General Fusion – forsøger at lave små fusionsanlæg, som kan bygges hurtigt

torsdag 22 dec 22
|
General Fusion er en canadisk, privat virksomhed som forsker i at skabe fusionsenergi på deres helt egen måde. De presser plasma sammen på et lille område og får skabt så højt tryk, at plasmaets temperatur stiger til et svimlende antal grader. Fusionsprocesserne begynder dermed at tage fat med frigivelse af store mængder energi. Tidligere PhD-studerende på DTU, Andrea, fortæller om virksomheden, som han netop er flyttet til Canada for at arbejde for - i jagten på at realisere fusionsenergi til samfundet.

Vi må og skal lave fejl

Filosofien i General Fusions måde at producere fusionsenergi på er, at det skal være billigere, mindre og hurtigere i forhold til en del andre fusionsanlæg. Andrea siger: ”Det afspejler også, hvordan vi forsker i General Fusion. Vi laver tusindvis af tests og eksperimenter i maskiner af forskellig størrelse, hvor vi kan få lov til at begå en masse fejl og lære hurtigt. Vi skal øve os og opsamle viden om, hvordan vi skaber de bedste forhold for at få fusionsprocesserne til at ske.”

Væske i rotation med et hul i midten

Generel Fusion bruger en cylinderformet tank med en diameter 1,5 meter. Herinde i roterer det flydende metal – litium, der smyger sig op ad cylindervæggene. ”Vi sprøjter varmt plasma ind i midten af det roterende lag af flydende litium”, fortæller Andrea.

General Fusion har vakuum i midten af tanken. Symmetrisk rundt om tanken er placeret 200 stempler, der presser ind på laget af flydende litium. Det giver en chokbølge gennem det roterende litium-lag. Chokbølgen kommer symmetrisk fra alle sider og gør hullet med plasma i midten mindre i omkring 5 millisekunder.

Vægge af flydende metal

Generel Fusions særkende er netop den del med at presse plasmaet sammen fra alle sider, så plasmaet derved opnår den ønskede høje temperatur. Man kan næsten sige, at det flydende, roterende litium er fusionskammerets vægge. De bevæger sig mod midten for en kort stund på cirka 500 mikrosekunder. De flydende vægge presser det varme plasma sammen, så det bliver glohedt og fusionsprocesserne kan foregå i et kort øjeblik – det hele gentages igen og igen med korte mellemrum, når stemplerne vender tilbage – lidt ligesom i en stempelmotor i en bil.

Man kan forestille sig det som en grotte – som plasmaet er spærret inde i. Grotten bliver mindre og mindre og i takt hermed bliver plasmaet varmere og varmere
Andrea fortæller, at chokbølgerne i litium-laget gør radius 10 gange mindre, hvilket igen betyder, at plasmaets temperatur stiger 100 gange.

”Sammensmeltningen, eller fusionen, af brintkernerne i plasmaet foregår – vel at mærke kun, hvis temperaturen på plasmaet bliver høj nok”, fortæller Andrea.

Idet varianter af brintkerner, der indeholder ekstra neutroner, smelter sammen, bliver de til heliumkerner – og de overskydende neutroner frigives med høj fart. Neutronerne absorberes af den flydende litium-væg, der derved opvarmes af neutronernes energi. Det er planen, at det flydende litium sendes videre i nogle rør, der skal opvarme vand til vanddamp. Derefter føres litium tilbage til tanken, og el bliver produceret på helt almindelig vis med en turbine og en generator.

Så meget energi som muligt ud af et plasma

”For at opnå de enorme fusionstemperaturer inde i plasmaet, ønsker vi at holde sammen på plasmaets partikler så effektivt som muligt. Vi ønsker at nedbringe transport af partikler væk fra plasmaets centrum og ud i tanken, da det er det samme som at miste varme. Jeg forsker i, hvad det er der får plasmaet til at falde sammen. Hvad sker der, når plasma møder dråber af litium – vil de blande sig sammen? Jeg studerer, hvad der kan gøre plasmaet ustabilt i små områder. Det er vigtig viden for at kunne styre plasmaet”, fortæller Andrea.

England er Mekka for fusion

General Fusion har indtil videre udført en masse forsøg. Men nu skal de i 2023 til at bygge det første egentlige fusionsanlæg i England, hvor alle delforsøgene kombineres. Det skal ikke producere strøm, det er stadig et forsøgsanlæg. Stort er det ikke; det bliver samlet kun 10 meter i diameter. Sammenlignet med andre forsøgsanlæg til fusion som fx ITER, bliver General Fusions kommende demonstrationsanlæg mindre, lettere at bygge og billigere.

Andrea siger: ”Det bliver et demonstrationsanlæg, der blandt andet skal vise, om vi kan holde plasmaet tæt i tilstrækkelig lang tid til, at vi får produceret nok energi via fusion.

Begejstret fortæller Andrea, at Generel Fusion har valgt at placere demonstrationsanlægget i Culham nær Oxford i England, fordi der her er bygget en del andre fusionseksperimenter. ”De er blevet eksperter i at bygge maskiner og anlæg til varmt plasma. Det er fusionens Mekka”, siger Andrea.

Hvad der så sker, når demonstrationsanlægget går i drift, bliver spændende. Kommer General Fusion til at kunne styre deres plasma i tilstrækkelig grad? Det må vi vente til 2027 med at få opklaret. Det er nemlig det år demonstrationsanlægget skal gå i drift. Lige nu ansætter General Fusion en masse nye fysikere, ingeniører, programmører, teknikere og mange andre eksperter for at lave forarbejdet. Lad os håbe det bedste, så fusionsenergi snart kan hjælpe os til en energiproduktion uden afgivelse af drivhusgasser. Det er i vores allesammens interesse.

Af videnskabsjournalist Karina Goyle

Vil du vide mere?

Se General Fusions video om deres tekniske princip på engelsk:
General Fusions teknologi og General Fusions demonstrationskraftværk.

Læs også mere om ITER, som er et internationalt fusionseksperiment, der er ved at blive bygget i Sydfrankrig, hvor Danmark også deltager. Det er også et statsfinansieret forsøgsanlæg, der er meget større en General Fusions anlæg, og dermed skabt ud fra en hel anden filosofi.
https://www.fusionsenergi.dk/artikler/General-Fusion-forsoeger-at-lave-smaa-fusionsanlaeg-som-kan-bygges-hurtigt
25 JULI 2024