En ny og mer presis maskin som trykker sammen stoffer med ultrakorte elektriske pulser monteres på Sandia National Laboratories i USA. Maskinen har fått navnet Thor. Den kan bane vei for nye reaktorer for fusjonsenergi, der små perler av hydrogen trykkes voldsomt sammen. Slik kan tilnærmet ren energi dannes etter samme prinsipp som inne i sola. Thor skal i første omgang brukes til å studere faste materialer. Her monterer teknikeren Eric Breden en overføringskabel på den sentrale delen av maskinen, der energien samles. (Foto: Randy Montoya, Sandia National Laboratories)
Thors hammer bryter vei mot fusjonskraft
Ultrakorte pulser kan lage kjernereaksjoner for ren energi.
Thors hammer er et nytt kraftverktøy som kan bane vei for å temme kjernereaksjonene inne i sola.
Inne i sola smelter hydrogenatomer sammen – fusjonerer – til hydrogen. Litt av massen går over til energi – tilnærmet ren, ubegrenset fusjonsenergi.
Det store internasjonale prosjektet ITER i Frankrike prøver å få til dette ved hjelp av elektriske og magnetiske pulser inne i en smultringformet beholder – en tokamak.
Disse feltene trykker hydrogengassen sammen ved så høy temperatur at fusjonsprosessene starter.
Kunstige lyn
Sandia National Laboratories i USA har nå samarbeidet med det amerikanske energidepartementet og russiske forskere for å videreutvikle en variant av prinsippet.
Deres siste akselerator Thor lager ultrakorte elektriske utladninger, omtrent som et kunstig lyn.
Her lages kunstige lyn i laboratoriet etter samme metode som Sandia Laboratories sin Z-maskin fra 1990-tallet. Her er blir kraftige elektriske ladninger samlet opp i store kondensatorer. Så blir de ladet ut i en kort puls, som her slår gnister i luftrommet mellom to metallkuler. I Z-maskinen blir pulsen isteden brukt til å presse sammen elektrisk ladet gass. Den nye Thor-maskinen får til det samme, men pulsene kan styres enda mer presist med en teknologi utviklet av russiske forskere. (Foto: Steve Jurvetson, Creative Commons Attribution 2.0 Generic license)
Utladningene sendes inn i et rør med elektrisk ladet gass. Elektriske strømmer i gassen lager magnetiske felt. Disse feltene får den elektrisk strømførende gassen til å trekke seg sammen. Slik oppstår de høye trykkene og temperaturene.
Z-maskinen
Fram til nå har Sandia National Laboratory og det amerikanske energidepartementet gjort det samme med et annet verktøy som kalles Z pulsed Power Facility – eller Z-maskinen.
Z-maskinen – som tatt ut av en Bond-film – stod ferdig i 1996. Den var verdens største og kraftigste maskin av sin type.
Z-maskinen har klart å oppnå temperaturer på to milliarder grader og trykk som er rundt fem millioner atmosfærer – fem millioner ganger større enn lufttrykket på jordas overflate.
Det er imponerende nok, selv om trykket inne i sola er fem tusen ganger høyere.
Nå bygger Sandia Laboratories en ny akselerator, kalt Thor. Den vil ikke klare å lage like stort trykk som Z-maskinen. Trykket vil «bare» være som i jordas kjerne – en million atmosfærer.
Annonse
Til gjengjeld vil Thor være bare en femtedel så stor som Z-maskinen og kunne fyre av pulsene raskere og mer presist.
Forløper for neste Z-maskin
Derfor vil Thor kunne bane vei for neste generasjon Z-maskin – kalt Z-IFE. Håpet er at den skal klare å starte fusjonsprosesser som gir netto energioverskudd, ifølge en nyhetsmelding fra Sandia National Laboratory.
Hemmeligheten bak Thor er en teknologi som er utviklet ved Institute of High Current Electronics (IHCE) i Tomsk i Russland.
I denne teknologien skytes de korte og sterke strømpulsene gjennom hundrevis av tråder laget av wolfram.
Elektrisk ladet gass presses sammen i glassrøret på samme måte som i Z-maskinen. Elektrisk strøm flyter gjennom plasmaet, altså den strømledende gassen. De elektriske strømmene lager et magnetfelt. Magnetfeltet presser sammen gassen. i Z-maskinen presses gassen sammen til et trykk som er 20 millioner ganger høyere enn lufttrykket på jordas overflate. Da kan gassatomene presses så hardt sammen at de danner nye atomer av nye grunnstoff, og frigir energi. Dette er prinsippet for fusjonsenergi, en nesten helt ren og ubegrenset energiform som forskere har forsøkt å temme i mange år. (Foto: Sandpiper, Wikipedia)
Mange mindre erstatter få store
Det nye med Thor er at noen få, store ladningsbærere – kondensatorer – erstattes av mange mindre.
Hver av de mindre kondensatorene kan styres individuelt. Det gir mer kontroll over den samlede pulsen.
Skal studere faste stoffer
Det er også viktig for Thor. Selv om den i framtida kan stå modell for en ny Z-maskin, skal den i seg selv brukes mest til å studere materialer i fast form.
Annonse
Hvis pulsen ikke er presis nok, vil sammentrykkingen få de faste stoffene til å smelte. Dette kan forskerne unngå når Thors hammer slår til – raskt og presist.
