmals 2018 die 100-Millionen-Grad-Grenze und schaffte es 2019, die Temperatur 8 Sekunden lang aufrechtzuerhalten. Das hat sich mittlerweile mehr als verdoppelt.
„Der Erfolg des KSTAR-Experiments im langen Hochtemperaturbetrieb durch die Überwindung einiger Nachteile der ITB-Modi bringt uns der Entwicklung von Technologien zur Realisierung der Kernfusionsenergie einen Schritt näher.“ sagt Kernphysiker Yong-Su Na , von der Seoul National University (SNU).
Fusionsgeräte wie KSTAR verwenden Wasserstoffisotope, um einen Plasmazustand zu erzeugen, in dem Ionen und Elektronen getrennt und zum Erhitzen bereit sind – die gleichen Fusionsreaktionen, die auf der Sonne stattfinden, daher der Spitzname, den diese Reaktoren erhalten haben.
Bisher hat es sich als Herausforderung erwiesen, die Temperaturen über einen ausreichend langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, damit die Technologie funktionsfähig ist. Wissenschaftler müssen noch mehr Rekorde wie diesen brechen, damit die Kernfusion als Energiequelle funktioniert – und zwar mit wenig mehr als Meerwasser ( eine Quelle für Wasserstoffisotope ) und minimale Abfallproduktion.
Trotz aller Arbeit, die vor uns liegt, um diese Reaktoren dazu zu bringen, mehr Energie zu produzieren, als sie verbrauchen, gibt es Fortschritte war ermutigend . Bis 2025 wollen die Ingenieure von KSTAR die 100-Millionen-Grad-Marke für einen Zeitraum von 300 Sekunden überschreiten.
„Die durch die effiziente Kernplasmaerwärmung über einen so langen Zeitraum erreichte Ionentemperatur von 100 Millionen Grad demonstrierte die einzigartige Leistungsfähigkeit des supraleitenden KSTAR-Geräts und wird als überzeugende Grundlage für leistungsstarke, stationäre Fusionsplasmen anerkannt.“ sagt der Kernphysiker Young-Seok Park , von der Columbia University.
Die Ergebnisse des Experiments müssen noch in einem von Experten begutachteten Artikel veröffentlicht werden, werden aber auf der 2021 vorgestellt IAEA-Fusionsenergiekonferenz .