Yhdysvaltalainen kapallista fuusioteknologiaa kehittävä TAE Technologies on onnistunut toteuttamaan ensimmäiset vety-boorifuusiokokeet magneettisen koossapidon fuusioreaktorissa. Mittaustuloksista kerrotaan uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin arvostetussa Nature Communications -tiedelehdessä.
TAE testasi niin kutsuttua pb11-fuusiota Japanissa, stellaraattori-tyyppisessä reaktorissa nimeltään Large Helical Device (LHD). Yhtiö tiedottaa, että se kehitti alfaspektrometrisiin mittauksiin soveltuvan pintaesteilmaisimen, jolla havaitaan fuusioreaktiossa vapautuvia alfahiukkasia eli heliuminatomin ytimiä.
”Tämä kokeilu tarjoaa meille runsaasti dataa ja osoittaa, että vetyboorilla on paikka käyttöskaalan fuusiovoimassa”, sanoo yhtiön toimitusjohtaja Michl Binderbauer.
”Tiedämme, että pystymme ratkaisemaan käsillä olevan fysiikan haasteen ja toimittamaan mullistavan hiilettömän energiamuodon, joka perustuu tähän ei-radioaktiiviseen, runsaasti saatavilla olevaan polttoaineeseen.”
Vety-boorifuusiota on testattu aikaisemmin laser-reaktorissa.
Stellaraattori-tyyppinen reaktori on rakenteeltaan paljon monimutkaisempi kuin perinteisempi donitsin muotoinen tokamak. Tokamak-reaktorin perusidea on, että kuuma vetyplasma pidetään koossa voimakkailla magneettikentillä.
Myös stellaraattori käyttää voimakkaita magneetteja, mutta magneettikenttä luodaan ulkoisilla keloilla. Stellaraattori voi tuottaa energiaa katkotta, kun tokamak toimii pulsseina.
TAE:n testaamassa vety-boorireaktorissa neutroneita ei synny eli kyseessä on aneutroninen fuusio. Haasteita tuo se, että fuusio vaatii toteutuakseen miljardien celsiusasteiden lämpötilaa.
LHD-stellaraattoria ei ole suunniteltu ensisijaisesti vety-boorifuusioon. Reaktorissa on kuitenkin järjestelmä, jolla booria tai boorinitridiä suihkutetaan plasmaan. Järjestelmää käytetään yleensä keinona kunnostaa suojarakenteiden seinämät, puhdistaa epäpuhtaudet, vähentää turbulenssia ja kohottaa plasman elektronitiheyttä.
Tutkijaryhmä käynnisti protonisuihkun ja hyödynsi samalla järjestelmää, jolla se suihkutti booria plasmaan. Näiden yhteisvaikutuksesta vety-boorifuusio oli mitattavissa.
Lähes kaikki fuusion kehittäjät pyrkivät fuusioimaan deuteriumia ja tritiumia, jotka ovat vedyn isotooppeja. Reaktiossa vapautuu korkeaenergisiä neutroneja, jotka eivät varauksettomina hiukkasina pysy magneettikenttien sisällä vaan sinkoilevat ympäröiviin rakenteisiin. Siksi fuusioreaktorit tulee varustaa vahvoilla säteilysuojilla.
TAE kehittää parhaillaan Copernicus-nimistä reaktoria, jonka edeltäjä Norman onnistui puolitoista vuotta kestäneen testijakson aikana ylittämään sille asetetut tieteelliset tavoitteet. Reaktorit perustuvat vety-boorifuusioon.