Einkaframtak þykir lofa góðu í kjarnasamrunatilraunum

Kveikt var á fyrsta kjarnasamruna­ofni Breta í lok apríl. Þessi tilraunaofn er svokallaður Tokamak ofn af gerðinni ST40. Strax í upphafi tókst að framkalla plasma úr brennandi heitu rafhlöðnu gasi.

 

Takmarkið er að ná með þessum kjarnasamrunaofni að framleiða heitan plasma í seglusviði sem nær 100 milljón gráðu hita á Celsius fyrir árslok 2018. Það er sjö sinnum meiri hiti en er á yfirborði sólarinnar sem fær líka sína orku með kjarnasamruna. Þar er hitinn „aðeins“ um 15 milljón gráður. Ráðgert er að ST40 muni geta framkallað sama hita og finnst í kjarna sólarinnar nú í haust 2017. 

 

Frá byggingarstað ITER kjarna­samrunaofnsins sem verið er að smíða í Saint-Paul-lez-Durance í Suður-Frakklandi. Það er risavaxið verkefni allra helstu stórþjóða heims upp á milljarða evra. Mynd / ITER

 

Hálfgert útigrill í samanburði við ITER

 

ST40 Tokamak ofninn er örlítill í samanburði við ITER kjarna­samrunaofninn sem verið er að smíða í Saint-Paul-lez-Durance í Suður-Frakklandi, en ITER stendur fyrir International Thermonuclear Experimental Reactor. Eiginlega má líkja ST40 við vasaútgáfu eða útigrill í slíkum samanburði, en ITER verður um 30 metra hár og 23 þúsund tonn að þyngd , en er samt að grunni til risastór Tokamak ofn.

 

Samþykkt var að fara í ITER verkefnið árið 2006 með samkomulagi Kína, ESB, Bandaríkjanna, Rússlands, Indlands, Japans og Suður-Kóreu, en skrifað var undir samninginn í Frakklandi. Þá var áætlað að verkefnið myndi kosta 5 milljarða evra á 10 ára tímabili. Gildistími samningsins er til 35 ára. 

 

ST40 Tokamak kjarnasamrunaofninn í Bretlandi er eins og lítið ferðagrill í samanburði  við þetta ferlíki í Frakklandi. Mynd / ITER

 

Byggt á uppfinningu frá Sovétríkjunum sálugu

 

Margir telja að ITER sé allt of stór og þungur í vöfum fyrir tilraunir  með kjarnasamruna. Reyndar skrifuðu forsvarsmenn ITER undir samstarfssamning við yfirvöld í Kazakhstan þann 12. júní síðastliðinn um að fá aðgang að KTM Tokamak ofni þeirra til að gera efnatilraunir fyrir ITER. Þess má geta að Tokamak var fundinn upp af eðlisfræðingunum Igor Tamm og Andrei Sakharov í Sovétríkjunum sálugu á sjötta áratug síðustu aldar. Byggðu þeir uppfinningu sína á frumhugmyndum hugsuðarins Oleg Lavrentiev sem var í allt öðrum fræðum (Etymology). Hans sérgrein var að rannsaka sögu og uppruna orða, meiningu þeirra og breytingar í gegnum tímann. 

 

Ótakmörkuð orka við 100 milljón gráður

 

Talið er að 100 °C sé sá þröskuldur sem hægt er að ná með þessari gerð kjarnasamrunaofna. Við slíkan hita umbreytast vetnissameindir í helíum og gefa frá sér nær ótakmarkaða hreina orku, að því er segir í Science alert. 

 

Sagt mikilvægt framlag einkaaðila

 

David Kingham, forstjóri Tokamak Energy sem stendur á bak við ST40 tilraunina, segir að þetta hafi verið mikilvægur dagur í sögu kjarna­samruna­orkunnar í Bretlandi og heiminum öllum. 

 

„Við eru að opna fyrir fyrsta ofn heimsins sem hannaður hefur verið og rekinn af einkaaðilum fyrir stýrðan kjarnasamruna. ST40 er tæki sem mun sýna fram á að hægt er að ná 100 milljóna gráðu hita í kjarnasamruna á hagkvæman hátt. Þetta mun leiða til þess að hægt verður að virkja nýtanlega kjarasamrunaorku innan nokkurra ára en ekki áratuga,“ segir Kingham. 

 

Ef þetta tekst verður hægt að framleiða nær ótakmarkaða hreina orku með því að bræða saman atóm í stað þess að sundra þeim eins og gerist í kjarnorkuverum. Hráefnið er nær eingöngu salt og vatn og úrgangurinn er helíum gas.  

 

Það er þó ekki einfalt að ná þessu marki. Engin efni eru þekkt sem haldið geta svo miklum hita í ofni. Því verður að framkvæma kjarnasamrunann í gríðarlega öflugu segulsviði, þannig að ofurheitur plasminn snerti aldrei ofninn sjálfan. 

 

Nokkrir áfangasigrar hafa þegar unnist. Þannig náðu vísindamenn við MIT stofnunina í Bandaríkjunum því að setja met í plasma þrýstingi í október 2016. 

 

Í desember urðu vísindamenn í Suður-Kóreu síðan fyrstir til að framkalla 300 milljóna gráðu hita á Celsius og halda honum stöðugum í 70 sekúndur.

 

Í Þýskalandi hefur tekist að halda stjórn á plasma í nýjum kjarnasamrunaofni sem nefndur hefur verið Wendelstein 7-X.

 

Þrátt fyrir þann árangur sem náðst hefur er samt enn langt í land. Finna þarf hagkvæma leið til að framkalla plasma sem nær jafnframt nógu miklum hita til að kjarasamruni geti átt sér stað þannig að hægt sé að virkja hitann. 

 

Það þarf flókinn búnað til að framkalla kjarnasamruna og halda ofurhitanum í skefjum.