Uutiset

Uusi kokeellinen fuusiolaite on kompaktin kokoinen ja aiempaa tehokkaampi

MAST Upgrade -fuusiolaite sisältää aiempaa voimakkaammat magneetit ja uusia apulaitteita sisällä vellovan plasman seuraamiseksi ja hallitsemiseksi. Myös kuumennustehoa on lisätty ja plasmapurkausten kestoa pidennetty.
A black and white photo of fusion plasma
Plasma fuusiolaitteen sisällä.

Fuusiolaitteiden tehtävänä on jäljitellä Auringon sydämessä tapahtuvaa prosessia ja vapauttaa energiaa tultakin kuumemmassa, sähköisesti varatussa kaasussa eli plasmassa. Vety-ytimien yhdistyminen edellyttää 150 miljoonan celsiusasteen lämpötiloja. Fuusiolaite MAST Upgrade on nyt aloittanut virallisesti toimintansa seitsemän vuotta kestäneiden parannusten jälkeen. Aalto-yliopiston tohtorikoulutettava Patrik Ollus tekee simulaatiotyötä tätä kokeellista fuusiolaitetta varten.

Kolmen metrin levyinen MAST Upgrade -laite on vain hiukan suurempi kuin Airbus A380 -superjumbon suihkumoottori. Se on varustettu aiempaa voimakkaammilla magneeteilla ja uusilla apulaitteilla sisällä vellovan plasman seuraamiseksi ja hallitsemiseksi. Sen kuumennustehoa on myös lisätty vahvemmilla neutraalihiukkassuihkuilla ja plasmapurkausten kestoa pidennetty jopa viiteen sekuntiin.

Patrik Ollus on laskennallisen tieteen osaaja ja tutkii atomien ja ytimien välisiä reaktioita ja niiden vaikutusta fuusioplasman kuumenemiseen. Tällaiset prosessit ovat erityisen tärkeitä MAST Upgradessa, joka tarjoaa ihanteellisen ympäristön ennusteiden testaamiseen.

”Pääsen viimeinkin vertaamaan uuden numeerisen työkalumme laskentatuloksia MAST Upgraden todellisiin mittausarvoihin. Tutkimukseni seuraava askel on ennusteiden laatiminen sekä avustaminen vielä suurempien fuusiolaitteiden suunnittelussa. Haluan toimia sillanrakentajana plasman sisäisistä yksityiskohdista puhuvien teoreettisten fyysikoiden ja seinämälaattojen neliömetrikohtaisen kuormituksen megawattimääristä kiinnostuneiden insinöörien välillä”, Patrik Ollus kertoo.

Kompakti koko

Laitteen pienempi koko voi olla avain pieniin, taloudellisesti kannattaviin tulevaisuuden fuusiovoimalaitoksiin.

”Pienemmän kokonsa ansiosta nämä laitteet ovat periaatteessa joustavampia, halvempia ja nopeammin muunnettavissa. Niitä voi päivittää tavoilla, jotka eivät yksinkertaisesti ole samalla tavalla mahdollisia suuremmilla laitteilla”, sanoo Sara Moradi, EUROfusionin Medium-sized Tokamak -työpaketin koordinaattori.

MAST Upgraden keskeinen osa on mutkikas uusi diverttori eli poikkeutin, joka on erityisesti tarkoitettu viilentämään ulos virtaavaa plasmaa ja suojaamaan poistopuolen seinämää. Tyypillisesti tokamak-laitteen sisäseinämiä suojellaan superkuumalta plasmalta magneettikentillä. Tämä ei kuitenkaan koske poikkeutinta. Sen on selvittävä lämpötiloista ja hiukkastörmäyksistä, jollaisia esiintyy lähimpänä Auringon pinnalla. MAST Upgraden suunnittelussa pyrittiin kokeilemaan uusia tapoja jäähdyttää kuumaa plasmaa, ennen kuin se koskettaa ja kuormittaa poikkeutinta normaalin plasmanpoistoprosessin aikana.

