Norges almenvitenskapelige forskningsråd

Sir M*

I N N H O L D S F O R T E G N E L S E : Invitasjonsbrev s. 1 Deltakerliste s. 3 G. Berge: Kontrollert fusjon - utvikling status, utsikter s. 4 M. Kristiansen: Plasma Physics Research at Texas Tech. University s. 29 H. Persson: Svenskt engagement i europeiska samarbetsprojekt s. 58 V.O. Jensen: Dansk fusionsforsknings status 1979/80 s. 74 T. Hellsten: Svensk fusionsforskning s. 81 E. Lillethun: Eksperimentell fusjonsforskning ved Universitetet i Bergen s. 85 Oppsummering av diskusjonen s. 98 Appendiks "Vurdering av eventuelt norsk forskningsprogram i fusjon" (J-O. Berg, G. Berge) s. 104 "Alternative energiressurser", utdrag (0. Holter, G. Berge, J. Falnes, J. L0vseth)s. 126

15 JP Norges almenvitenskapelige forskningsråd 1 RFSP 306.2 POSTGIRO 114 71 60 MUNTHESGT. 29 OSLO 2 TLF. (02)56 52 90 REGNSKAP / KASSE/ PERSONALKONTOR,02)56 24 90. Deres ref.: Deres brev av: Vår ref.: L W/a s s Oslo, 10-01.80 M0TE' OM NORSK FUSJONSFORSKNING r ^ NAVFs programområdekomité for energiforskning, i samråd med Forskningskontoret i Olje- og energidepartementet, inviterer med dette til et diskusjonsm0te om en eventuell opprustning av norsk fusjonsforskning. M0tet vil bli avholdt på Hovd-Inn Sportell, Oppdal, torsdag 21. februar 1980./ (dvs. i direkte tilknytning til plasma og gassutladningssymposiet samme sted, dagene 18.-20. februar, se vedlagte informasjon). Bakgrunnen for dette m0tet er et 0nske om å klarlegge hvorvidt det b0r etableres en viss forskningsmessig beredskapsvirksomhet innen eksperimentell plasmafysikk/fusjonsforskning i Norge. NAVFs energikomité har överfor Departementet pekt på betydningen av en slik virksomhet, som et ledd i norsk energiforskning generelt. Denne vurdering baserer seg blant annet på synspunkter fremkommet i f0lgende utredninger: - "Alternative energiressurser - potensial og forskningsoppgaver" Rapport utarbeidet av et utvalg nedsatt av Rådet for naturvitenskapelig forskning, NAVF 1978. "Vurdering av eventuelt norsk forskningsprogram i fusjon" Notat utarbeidet etter oppdrag fra Forskningskontoret i Oljeog energidepartementet, 1979. Et viktig formål med m0tet vil vaere å diskutere i hvilken grad Norge b0r engasjere seg i kompetanseoppbyggende forskning på fusjonsområdet, og hvordan denne virksomheten eventuelt skal bygges opp. VtNNLiGST IKKE AORs-SSER 1'OSl TIL ENKELTFEPSONES

NORGIS AIM- NVITENSK.AP L:GC FCF.SKNINCSRAD Forel0pig m0teprogram: 1. Översikt over fusjonsforskningens status. (G. Berge). 2. Fusjonsforskning i små land og mindre laboratorier. (M. Kristiansen). 3. Internasjonalt samarbeid innen fusjonsforskning - JET og INTOR. (H. Persson). 4. Rapport om fusjonsforskning i Danmark. (Vagn Jensen). 5. Rapport om fusjonsforskning i Sverige. (T. Hellsten). 6. Forslag om fusjonseksperiment i Bergen. (E. Lillethun). 7. Diskusjon. Det forventes at deltakerne vil kunne gi korte situasjonsrapporter fra de respektive forskningsmilj0er. Vi tar sikte på f0lgende tidsskjema: 0900-1300: Foredrag, med tilknyttet diskusjon 1300-1430: Lunsj 1430-1830: Fri diskusjon M0tet avsluttes med middag. Samtlige deltakere oppfordres til å planlegge slik at de kan vare til stede under hele m0teprogrammet. Det er reservert et antall rom (vesentlig dobbeltrom) på Hovd-Inn frem til fredag 22.02.80. Utgifter ved oppholdet utöver 20.02.80 dekkes av NAVF. Om kommunikasjoner, se eget ark. Vennligst gi beskjed snarest mulig, gjerne over telefon, om De kan delta på m0tet. Svarslippen bes returnert senest 18.01.80. VEL M0TT PA OPPDAL. Med vennlig hilsen Leif Westgaard Programområdekomité for energiforskning Vediegg i egen sending: Notat, "Vurdering a" eventuelt norsk forskningsprogram i fusjon". Utdrag, "Alternative energiressurser".

