Mirko Salewski foran fusionsreaktoren ITER, der er under opførelse i Sydfrankrig. Fotograf: Don Spong

Af Redaktionen 17. januar 2020 08:53

10 års forskning i de hurtige partikler i fusionsplasma har givet øget viden om en af de vigtigste processer i fusionsenergien.

Mirko Salewski er lektor på DTU Fysik og en af verdens førende eksperter inden for den del af fusionsenergien, der handler om de hurtige partikler i plasma. Hans forskning er nu samlet i en doktorafhandling, der giver en indføring og overblik over hele området, skriver DTU i en pressemeddelelse.

De hurtige partikler dannes i forbindelse med fusionsprocessen. De bevæger sig med høj hastighed og opvarmer de andre partikler ved kollision. Det afføder en høj temperatur af plasmaet, som holder fusionsprocessen i gang. Energien høstes og omdannes til elektricitet.

Forudser partikelbevægelser
Fusionsenergi er en sammensmeltning, fusion, af atomer i modsætning til den spaltning, der finder sted i atomkraftværker. Selvom de hurtige partikler spiller en afgørende rolle i denne proces, er den nuværende viden om partiklerne begrænset.

Men Mirko Salewski har gennem sin forskning bragt os et skridt nærmere at kunne karakterisere og forudse deres bevægelser. Dermed er vi også kommet tættere på muligheden for at kunne styre, hvordan vi bedst muligt kan udnytte partiklerne til at skabe den ønskede energi.

- Jeg startede egentlig min forskning et helt andet sted, nemlig med nume-risk simulation af fluiddynamik og forbrændingsprocesser i gasturbiner. Men allerede dengang, i slutningen af 1990’erne, kunne vi se, at turbinernes CO2-udledning var problematisk i forhold til den globale opvarmning. Derfor fik jeg interesse for fusionsenergien, der kan erstatte de fossile brændstoffer uden den fare for radioaktivitet eller nedsmeltning, som atomkraft har, siger Mirko Salewski.

Anvendelse af velkendt metode
En del af Mirko Salewskis arbejde omhandler hans introduktion af tomografi som en afgørende metode i arbejdet med at forstå hurtige partikler. Tomografi er et velkendt matematisk værktøj, der dog ikke tidligere har været anvendt på området.

- Vi har med tomografi-metoden kunnet påvise, at de hurtige partikler med forskellige hastigheder opfører sig mere eller mindre ønskeligt i forhold til at opvarme plasma. Med den viden har vi fremover også grundlag for at kunne påvirke processen, så der skabes mest mulig varme i centrum af plasma og dermed mest mulig energi, siger Mirko Salewski.

En af fusionsenergiens store udfordringer er, at det i øjeblikket kræver mere energi at vedligeholde fusionsprocessen, end der kan udvindes.

Muligt at aflæse for ikke-specialister
Der er ingen tvivl om, at netop anvendelsen af tomografi-metoden har bety-det en væsentlig forbedring af hele forskningsområdet. Tomografi gør det muligt at omdanne de mange komplicerede datamålinger af hurtige partiklers hastigheder til to-dimensionelle billeder.

Fuldstændig som vi kender det fra en scanner på et hospital.

- De billeder er nemme at aflæse, også for ikke-specialister. Eksempelvis er vores plasmafysikstuderende i stand til at gøre det efter blot 3-4 forelæsninger, og det øger naturligvis mulighederne for en større forskningsindsats på området. En indsats, der er nødvendig, for at gøre fusionsenergien moden til at afløse fossile brændstoffer i fremtiden, siger Mirko Salewski.

Næste skridt for Mirko Salewskis forskning er at sikre hurtigere resultater af tomografi-målingerne. I dag kræver de store mængde data et par dages beregninger, før de todimensionelle billeder er klar. Det vil Mirko Salewski gerne nedbringe til et par minutter.

- Samtidig vil jeg gerne udvide resultatet af målingerne til også at omfatte billeder i 3D, som vil kunne give os ny viden. Derudover er min vision at inddrage kunstig intelligens som hjælp til at opnå både bedre og hurtigere resultater, siger Mirko Salewski.