Kina tester verdens største fusionsmagnet på 582 ton

Resultatet bringer Kinas ambitiøse program, der ofte kaldes den "kunstige sol", tættere på målet om at demonstrere elektricitet fra fusionsenergi omkring 2030 .

Den 582 ton tunge magnet

Den D-formede magnet er en såkaldt toroidalfelt-spole. Den skal skabe det stærke magnetfelt, der fungerer som et usynligt bur omkring det ekstremt varme plasma i en tokamak-reaktor.

De vigtigste data er:

• Vægt: 582 metriske ton
• Mål: 21 meter lang, 12 meter bred og 3,3 meter høj
• Strøm: En stabil strøm på 60 kiloampere under testen
• Lagret energi: 6,03 megajoule pr. spole under testen
• Magnetfelt: Omkring 6,5 tesla – cirka to til fire gange stærkere end feltet i en hospitals-MR-scanner
• Plasma: Designet til at fastholde plasma opvarmet til over 100 millioner grader celsius, omtrent seks gange varmere end Solens kerne
• Levetid: Designet til omkring 40.000 plasmapulser

I den færdige BEST-reaktor skal 16 D-formede spoler samles til et toroidalt magnetfelt .

Større magnet end ITER – men ikke en større reaktor

Sammenlignet med de tilsvarende magneter i ITER, det internationale fusionsprojekt i Frankrig, har den kinesiske magnet to klare fordele:

• Den har 1,3 gange så stort et volumen som ITERs toroidalfelt-magneter .
• Den lagrer omkring tre gange så meget energi som ITERs tilsvarende magneter .

Det betyder dog ikke, at BEST bliver større end ITER som samlet anlæg. ITER har en større hovedradius på cirka 6,2 meter, mens BESTs er 3,6 meter .

BEST er i stedet tænkt som et mellemtrin mellem Kinas eksisterende EAST-tokamak og den langt større China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR . Ifølge BESTs forskningsplan skal anlægget blive verdens største driftsaktive deuterium-tritium-tokamak, før ITER kommer i drift .

En anden vigtig magnet bestod også testen

Den store toroidalfelt-magnet var ikke det eneste gennembrud. En modelspole til en central solenoid – også kaldet CS – bestod samtidig de afsluttende tests under CRAFT-programmet .

Den centrale solenoid fungerer som tokamakkenes "tændingsmekanisme". Den er afgørende for at inducere og opretholde den elektriske strøm i plasmaet . Forskere ved ASIPP har derfor beskrevet dens funktion som direkte afgørende for, om fusionsanlægget kan startes og holdes kørende .

Seks års udvikling i Kina

Begge magnetsystemer er udviklet under CRAFT – Comprehensive Research Facility for Fusion Technology – et nationalt stort forskningsanlæg i Hefei . Anlægget er bygget til at udvikle og teste komponenter i fuld skala, før de installeres i BEST .

Udviklingsarbejdet strakte sig over cirka seks år . Ifølge de kinesiske forskningsinstitutioner blev der brugt superledende materialer, konstruktioner og produktionsmetoder udviklet og fremstillet i Kina. Alle centrale teknologier opnåede dermed fuld indenlandsk produktion .

Hvornår kommer den første fusionsstrøm?

Kina har sat en offensiv tidsplan for næste fase af sit fusionsprogram:

• Byggeriet af BEST: Begyndte 30. juni 2023 og er planlagt færdigt ved udgangen af 2027 .
• Første plasma: Forventes i slutningen af 2027 .
• Første elektricitet fra fusion: Kina sigter mod at demonstrere fusionsbaseret elproduktion omkring 2030. Målet beskrives ofte som at tænde den første lampe drevet af fusionsenergi .
• Næste trin: Den større CFETR, også omtalt som CFEDR, ventes efter planerne at kunne være i drift omkring 2030. Kommercielle fusionskraftværker til elnettet ligger længere ude i tiden .

The Economist har vurderet, at tidsplanen kan placere Kina omkring et årti foran andre lande i kapløbet om fusionsenergi . Det er dog fortsat en forsknings- og demonstrationsplan: En test af en magnet er ikke det samme som et kommercielt kraftværk. Den afgørende udfordring bliver at få en hel reaktor til stabilt at producere mere energi, end der bruges på at skabe og kontrollere plasmaet.