黑料福利网

Temperaturen van meer dan 10.000 graden Celsius en een 鈥榟agelbui鈥� van geladen fusiedeeltjes: dit zijn extreme omstandigheden waar de uitlaatwand (divertor) van toekomstige fusiecentrales tegen bestand moet zijn. Het omgaan met deze stroom aan uitlaatdeeltjes is een van de grootste uitdagingen bij het realiseren van schone, veilige en betaalbare commerci毛le fusiecentrales.

Eerste 鈥榩roof-of-concept鈥�-studies tonen al aan dat het 鈥楽uper-X鈥�-ontwerp voor de uitlaat de warmtelast met een tienvoud kan verminderen in vergelijking met conventionele ontwerpen. De nieuwe experimentele resultaten tillen deze eerste waarnemingen verder dan proof-of-concept door de belangrijkste voordelen voor fusiecentrales aan te tonen: verbeterde controle over de energie-uitlaat terwijl de complexiteit van de techniek in balans blijft.

MAST Upgrade, het nationale fusie-experiment van het Verenigd Koninkrijk, is speciaal gebouwd door de United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA) om oplossingen te ontwikkelen voor de uitlaat van fusie-machines. Het Super-X ontwerp, ontwikkeld vanuit een concept dat afkomstig is van het Institute for Fusion Studies van de Universiteit van Texas in Austin, heeft een langere uitlaat. Met langere 鈥榖enen鈥� van plasma vergeleken met conventionele ontwerpen die meer ruimte bieden om het plasma af te koelen voordat het de wanden van de uitlaat raakt.

Wereldprimeur voor alternatief concept

De nieuwe resultaten zijn een wereldprimeur: bij MAST Upgrade hebben de onderzoekers aangetoond dat de Super-X-benadering uitlaatcontrole mogelijk maakt, zonder dat dit invloed heeft op de tegenoverliggende uitlaat of de kern van het plasma waar fusie-energie wordt geproduceerd. De onderzoekers tonen aan dat het in vergelijking met conventionele ontwerpen aanzienlijk eenvoudiger is om de gewenste, gunstigere omstandigheden in een Super-X-configuratie te beheersen. Deze resultaten geven vertrouwen om tot een oplossing voor de uitlaat van fusiereactoren te komen. Ze bouwen voort op eerdere bevindingen dat de Super-X-configuratie op MAST Upgrade de integratie van een hete plasmakern met koude omstandigheden in de uitlaat mogelijk maakt.

De experimenten toonden verder aan dat zelfs een bescheiden aanpassing van de 鈥榖enen鈥� van de uitlaat ten opzichte van het conventionele ontwerp met 鈥榢orte benen鈥� al aanzienlijke voordelen biedt bij het beheersen van de fusiehitte. Dit komt overeen met voorspellingen van computermodellen die een beter begrip van het uitlaatontwerp laten zien. Toekomstige fusieprojecten kunnen daarom profiteren van veel betere omstandigheden in de uitlaat en controle over de hete uitlaatgassen, terwijl de complexiteit van de techniek in balans blijft.

Gerenommeerde tijdschriften

De resultaten over de natuurkundige en technische aspecten van de Super-X uitlaat werden gepubliceerd in de vooraanstaande tijdschriften Communication Physics en Nature Energy. De Nederlandse fusieonderzoekers Kevin Verhaegh (voorheen werkzaam bij United Kingdom Atomic Energy Authority, momenteel aan de 黑料福利网) en Bob Kool (Nederlands energieonderzoeksinstituut DIFFER en 黑料福利网) leidden het werk in een samenwerking tussen de onderzoeksteams van UKAEA en het Europese EUROfusion. Het onderzoek bouwt voort op de gezamenlijke inspanningen van onderzoekers die zich richten op kernfusie (en meer specifiek: op de uitlaat van kernfusiereactoren), bijvoorbeeld in experimenten bij de Zwitserse fusiemachine TCV.

Kevin Verhaegh, 黑料福利网 onderzoeksgroep Science and Technology of Nuclear Fusion:

Deze resultaten voorspellen veel goeds voor verschillende toekomstige projecten, zoals de STEP-machine in het Verenigd Koninkrijk, de ARC-machine in de VS en de Europese DEMO-machine. We konden aantonen dat zelfs een bescheiden, strategische aanpassing van de uitlaat van de machine al veel van de voordelen van extremere ontwerpen kan bieden. Omdat extreme ontwerpen van de afvoer echter moeilijk te realiseren zijn in een fusiereactor, openen onze resultaten nieuwe deuren voor de verbetering van de vormgeving van toekomstige fusiemachines.

Bob Kool, DIFFER & 黑料福利网, onderzoekssectie Control Systems Technology:

Deze resultaten laten duidelijk de vele voordelen zien die alternatieve uitlaatontwerpen kunnen bieden bij het afvoeren van de hitte en daardoor het behouden van acceptabele uitlaatcondities. Dit is een belangrijke stap in de oplossing van het uitlaatprobleem en brengt ons uiteindelijk dichter bij de realisatie van fusie-energie.

James Harrison, hoofd van MAST Upgrade Science, UKAEA:

鈥淗et aantonen dat de plasmaomstandigheden in de divertors van MAST Upgrade onafhankelijk kunnen worden geregeld, is een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van een robuuste regeling van de plasma-uitlaat in toekomstige machines.  Deze opwindende resultaten zijn mogelijk gemaakt door een sterke internationale samenwerking tussen de teams van UKAEA, TU Eindhoven, DIFFER en EUROfusion, die de grenzen van ons begrip op dit belangrijke onderzoeksgebied zullen blijven verleggen.鈥�

Publicaties