(Andrew Onufriyenko/Moment/Getty Images) Knapp ein Jahr nach dem Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) brach einen Fusion-Rekord , hat es es erneut zerschmettert, dieses Mal hält es ganze 30 Sekunden lang einen aufgewühlten Strudel aus 100 Millionen Grad heißem Plasma fest.
Obwohl es deutlich knapp ist die 101 Sekunden Die von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Anfang des Jahres festgelegte Auszeichnung bleibt ein bedeutender Meilenstein auf dem Weg zu sauberer, nahezu unbegrenzter Energie, die die Art und Weise, wie wir unsere Gesellschaft mit Energie versorgen, verändern könnte.
Hier erfahren Sie, warum es so wichtig ist.
Tief im Inneren von Sternen wie unserer Sonne verleihen Schwerkraft und hohe Temperaturen einfachen Elementen wie Wasserstoff die Energie, die sie benötigen, um die Abstoßung ihrer Kerne zu überwinden und sie zu größeren Atomen zu zwingen.
Das Ergebnis davon Kernfusion besteht aus schwereren Elementen, ein paar Streuneutronen und einer Menge Wärme.
Auf der Erde ist es nicht möglich, die Schwerkraft einer Sonne aufzubringen. Aber wir können ähnliche Ergebnisse erzielen, indem wir die Schwerkraft gegen etwas mehr Kraft in Form von Wärme austauschen. Irgendwann können wir den verschmelzenden Atomen sogar genug Wärme entziehen, um die Kernreaktion am Laufen zu halten, wobei noch genug übrig bleibt, um sie zur Energiegewinnung abzuleiten.
Das ist die Theorie. Aber um dieses wahnsinnig heiße Plasma lange genug an Ort und Stelle zu halten, um seine Wärmeversorgung als nachhaltige, zuverlässige Energiequelle nutzen zu können, bedarf es einiger kluger Überlegungen.
Der KSTAR ist nur eine von wenigen Testeinrichtungen auf der ganzen Welt, die versuchen, die Probleme einer Plasma-Wrangling-Technologie namens Tokamak zu beseitigen.
Tokamaks sind im Wesentlichen große Metallschleifen, die dazu dienen, Wolken aus heißen, geladenen Teilchen aufzunehmen. Durch die Aufladung erzeugt die sich bewegende Wolke ein starkes Magnetfeld, das es ihr ermöglicht, durch ein Gegenfeld an ihren Platz gedrückt zu werden.
Der KSTAR Tokamak (National Fusion Research Institute)
Der Trick bei Tokamaks besteht darin, den Strom so zu regulieren, dass er nicht aus seinen magnetischen Grenzen rutscht. Das ist leichter gesagt als getan, denn erhitzte Plasmapulse sind weniger Teilchentornados als vielmehr instabil. aufgewühlte Strudel des Chaos .
Versuchen Sie, eine Schleife Gelee in einen Ring aus Gummibändern zu stecken, um ein Gefühl für die Herausforderung zu bekommen.
Es gibt verschiedene andere Möglichkeiten, ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Stellatoren, wie Germany's Wendelstein 7-X Testgerät, drehen Sie das Drehbuch um und verwenden Sie beispielsweise einen hochkomplexen, von KI entworfenen Tunnel aus Magnetspulen, um die wirbelnde Plasmaschleife an Ort und Stelle zu halten. Dies verspricht eine längere Standzeit, macht es aber etwas schwieriger, das Plasma zu erhitzen.
Tokamaks hingegen sind in den letzten Jahren immer höheren Temperaturen ausgesetzt.
Chinas Experimental Advanced Supraconducting Tokamak (EAST)-Reaktor in Hefei war der erste, der im Jahr 2018 einen bedeutenden Temperaturrekord von 100 Millionen Grad Celsius erreichte, eine Temperatur, die das ist immer noch außerhalb der Reichweite von Stellatoren (zur Zeit).
In diesem Jahr erhitzte EAST Plasma auf 120 Millionen Grad Celsius , und halten Sie es länger als anderthalb Minuten.
Diese Temperaturen waren jedoch ein Maß für die zwischen seinen Elektronen geteilte Energie. Heiß, keine Frage, aber es ist auch wichtig, die Temperatur der viel schwereren Ionen zu erhöhen. Ganz zu schweigen davon, dass es schwieriger wird.
Die Ionentemperatur des KSTAR erreichte letztes Jahr 100 Millionen und hielt den Puls 20 Sekunden lang aufrecht.
Die Tatsache, dass es gerade einmal 30 Sekunden dauert – etwas mehr als 12 Monate später – ist unglaublich ermutigend.
Jede Testanlage macht die Dinge ein wenig anders und nutzt Variationen der Technologie, um die Grenzen von Pulsdauer über Stabilität bis hin zu Elektronen- oder Plasmatemperaturen zu verschieben.
Während es verlockend ist, jeden Rekord als Wettbewerb zu betrachten, ist es wichtig, jeden Meilenstein als eine weitere gewonnene Lektion zu feiern.
Jede Errungenschaft zeigt anderen Möglichkeiten auf, mit den Hürden umzugehen, denen wir immer noch gegenüberstehen, wenn es darum geht, den Motor der Sonne zu einem Kraftwerk auf der Erde zu machen.