Ontwerpen van fusiereactoren met "lange benen" verwijzen naar concepten die het potentieel hebben voor langdurige, duurzame werking. Deze ontwerpen zijn bedoeld om de uitdagingen te overwinnen die gepaard gaan met traditionele ontwerpen van fusiereactoren en worden vaak gekenmerkt door innovatieve benaderingen van plasma-opsluiting, brandstofefficiëntie en materiaalkunde. Hier zijn een paar veelbelovende ontwerpen van fusiereactoren met lange poten:

1. Stellaratoren:

Stellarators zijn fusiereactorontwerpen die gebruik maken van een gedraaide magnetische veldconfiguratie om plasma op te sluiten. In tegenstelling tot tokamaks, die afhankelijk zijn van een torusvormig magnetisch veld, bieden stellarators het voordeel van continue werking zonder de noodzaak van externe stroomaandrijving. Stellarator-ontwerpen zoals de Wendelstein 7-X in Duitsland en de Helias-stellarator in Greifswald, Duitsland, worden actief ontwikkeld en bestudeerd op hun langetermijnpotentieel.

2. Sferische Tokamaks:

Sferische tokamaks zijn compacte tokamak-ontwerpen met een hoge bèta die een kleinere aspectverhouding (verhouding van grote tot kleine straal) hebben in vergelijking met traditionele tokamaks. Dit compacte ontwerp zorgt voor een hogere plasmadruk en een potentieel hogere fusievermogensdichtheid. Sferische tokamaks zoals de NSTX-U van het Princeton Plasma Physics Laboratory in de Verenigde Staten en de MAST-U van het Culham Center for Fusion Energy in het Verenigd Koninkrijk onderzoeken langepuls- en steady-state-werking.

3. Tandemspiegelreactoren:

Tandemspiegelreactoren zijn fusiereactorconcepten die de principes van magnetische spiegels en opsluiting combineren om een ​​continue werking te bereiken. Ze maken gebruik van een reeks magnetische spiegels om het plasma axiaal op te sluiten, waardoor een verbeterde plasmastabiliteit mogelijk is. Tandemspiegelreactorontwerpen, zoals de Tandem Mirror Experiment-Upgrade (TMX-U) aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en de GAMMA 10 tandemspiegel in Japan, hebben veelbelovende resultaten opgeleverd in termen van plasma-opsluiting en stabiliteit.

4. Veld-omgekeerde configuraties (FRC's):

Veld-omgekeerde configuraties zijn compacte fusiereactorontwerpen die gebruik maken van een zelfgeorganiseerde magnetische veldstructuur met een hoge bèta. FRC's hebben het potentieel voor plasma-opsluiting bij hoge temperaturen en een stabiele werking. Onderzoeksfaciliteiten zoals het FRC-2-experiment aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en het TPE-RX-experiment aan de Universiteit van Tokio onderzoeken het gedrag en de stabiliteit van FRC's.

5. Traagheidsfusie-energie (IFE):

IFE-benaderingen omvatten het gebruik van hoogenergetische lasers of deeltjesbundels om een ​​brandstofpellet te comprimeren en te verwarmen, waardoor traagheidsfusie wordt veroorzaakt. Hoewel het geen langbenig ontwerp is in de zin van continu bedrijf, hebben IFE-reactoren het potentieel voor hoge fusieopbrengsten en kunnen ze potentieel met een hoge herhalingssnelheid worden gepulseerd. Faciliteiten zoals de National Ignition Facility (NIF) van het Lawrence Livermore National Laboratory in de Verenigde Staten en de Laser Mégajoule (LMJ) in Frankrijk zijn actief bezig met IFE-onderzoek.

Deze fusiereactorontwerpen met lange poten vertegenwoordigen veelbelovende wegen voor het bereiken van duurzame fusie-energie. Het is echter belangrijk op te merken dat elk ontwerp zijn eigen uitdagingen en beperkingen heeft, en dat er nog steeds aanzienlijk onderzoek en ontwikkeling nodig is voordat commerciële fusie-energie kan worden gerealiseerd.