Kinas jättemagnet tar fusionen ett steg närmare: rekordbygget väger 582 ton

En magnet på 582 ton

Den D-formade toroidfältspolen, TF-magneten, ska skapa ett kraftigt magnetfält som fungerar som en osynlig bur runt det extremt heta plasmat. Specifikationerna är:

• Vikt: 582 ton
• Mått: 21 meter lång, 12 meter bred och 3,3 meter hög
• Ström: 60 kiloampere under testningen
• Lagrad energi: 6,03 megajoule per magnet
• Magnetfält: cirka 6,5 tesla – ungefär två till fyra gånger starkare än magnetfältet i en sjukhus-MR-kamera
• Plasma: konstruerad för att hålla plasma på över 100 miljoner grader Celsius, omkring sex gånger varmare än solens kärna
• Livslängd: omkring 40 000 plasmepulser

Totalt ska 16 sådana D-formade spolar monteras tillsammans för att skapa BEST-reaktorns toroidala magnetfält .

Det är magnetfältet som gör det möjligt att hålla det heta plasmat svävande utan att det kommer i kontakt med reaktorväggarna. En tokamak är i korthet en ringformad fusionsreaktor där magnetfält används för att kontrollera plasmat – den elektriskt laddade gas där fusionen ska äga rum.

Hur står den sig mot ITER?

Jämfört med motsvarande toroidfältmagneter i ITER, det internationella fusionsprojektet, har den kinesiska magneten två tydliga fördelar:

• Den har 1,3 gånger större volym .
• Den kan lagra ungefär tre gånger mer energi .

Det betyder dock inte att BEST är större än ITER som helhet. ITER är en betydligt större maskin, med en stor radie på cirka 6,2 meter jämfört med BEST:s 3,6 meter .

BEST är i stället tänkt som ett mellansteg mellan Kinas befintliga EAST-reaktor och den större China Fusion Engineering Test Reactor, CFETR. När BEST är färdig ska den enligt plan bli världens största operativa deuterium-tritium-tokamak före ITER .

Den andra nyckeln: central solenoid

Även en modellspole för en central solenoid, CS, klarade de slutliga testerna inom CRAFT-programmet . CRAFT står för Comprehensive Research Facility for Fusion Technology och är en nationell forskningsanläggning i Hefei för utveckling och testning av teknik till framtida fusionsreaktorer .

Den centrala solenoiden fungerar ungefär som tokamakens tändare. Den inducerar och upprätthåller den ström som behövs i plasmat. Forskare vid ASIPP har beskrivit komponenten som avgörande för om fusionsanläggningen över huvud taget kan startas och hållas igång .

Sex års utveckling i Kina

Magneterna utvecklades inom CRAFT-projektet under ungefär sex år . Enligt den kinesiska forskargruppen byggdes de med inhemskt framtagna supraledande material, konstruktionslösningar och tillverkningsprocesser. Alla centrala tekniker uppges ha nått 100 procent inhemsk produktion .

CRAFT-anläggningen skapades specifikt för att utveckla och prova komponenter i full skala innan de installeras i BEST . Det gör projektet till mer än ett enskilt magnettest: det är också en prövning av Kinas förmåga att bygga hela teknikskedjan för framtida fusionsreaktorer.

När kan Kina producera fusionselektricitet?

Kinas tidsplan är ambitiös:

• Byggstart för BEST: 30 juni 2023
• Planerad färdigställning: slutet av 2027
• Första plasma: väntas i slutet av 2027
• Första demonstrationen av fusionselektricitet: omkring 2030
• Nästa steg: den större CFETR, även kallad CFEDR i vissa sammanhang, väntas enligt prognoser kunna vara i drift omkring 2030. Kommersiella fusionskraftverk anslutna till elnätet ligger längre fram i tiden .

Målet för omkring 2030 beskrivs ibland som att tända den första lampan med fusionskraft. Det handlar inte om att Kina redan har ett kommersiellt kraftverk, utan om att demonstrera att en fusionsreaktion kan ge ett användbart eluttag.

Enligt The Economist placerar tidsplanen Kina ungefär ett decennium före andra länder i strävan efter fusionsenergi . Den nya rekordmagneten är därför ett betydelsefullt steg – men fortfarande en del av en lång väg från laboratorietest till stabil och kommersiell elproduktion.