Vad är magnetisk inneslutning?

Magnetisk inneslutningsfusion är en metod för kärnfusion som involverar upphängning av en plasma (joniserad gas) i ett magnetfält och höjer dess temperatur och tryck till stora nivåer.Kärnfusion är en typ av kärnkraft som produceras när ljusa atomkärnor - väte, deuterium, tritium eller helium - smälts samman vid stora temperaturer och tryck.Alla Suns -ljus och värme härrör från kärnfusionsreaktioner som pågår i kärnan.Det är genom detta som solen alls kan existera - fusionsreaktionernas yttre tryck balanserar tendensen till gravitationskollaps.

Även om mänskligheten har utnyttjat fissionenergi - bryter isär tunga kärnor - för kärnkraft, undviker framgångsrik fusionskraft oss fortfarande.Hittills förbrukar varje försök att generera fusionskraft mer energi än den producerar.Magnetisk inneslutningsfusion är en av två populära tillvägagångssätt för kärnfusion-den andra är tröghets inneslutningsfusion, som involverar att bombardera en bränslepellet med högdrivna lasrar.Det finns för närvarande ett projekt med flera miljarder dollar som strävar efter varje väg-den nationella tändningsanläggningen i USA strävar efter tröghetssinnningsfusion, och den internationella termonukleära experimentella reaktorn, ett internationellt projekt, bedriver magnetisk inneslutning.

Experiment i magnetisk inneslutningsfusion började 1951, när Lyman Spitzer, en fysiker och astronom, byggde Stellerator, en figur-åtta formad plasmainneslutningsanordning.Ett stort genombrott kom 1968, då ryska forskare presenterade Tokamak -designen för allmänheten, en torus som skulle vara utformningen av de flesta magnetiska inneslutningsanordningar som kommer.1991 fanns det ytterligare ett steg framåt med byggandet av start (litet tätt bildförhållande Tokamak) i Storbritannien, en sfäromak eller en sfärisk tokamak.Testning visade att den här enheten var ungefär tre gånger bättre än de flesta tokamaker vid initiering av fusionsreaktioner, och sfäraks fortsätter att vara ett pågående undersökningsområde i fusionsforskning.

För att fusionsreaktionerna ska vara effektiva, centrum för en tokamakreaktormåste värmas upp till temperaturer runt 100 miljoner Kelvin.Vid så höga temperaturer har partiklarna en enorm kinetisk energi och försöker ständigt fly.En fusionsforskning jämför utmaningen med magnetisk inneslutningsfusion med att pressa en ballong - om du trycker hårt på ena sidan, dyker det bara ut på en annan.Vid magnetisk inneslutningsfusion får detta poppande ut hög temperaturpartiklar att kollidera med reaktormäggen och skrapa bort metallbitar i en process som kallas sputtering.Dessa partiklar absorberar energi, vilket sänker den totala temperaturen på den begränsade plasma och gör det svårt att uppnå rätt temperatur.

Om fusionskraften kunde behärskas kan det bli en oöverträffad energikälla för mänskligheten, men även de mest optimistiska forskarna förväntar sig inte kommersiell kraftproduktion före 2030.