Beskytning med laser gir energigevinst
Ved laserfusjon presses hydrogen så voldsomt sammen at hydrogenatomene fusjonerer til helium.
Laserlyset passerer gjennom kraftige forsterkere som øker energien, før lyset skytes inn i hydrogenet.
I 2014 lynte 192 kraftige lasere på fusjonsanlegget NIF. Strålene ble sendt inn i en gullbeholder der en pille med tungt og supertungt hydrogen var plassert i midten. Da lyset bombarderte pillen, ble hydrogenatomene presset så tett sammen at de fusjonerte til helium.
Fusjonsprosessene utløste halvannen gang mer energi enn laserne pumpet inn i hydrogenpillen, og skapte for første gang et energioverskudd av drivstoffet.
Nye forsøk har økt overskuddet til fem ganger den tilførte energien, men samlet sett er det fortsatt et energiunderskudd, fordi anlegget bruker nesten hundre ganger mer energi på å skru på laserne.
Forvridde magneter holder drivstoffet fanget
I den tyske fusjonsreaktoren er magnetene skjeve for å skape et helt jevnt magnetfelt rundt drivstoffet. Wendelstein 7-X har satt flere rekorder.
Reaktorens form skyldes de skjeve magnetene som kan holde det varme plasmaet fanget over tid.
I en fusjonsreaktor varmes hydrogenet opp til minst 100 millioner grader slik at den blir til et plasma som leder elektrisitet. For å unngå at drivstoffet berører reaktorveggene og kjøles ned, slik at fusjonen går i stå, blir det fanget av et magnetfelt.
Wendelstein 7-X-reaktoren har holdt hydrogenplasmaet fanget i 100 sekunder, noe som er rekord for reaktortypen. Reaktoren er den største av den typen som kalles en stellarator. Her er magnetringene rundt reaktoren vridd i skjeve former for å gjøre magnetfeltet så ensrettet som mulig.
De tyske fysikernes mål er å holde fusjonsdrivstoffet fanget i en halv time av gangen. Forsøksreaktoren har allerede satt en annen rekord: den høyeste energitettheten i et fusjonsplasma, med nesten en trilliard partikler per kubikkmeter.
Reaktor fylles med kraftig drivstoff
I 2020 strømmer ekte drivstoff inn i verdens største fusjonsreaktor, JET. Reaktoren sto allerede i 1997 for en rekord som ingen har slått senere.
JET-reaktoren skal utføre forsøk med supertungt hydrogen som drivstoff.
I 1997 produserte verdens største fusjonsreaktor, JET, 16 megawatt energi med et drivstoff laget av tungt og supertungt hydrogen – den blandingen som skal brukes i ekte fusjonskraftverk i framtiden.
Normalt bruker forsøksreaktorer bare tungt hydrogen fordi drivstoff med 50 prosent supertungt hydrogen sender ut 60–90 ganger flere nøytroner. Det gjør reaktoren radioaktiv, slik at forskerne ikke lenger kan komme inn i den og foreta endringer.
Forsøkene på JET var også kortvarige, men satte likevel den rekorden i fusjonsenergiproduksjon som fortsatt står: et utbytte på 16 MW i ett sekund med et forbruk på 24 MW til oppvarming.
Høsten 2020 gjennomfører JET-forskerne igjen eksperimenter med drivstoff av tungt og supertungt hydrogen i reaktoren som nå begynner å trekke på årene. Målet er å opprettholde en energiproduksjon på 10–15 MW i fem sekunder av gangen.
Ny reaktor skal gi overskudd av energi
I 2035 starter den gigantiske reaktoren ITER forsøk som for første gang skal starte en fusjonsprosess som går av seg selv.
Et 30 meter høyt betongskjold skal omkranse reaktorringen, med en diameter på 19,4 meter.
Når ITER fra 2025 starter de første forsøkene med drivstoff av tungt hydrogen, står flere av fusjonsforskningens rekorder for fall.
Drivstoffet skal varmes opp til 150–200 millioner grader – rekorden i dag er 140 millioner grader. Dessuten skal plasmaet holdes på plass i det magnetiske buret i åtte minutter av gangen – dagens rekord er på et halvt minutt.
De første ti årene med tester skal sørge for at ITER er klart til eksperimentene med ekte drivstoff av både tungt og supertungt hydrogen. Det skal skje fra 2035. Da får de heliumkjernene som dannes ved hydrogenfusjonene, mer energi.
De ekstremt varme heliumkjernene kolliderer med hydrogenkjerner i plasmaen, varmer dem opp og utløser flere fusjoner, som igjen skaper flere heliumkjerner. Dermed antennes plasmaet, slik at fusjonene drives videre av seg selv i opptil en time av gangen og leverer mer energi enn det som brukes til å starte prosessen.