Amerikaanse wetenschappers introduceren nieuw concept voor fusiereactor

Wetenschappers van de DIII-D National Fusion Facility van het Department of Energy (DOE) van de Verenigde Staten hebben een nieuw concept voor een compacte fusiereactor bekendgemaakt, dat volgens hen kan helpen bij het definiëren van de technologie die nodig is voor commerciële fusie-energie. Het concept van de Compact Advanced Tokamak (CAT) maakt een beter presterende, zichzelf in stand houdende configuratie mogelijk die energie efficiënter vasthoudt, waardoor hij op kleinere schaal en tegen lagere kosten kan worden gebouwd.

Het CAT-concept wordt beschreven in een artikel dat op 19 maart is gepubliceerd in het tijdschrift Nuclear Fusion, en is ontwikkeld op basis van reactorsimulaties die hun gelijke niet kennen. De op de fysica gebaseerde aanpak combineert theorie die is ontwikkeld in de door General Atomics (GA) geëxploiteerde DIII-D-faciliteit met berekeningen door wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory met behulp van de Cori-supercomputer in het National Energy Research Scientific Computing Center, en is gebaseerd op de ontwikkeling en het testen van de onderliggende fysische concepten op DIII-D.

Stabiele toestand

"De sleutel tot onze aanpak is het verhogen van de druk in de tokamak," zei Richard Buttery, leider van het project. "Dit zorgt ervoor dat er meer fusie optreedt, waardoor we de stroom kunnen verminderen, wat op zijn beurt het plasma gemakkelijker te onderhouden en stabieler maakt. Onze simulaties laten zien dat door het plasma zorgvuldig te vormen en de stroom naar de rand te verplaatsen, we turbulente warmteverliezen kunnen onderdrukken en hogere drukken kunnen ondersteunen bij lagere stromen, om zo een toestand te bereiken waarin het plasma zichzelf in stand houdt. Dit maakt een apparaat mogelijk dat gewoon kan worden aangezet en continu elektriciteit opwekt in een stabiele toestand."

Twee Amerikaanse instanties - het DOE Fusion Energy Sciences Advisory Committee (FESAC) en de National Academy of Sciences, Engineering and Medicine (NASEM) - hebben onlangs rapporten uitgebracht waarin wordt opgeroepen tot actie om fusie-energie in de VS te ontwikkelen. In het FESAC-rapport wordt een strategisch tienjarenplan uiteengezet om de ontwikkeling van fusie-energie te versnellen en de plasmawetenschap vooruit te helpen, terwijl in het NASEM-rapport wordt opgeroepen tot dringende investeringen door de overheid en de particuliere sector om een proefinstallatie voor fusie-energie operationeel te maken in de periode 2035-2040.

Proefinstallatie

Een belangrijke aanbeveling van beide rapporten is de ontwikkeling van de wetenschappelijke en technische basis voor een goedkope proefinstallatie voor kernfusie, die de basis zal leggen voor commerciële kernfusiereactoren, aldus GA. "Terwijl een nationale strategie voor fusie-energie vorm krijgt in de Verenigde Staten, helpt dit nieuwe ontwerp bij het identificeren van de benodigde technologieën, en verlicht het kritieke ontwerpuitdagingen," voegde het eraan toe.

Research en publicatie door World Nuclear News