Nya resultat viktiga för säker fusionsforskning
Efter den kalla vintern med avställda kärnkraftsreaktorer och överuttag av vattenkraft står energifrågorna åter i fokus. I tre nya doktorsavhandlingar från Uppsala universitet ligger tonvikten på en revolutionär metod för energiskapande – fusion. Forskningen är en bit i det stora pussel som förhoppningsvis ska leda till att man i framtiden kan utnyttja fusion i elproduktionen.
Fusionsforskning handlar om att lära sig att tämja solens metod för energiframställning där lätta atomkärnor slås ihop till tyngre. För att realisera detta på jorden krävs ofattbart höga temperaturer, i storleksordningen 100 miljoner grader. Det är varmare än i solens centrum. Vid sådana temperaturer skulle alla vanliga behållare smälta. Därför innesluts fusionsbränslet i ett badringsformat magnetfält.
Forskningen som Maria Gatu Johnson, Carl Hellesen och Erik Andersson Sundén presenterar i sina avhandlingar är utförd vid världens största fusionsreaktor, JET, som ligger utanför Oxford i England. Just nu byggs nästa generations fusionsreaktor, ITER, i södra Frankrike. ITER är tänkt att demonstrera att fusion kan fungera i stor skala.
På grund av de höga temperaturer som krävs är det svårt att göra direkta mätningar på tillståndet hos fusionsbränslet. I arbetet som presenteras har neutroner som bildas i fusionsreaktionerna använts för att bestämma vad som händer. Forskningsgruppen har två egna neutroninstrument installerade på JET.
– Resultaten som läggs fram har stor betydelse för förståelsen av hur ITER kommer att fungera, liksom för att ITER ska kunna drivas på ett säkert sätt, förklarar Maria Gatu Johnson.
Fusionsreaktioner sker redan idag vid experimentanläggningar över hela världen. Problemet är att energin som går åt för att värma plasmat så att partiklarna kan reagera är större än den energi som man hittills har lyckats få ut. Plasmauppvärmning fungerar genom att några få bränslepartiklar värms till riktigt höga energier. Dessa värmer i sin tur resten av plasmat genom krockar där energin kan överföras. För att kunna skapa el med fusionsreaktioner krävs bland annat effektiva uppvärmningssystem och en bra förmåga att hålla kvar de snabba partiklarna som värmts upp i bränslet. Snabba partiklar är mycket svåra att diagnosticera och här har gruppens neutronmätningar haft stor betydelse. Det har också uppmärksammats internationellt vid flera konferenser, där gruppens arbete redan fått ett stort genomslag.
– Neutronspektrometri har gått från att vara en marginell diagnostik på JET till att bli en erkänd metod för att mäta snabba bränslepartiklar, säger Carl Hellesen.
Vidare är tanken att ITER under de första åren efter avslutad konstruktion inte ska producera några neutroner. Snabba neutroner från fusionsreaktioner gör väggarna i reaktorn radioaktiva. ITER måste officiellt godkännas som kärnanläggning innan man får börja producera neutroner.
– En viktig slutsats från vårt arbete är att vissa uppvärmningssätt inte kommer att kunna användas under de första ITER-åren på grund av för hög neutronproduktion, säger Erik Andersson Sundén.
Maria Gatu Johnson, Fusion Plasma Observations at JET with the TOFOR Neutron Spectrometer: Instrumental Challenges and Physics Results. Avhandlingen försvaras den 26 mars
Carl Hellesen, Diagnosing Fuel Ions in Fusion Plasmas using Neutron Emission Spectroscopy. Avhandlingen försvaras den 31 mars.
Erik Andersson Sundéns avhandling försvaras den 12 maj.
Kontaktinformation
För mer information kontakta:
Maria Gatu Johnson, tel: 018-4712797, 073-7215850, e-post: maria.gatu@fysast.uu.se
Carl Hellesen, tel: 070-7753009, e-post: carl.hellesen@fysast.uu.se
Erik Andersson Sundén, tel: 070-3639205, e-post: erik.sunden@fysast.uu.se