Plasman jäähdyttämiseksi MAST Upgraden poikkeuttimen lähelle on asennettu uusia magneettikäämejä. Näin plasma saa enemmän aikaa ja tilaa säteillä pois energiaa ennen kuin se lopulta saavuttaa poikkeuttimen seinämän. Tekniikan odotetaan vähentävän poikkeuttimen kulumista ja pidentävän tulevien fuusiovoimalaitosten käyttöikää.

VTT koordinoi fuusiotutkimusta Suomessa ja osallistuu EUROfusion-tutkimusohjelman suunnitteluun ja toimeenpanoon. Jos kaikki menee suunnitelmien mukaan, MAST Upgrade toimii kokeellisesti kymmenen päivän ajan joulukuussa, ja töitä on määrä jatkaa vuoden 2021 puolella. Seuraavat laiteparannukset on määrä toteuttaa vuonna 2023. Suunniteltuihin parannuksiin kuuluvat neutraalisuihkukuumennuksen tehostaminen, valvontalaitteiden päivitykset vellovan plasman kesyttämiseksi sekä jäähdytysjärjestelmä ylimääräisen lämpökuormituksen poistamiseksi poikkeuttimelta.

Lisätietoja

Aiheeseen liittyviä uutisartikkeleita

Ten new Academy projects awarded to the School of Science
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kymmenen uutta akatemiahanketta matematiikan, teknillisen fysiikan ja tietotekniikan aloille

Uusissa akatemiahankkeissa tutkitaan muun muassa virtuaalitodellisuutta, supranesteitä, vedyn lämpöfuusioreaktioita, biomimeettisia pehmeitä materiaaleja, tekoälyä, optimointia, keskeisyysmittoja, aurinkoenergiaa ja algoritmeja.
computer illustration of a cut away of the donut-shaped fusion reactor, showing that it much larger tha human
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Antti Snickeristä ITER-fuusioreaktorin ensimmäinen suomalainen Scientist Fellow

Antti Snickerin tehtävänä on mallintaa nopeiden hiukkasten kulkeutumista plasmassa.
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Jose Lado, photo: Evelin Kask
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Apulaisprofessori Jose Lado palkittiin kvanttimateriaaleihin liittyvän teorian kehittämisestä

Deutsche Physikalische Gesellschaft ja Institute of Physics New Journal of Physics (NJP) ovat myöntäneet varhaisen tutkijauran palkinnon fysiikan apulaisprofessori Jose Ladolle. Se on tunnustus merkittävästä roolista kaksiulotteisten magneettisten materiaalien ja toistensa suhteen kierrettyjen van der Waals -rakenteiden tutkimuksessa.
Designs for a Cooler Planet 2022 – Open call
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Millainen olisi Elämä 1.5? Hae mukaan vuoden 2022 Designs for a Cooler Planet -tapahtumaan!

Jotta ratkomme ilmastonmuutosta ja luontokatoa, uusia oivalluksia kaivataan kipeästi. Onko sinulla idea ylikulutuksen hillitsemiseen, ilmaston lämpenemisen hidastamiseen tai parempaan työelämään? Designs for a Cooler Planet 2022 kokoaa aaltolaisten innostavimmat hankkeet - tule mukaan!
Pro arte utili_kirjan kansi_kirjoittajat_kuva_Annukka Mäkijärvi
Yhteistyö, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:
Researchers were able to time the extraction and splitting of entangled Cooper pairs from a superconductor. Picture: Aalto University.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Uudella kvanttilaitteella voisi hallita lomittuneita elektronipareja täsmällisesti

Kvanttitietokoneen ja monien muiden kvanttiteknologioiden toiminta perustuu kykyyn tuottaa lomittuneita elektronipareja. Tutkijat suunnittelivat nyt laitteen, jolla voidaan tuottaa hallitusti lomittuneita Cooperin pareja suprajohteesta ohjaamalla dynaamisesti kahta suprajohteen lähellä sijaitsevaa kvanttipistettä.