Brittitutkijat ovat sijoittaneet seitsemän vuotta työtä ja yli 60 miljoonaa euroa MAST Upgrade -koereaktorin rakentamiseen. Reaktorin on määrä tehdä tietä tulevaisuuden fuusiovoimaloille.
Reaktori, joka sijaitsee Culhamin fuusioenergiakeskuksessa Oxfordshiressa on nyt osoittanut, että investointi ei ole ollut turha.
MAST Upgrade -koereaktorissa vety kuumennetaan hehkuvaksi plasmaksi, jota pidetään leijumassa magneettikentässä. Prosessi on ensimmäinen askel kohti fuusioenergiaa.
Tutkijat ovat nyt käynnistäneet reaktorin ensimmäistä kertaa ja saaneet aikaan hehkuvan kuumaa vetyplasmaa, joka on fuusion edellytys.
Vety kuumenee jopa 100 miljoonaan asteeseen
MAST Upgrade on suunniteltu saavuttamaan 50–100 miljoonan asteen lämpötila. Näin korkeassa kuumuudessa vety muuttuu plasmaksi eli atomiytimet irtoavat elektroneista.
Tämän jälkeen on mahdollista saada irralliset vety-ytimet fuusioitumaan heliumytimiksi. Prosessi on samanlainen kuin Auringossa, josta vapautuu jatkuvasti valtavia määriä energiaa.
Tutustu uuteen koereaktoriin
MAST Upgrade
on tokamak-tyypin fuusioreaktori. Valtaosa tokamak-reaktoreista on donitsin muotoisia, mutta MAST Upgrade muistuttaa omenaa. Se on pienempi, ja sillä on tiiviimpi magneettikenttä.
Teräslieriö
reaktorin ympärillä on niin tiivis, että sisälle syntyy tyhjiö. Tämä takaa, ettei polttoaine pääse kosketuksiin ilmamolekyylien kanssa.
Magneetit
reaktorin laidoilla muodostavat kolmiulotteisen magneettisen häkin, jossa polttoaineena toimiva vety leijuu reaktorin sisällä.
Plasmaa
joka muodostuu positiivisesti varautuneista vety-ytimistä, muotoillaan ja ohjaillaan magneeteilla, jotka estävät sitä koskemasta reaktorin seinämiin.
Plasmavirta
on magneettiytimen luoma: se saa positiivisesti varautuneen vetyplasman kiertämään reaktoria.
Lämpö
jota voi olla miljoonia asteita, saadaan aikaan mikroaaltosäteilyllä ja neutraaleilla vetyatomeilla, joita ammutaan plasmaan.
Päästöt
joita fuusioituva plasma tuottaa, ohjataan reaktorin pohjassa ja yläosassa olevin magneettikanavien avulla lämpöä kestäville levyille.
Fuusioenergian potentiaali on valtava, mutta myös haasteet ovat suuret. Plasma ei saa joutua kosketuksiin reaktorin laitojen kanssa, ja se on siksi pidettävä leijumassa magneettikentässä.
Useimmissa koereaktoreissa tämä toteutetaan munkkirinkilän muodolla, mutta MAST Upgrade muistuttaa enemmän omenaa, josta on poistettu siemenkota.
Tekee tietä muille reaktoreille
MAST Upgraden tavoitteena ei ole niinkään saavuttaa varsinaista fuusiota vaan etsiä ratkaisuja, jotka helpottavat plasman ohjailua reaktorissa ja liikalämmön johtamista pois.
2025 on vuosi, jota kaikki fuusiotutkijat odottavat. Silloin Ranskaan rakenteilla olevan ison ITER-reaktorin on määrä käynnistyä.
Ratkaisuja käytetään muissa koereaktoreissa, jotka tuovat fuusioenergian toteutumisen yhä lähemmäksi. Yksi niistä on kansainvälinen ITER-reaktori, jota parhaillaan rakennetaan Etelä-Ranskaan.
ITERin pitäisi valmistua vuonna 2025, ja sen fuusioprosessin toivotaan kymmenessä vuodessa pysyvän käynnissä itsestään 150 miljoonassa asteessa. Lopullisena tavoitteena on se, että vety-ydinten fuusiossa vapautuisi enemmän energiaa kuin prosessiin syötetään ulkoa.
