Kiinan jättimagneetti läpäisi testit: 582 tonnin askel kohti fuusioenergiaa

582 tonnin magneetti numeroina

Kyseessä on D-muotoinen toroidikenttäkela. Tokamakissa sen tehtävä on synnyttää magneettinen "häkki", joka pitää äärimmäisen kuuman plasman erossa reaktorin seinämistä.

• Paino: 582 tonnia
• Mitat: 21 metriä pitkä, 12 metriä leveä ja 3,3 metriä korkea
• Testattu virta: 60 kiloampeeria
• Varastoitunut energia: 6,03 megajoulea kelakohtaisesti
• Magneettikenttä: noin 6,5 teslaa – arviolta kaksi–neljä kertaa sairaalan magneettikuvauslaitetta voimakkaampi
• Suunniteltu käyttöikä: noin 40 000 plasmapulssia

Magneetti on suunniteltu pitämään koossa plasmaa, jonka lämpötila ylittää 100 miljoonaa celsiusastetta. Se on noin kuusi kertaa Auringon ydintä kuumempaa .

BEST-laitteeseen kootaan aikanaan 16 tällaista D-muotoista kelaa. Yhdessä ne muodostavat tokamakin ympärille toroidisen magneettikentän .

Miten tulos vertautuu ITERiin?

Kiinan kehittämä toroidikenttämagneetti päihittää ITERin vastaavat magneetit kahdella keskeisellä mittarilla:

• sen tilavuus on 1,3-kertainen ITERin toroidikenttämagneetteihin verrattuna
• se pystyy varastoimaan noin kolminkertaisen määrän energiaa

Vertailu vaatii kuitenkin mittakaavan asettamista kohdalleen. ITER on kokonaisuutena huomattavasti suurempi fuusiokone: sen pääsäde on noin 6,2 metriä, kun BESTin vastaava mitta on 3,6 metriä . BEST ei siis ole ITERin kokoinen kilpailija, vaan Kiinan suunnittelema välivaihe.

BESTin on tarkoitus olla valmistuessaan maailman suurin toiminnassa oleva deuterium–tritium-tokamak ennen ITERiä. Se toimii siltana Kiinan nykyisen EAST-tokamakin ja paljon suuremman China Fusion Engineering Test Reactorin eli CFETR:n välillä .

Toinen tärkeä osa: magneettinen sytytin

Samassa CRAFT-ohjelmassa läpäisi lopputestit myös keskussolenoidin mallikela . CRAFT on Hefeiissä sijaitseva Kiinan laaja fuusioteknologian tutkimus- ja testauslaitos, jossa täysikokoisia reaktorikomponentteja kehitetään ennen niiden käyttöönottoa BESTissä .

Keskussolenoidia voi verrata tokamakin "sytyttimeen". Se indusoi plasman sähkövirran ja auttaa ylläpitämään sitä. Tutkijoiden mukaan sen suorituskyky vaikuttaa suoraan siihen, voidaanko fuusiolaite käynnistää ja pitää toiminnassa .

Kuusi vuotta ja kokonaan kotimainen tuotantoketju

Magneetit kehitettiin CRAFT-hankkeessa noin kuuden vuoden aikana . Kiinan mukaan projektissa käytettiin kokonaan kotimaisia suprajohtavia materiaaleja, rakenteita ja valmistusmenetelmiä. Kaikkien keskeisten teknologioiden ilmoitettiin saavuttaneen sataprosenttisen kotimaisen tuotannon .

Tämä ei tarkoita, että fuusiosähkö olisi vielä valmis kaupalliseen käyttöön. Saavutuksen merkitys on ennen kaikkea siinä, että Kiina on pystynyt rakentamaan ja testaamaan reaktorin kannalta kriittisiä, erittäin vaativia magneetteja omalla tuotantoketjullaan.

BESTin aikataulu ja tavoite vuodelle 2030

Kiinan fuusio-ohjelman etenemissuunnitelma on kunnianhimoinen:

• Rakentaminen: BEST-hankkeen rakentaminen alkoi 30. kesäkuuta 2023, ja laitoksen on määrä valmistua vuoden 2027 loppuun mennessä
• Ensimmäinen plasma: ensimmäistä plasmaa odotetaan loppuvuonna 2027
• Ensimmäinen fuusiosähkö: tavoitteena on demonstroida fuusioreaktiolla tuotettua sähköä noin vuonna 2030. Tavoitetta on kuvattu myös "ensimmäisen fuusiolampun" sytyttämiseksi
• Seuraava vaihe: suuremman CFETR-laitoksen odotetaan olevan toiminnassa noin vuonna 2030, kun taas sähköverkkoon liitettävät kaupalliset fuusiovoimalat kuuluvat myöhempien vuosikymmenten tavoitteisiin

The Economistin arvion mukaan Kiinan aikataulu saattaa asettaa maan noin vuosikymmenen muita valtioita edelle fuusioenergian tavoittelussa . Aikataulu on kuitenkin tavoite, ei vielä osoitus siitä, että fuusiosähkö olisi valmis kaupalliseen sähköntuotantoon. Nyt testattu magneetti on ennen kaikkea tärkeä askel kohti sitä, että laboratoriotason fuusiotutkimuksesta voidaan siirtyä toimivien reaktorijärjestelmien testaamiseen.