Fuusiopolttoaineita tehostaen

Uuden tutkimuksen mukaan uudenlainen polttoaineyhdistelmä voisi voittaa joitakin suuria esteitä fuusion tekemiselle käytännöllisemmäksi energialähteeksi.

Ehdotetussa lähestymistavassa käytettäisiin edelleen deuteriumia ja tritiumia, jotka ovat yleisesti hyväksyttyjä lupaavimpia polttoainepareja fuusioenergian tuotannossa. Polttoaineen kvanttiominaisuudet kuitenkin säädettäisiin huipputehokkuutta varten käyttämällä jo olemassa olevaa spinpolarisaation prosessia.

Mallit, jonka ovat luoneet Yhdysvaltain energiaministeriön Princeton Plasma Physics Laboratoryn (PPPL) tutkijat, osoitti että lähestymistapa mahdollistaa tritiumin palamisen tehokkaammin fuusiotehosta tinkimättä.

Tämä voisi vähentää dramaattisesti fuusioreaktioiden käynnistämiseen ja ylläpitämiseen tarvittavan tritiumin määrää, mikä johtaa kompaktimpiin ja edullisempiin fuusiojärjestelmiin.

"Fuusio on todella, todella vaikeaa, eikä luonto siinä paljon auta", sanoo Jason Parisi, laboratorion tutkimusfyysikko ja tutkimuspaperin ensimmäinen kirjoittaja. "Joten oli yllättävää, kuinka suuri parannus oli."

Nuclear Fusion -lehdessä julkaistu artikkeli esittää, että lähestymistapa voisi polttaa tritiumia jopa 10 kertaa tehokkaammin.

"Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat tarkastelleet, kuinka spin-polarisoitu polttoaine voisi parantaa tritiumin palamisen tehokkuutta", sanoi tutkimusfyysikko ja toinen kirjoittaja Jacob Schwartz.

PPPL:n päätutkijafyysikko ja artikkelin toinen kirjoittaja Ahmed Diallo toteaa, ”Fuusiolaitteessa tritium ei yleensä pala kokonaan, ja sen halusimme saavuttaa."

"Kun kahdella fuusiopolttoaineatomilla on sama kvanttispin, ne fuusioituvat todennäköisemmin. "Fuusiopoikkileikkausta vahvistamalla voidaan tuottaa enemmän tehoa samasta määrästä polttoainetta", Parisi täydentää.

Vaikka olemassa olevat spin-polarisaatiomenetelmät eivät kohdista jokaista atomia, PPPL-mallissa näkyvät vahvistukset eivät vaadi 100-prosenttista spinkohdistusta. Itse asiassa tutkimus osoittaa, että vaatimattomatkin spinpolarisaatiotasot voivat parantaa merkittävästi tritiumin polton tehokkuutta, parantaa yleistä tehokkuutta ja vähentää tritiumin kulutusta.

Kun tritiumia tarvitaan vähemmän, fuusiovoimalan kokonaiskokoa voidaan pienentää, mikä helpottaa lisensointia, sijoittamista ja rakentamista. Yhdessä tämän pitäisi alentaa fuusiojärjestelmän käyttökustannuksia.

Tritium on myös radioaktiivista, ja vaikka tämä säteily on suhteellisen lyhytikäistä verrattuna ydinfissioreaktorien käytettyyn polttoaineeseen, tarvittavan määrän vähentämisellä on turvallisuusetuja, koska se vähentää tritiumin vuotamisen tai saastumisen riskiä.

Aiheesta aiemmin:

Ydinreaktori sulan uraanisuolan avulla

Uusi rakettimoottorin konsepti

Miten olisi pieni ydinfuusio?