Det internationella fusionsprojektet ITER har nått en ny milstolpe efter att den första magnetspolen framgångsrikt kylts ned till 4 kelvin, motsvarande minus 269 grader Celsius. Därmed har den nya anläggningen för kalltester av magneter vid ITER-anläggningen i södra Frankrike officiellt tagits i drift.
Anläggningen ska användas för att testa några av de supraledande magneterna som senare ska installeras i den stora fusionsreaktorn. Tester kommer att genomföras vid samma extrema temperaturer som magneterna ska arbeta under när ITER tas i bruk.
Del av omarbetad projektplan
Programmet för magnettester lanserades 2023 som en del av ITER:s reviderade strategi för montering och driftsättning av anläggningen.
Testanläggningen ligger i Cadarache i södra Frankrike, i en byggnad som tidigare användes för tillverkningen av ITER:s största poloidala magnetspolar. Genom att återanvända befintlig infrastruktur har projektet kunnat dra nytta av byggnadens stora lyftkapacitet samt närheten till ITER:s kryogena kylsystem.
Målet är att kunna verifiera magneternas funktion vid full driftstemperatur och hög belastning innan de installeras i reaktorn.
Första toroidala magneten testas
Den första komponenten som genomgår tester är en toroidal magnetspole med en vikt på cirka 330 ton. Spolen är tillverkad av supraledande niob-tenn-ledare, ett material som används för att skapa de extremt starka magnetfält som krävs för att hålla den heta fusionsplasman på plats.
Frsta magneten nedkyld till minus 269 grader
ITER:s magnetsystem består av toroidala och poloidala magnetspolar, korrigeringsmagneter samt den centrala solenoiden som utgör en av reaktorns viktigaste komponenter.
Efter den första toroidala spolen kommer ytterligare magnetspolar från olika tillverkare att genomgå samma testprogram. Även den minsta av ITER:s poloidala magnetspolar, PF1, ska testas i anläggningen.
Tolv dagar lång nedkylning
Den första magnetspolen kyldes successivt ned under en period på tolv dagar i en kryostat med en volym på 800 kubikmeter. Milstolpen offentliggjordes den 21 maj.
När temperaturen nådde 4 kelvin övergick ledarmaterialet till supraledande tillstånd, vilket innebär att elektriskt motstånd i praktiken försvinner.
ITER uppger att tester med höga strömmar nu väntas inledas inom kort. Varje testkampanj beräknas pågå mellan fyra och sex månader per magnetspole.
Ska minska tekniska risker
Även om testerna inte fullt ut kan återskapa de förhållanden som råder inne i den färdiga fusionsreaktorn, bedöms de ge värdefull information om magneternas beteende, kylprestanda och elektriska anslutningar.
Programmet ska bland annat verifiera isolationssystem, funktioner för detektering av så kallade quench-händelser – när supraledningen plötsligt upphör – samt magneternas prestanda vid nominell driftström.
För de toroidala magnetspolarna handlar det om strömmar på upp till 68 kiloampere, medan PF1-spolen ska testas vid 48 kiloampere.
Dessutom ska styrsystem, instrumentering och skyddsfunktioner granskas innan magneterna installeras i reaktorn.
Kunskap ska delas med fusionsindustrin
ITER:s generaldirektör Pietro Barabaschi säger att anläggningen är ett exempel på hur befintliga resurser kan användas för att minska riskerna inför den kommande driftsättningen av reaktorn.
När ITER:s egna magnettester är avslutade planeras anläggningen även att göras tillgänglig för andra aktörer inom fusionsindustrin som en del av organisationens satsning på kunskapsutbyte och samarbete med privata företag.
Försenat projekt med global betydelse
ITER är världens största pågående fusionsprojekt och syftar till att demonstrera att fusion kan fungera som en storskalig och koldioxidfri energikälla.
Anläggningen byggs av 35 länder. Europeiska unionen står för nära hälften av byggkostnaderna medan övriga partnerländer – Kina, Indien, Japan, Sydkorea, Ryssland och USA – delar på resterande kostnader.
Projektet har drabbats av flera förseningar sedan byggstarten 2010. Den ursprungliga målsättningen om första plasma år 2018 flyttades först till 2025. Under 2024 presenterades en ny projektplan som innebär att de första deuterium-deuterium-fusionsförsöken planeras till 2035, följt av successivt utökad drift av reaktorns magnetsystem och plasma.
Trots de återkommande förseningarna betraktas ITER fortfarande som det mest omfattande försöket hittills att demonstrera fusionens möjligheter som framtida energikälla.
Källa: ITER Organization
Fakta:
Anläggning: ITER Magnet Cold Test Facility
Plats: Cadarache, Frankrike
Testtemperatur: 4 Kelvin (−269 °C)
Första testobjekt: Toroidal magnetspole på 330 ton
Material: Supraledande niob-tenn
Testtid per magnet: 4–6 månader
ITER:s mål: Demonstrera fusion som storskalig koldioxidfri energikälla
Planerad första fusionsexperimentell drift: 2035 med deuterium-deuterium-plasma.
