Hvad er plasma?
Plasma er en stoftilstand på linje med faste stoffer, væsker og gasser. Den består af en delvis ioniseret gas, der indeholder ioner, elektroner og neutrale atomer.
Så hvad betyder det?
I et plasma er nogle elektroner frigjort fra deres atomer, så strøm og elektricitet kan flyde. Faktisk er et af de få naturligt forekommende plasmaer, der findes her på Jorden, lynnedslag!
Kan du komme i tanke om andre plasmaer?
- Lysstofrør indeholder kviksølvplasma.
- Stjerner, som f.eks. solen, er varme kugler af plasma.
- Aurora Borealis og Aurora Australis
- Fusionsreaktorer, som NSTX-U, bruger plasma til at smelte atomer sammen for at lave energi.
- Plasmaskærme bruger små celler af plasma til at belyse billeder.
Hvad er fusion?
Lette atomer som brint (en proton og en neutron) kan smelte så tæt sammen, at de frigiver energi. Det sker kun, hvis de to positivt ladede atomkerner kommer så tæt på hinanden, at de overvinder den elektriske kraft, der skubber dem fra hinanden. Når atomkernerne kommer tæt nok på hinanden, tager den kraft, der binder protoner og neutroner sammen, den stærke kraft, over og trækker atomkernerne endnu tættere sammen.
Solens kerne er en naturlig fusionsreaktor. Før solen blev dannet, var den en gassky, der mest bestod af brint og lidt helium. På et tidspunkt blev skyen så massiv, at tyngdekraften fik den til at kollapse ind i sig selv, og den dannede en stjerne. Talrige kollisioner i solens kerne frigjorde elektroner fra ioner og dannede en plasmatilstand. Fusionen begyndte i solen, da kollisionerne mellem ionerne blev så hyppige, at ionerne kom tæt nok på hinanden til at fusionere.
Solen bruger tyngdekraften til at få dens kerner tæt nok på hinanden og varme nok til at starte fusionen. På Jorden forsøger forskere at bygge deres egne fusionsreaktorer. De forsøger at få atomerne tæt nok på hinanden ved at maksimere antallet af ioner i et lille område og den tid, de forbliver tæt sammen, og ved at maksimere antallet af ioner i et lille område og den tid, de forbliver tæt sammen. For at gøre det bliver reaktorerne opvarmet til temperaturer, der er meget højere end solens kerne (>100.000.000 °C), hvilket omdanner brintgas til et brintplasma. Stærke magnetfelter eller kraftige lasere begrænser derefter plasmaet til et lille kontrollerbart område, hvor fusionen kan finde sted.
Fusionsreaktorer i Tokamak-stil, som NSTX-U, pumper det meste af den ekstraherede energi i hurtige neutroner. Energien fra disse neutroner kan opsamles i et tæppe, der omgiver plasmaet, og som kan bestå af en smeltet blanding af lithium og bly. Overskydende varme i dette tæppe kan derefter bruges til at lave damp til at drive turbiner og generere elektricitet.