KONPERANSE OM NORSK FUSJONSFORSKNING Oppdal, 21. februar 1980 DELTAKERLISTE: Birgit Andersen, Rådet for naturvitenskapelig forskning, NAVF J.O. Berg, Institutt for Energiteknikk Gerhard Berge, Matematisk institutt, Universitetet i Bergen Kristian Dysthe, Institutt for matematiske realfag, Universitetet i Troms0 Guttorm Endrest0l, Institutt for Energiteknikk Magne Espedal, Rådet for naturvitenskapelig forskning, NAVF Bj0rn Grandal, Forsvarets Forskningsinstitutt Tor Hagfors, Institutt for radioteknikk, Norges Tekniske H0gskole Torbj0rn Hellsten, Institutt för plasmafysik ved fusionsforsking, Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm 0ivin Holter, Fysisk institutt, Universitetet i Oslo Vagn Jensen, Fy sikafdelingen, Fors0gsanlaeg Ris0 Asbj0rn Kildal, Fysisk institutt, Universitetet i Oslo Arne Kjekshus, Programområdekomite for energiforskning, NAVF Magne Kristiansen, Texas Tech University, Lubbock Endre Lillethun, Fysisk institutt, Universitetet i Bergen Per Maltby, Rådet for naturvitenskapelig forskning, NAVF Hugo Parr, Olje og energidepartementet Torstein Pedersen, Olje- og energidepartementet Hans Persson, Fusionssekretariatet, Spånga Svein Sigmond, Institutt for tekninsk fysikk, Norges Tekniske H0gskole Jan Trulsen, Institutt for matematiske realfag. Universitetet i Troins0 0ivind Ulfsby, Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Forskningsråd Leif Westgaard, Programområdskomite for ener giforsknj.nq, NAVF

M0TE OM NORSK FUSJONSFORSKNING NAVF og OED Oppdal torsdag 21. februar 1980 Kontrollert fusjon: utvikling, status, -utsikter av GERHARD BERGE

Innleiing. Eitt års intenst arbeid f0rde til at den f0rste fisjonsreaktoren vart realisert i 1942. Tre år seinare var den f0rste atombomba realisert. Det tok sju år med desillusjonert avspenning og "kald krig" f0r hydrogenbomba var ein realitet. Om ein ser kaldt og n0kternt på denne epoken på 10 år, må ein seia det var ein enorm suksess for vitskap og teknologi. Det var ikkje å undrast på at ein tok fatt på problemet med å 10ysa den kontrollerte fusjonsprosessen med stor optimisme. Dei umåtelege energimengdene bundne til deuterium og tritium låg og vinka som eit forjetta land i det fjerne. Ein skulle opna opp for ei energikjelde som var fri dei mange problema med radioaktivitet som fisjonsreaktoren hadde. Og brennstoffet deuterium fanst i rikelege mengder. Dette var no innan rekkjevidde av ein framstormande ekspertise i naturvitskap og teknologi på det nukleasre området, trudde ein. Opningsfasen: All forskning var strengt hemmeleg. I USA var det prosjekt med kodenamn: "Matterhorn" og "Sherwood" mellom andre. I Storbritannia var innsatsen konsentrert til dei våpenteknologiske laboratoria ved Aldermaston og Harwell. I 1955 vart den f0rste internasjonale konferansen om fredeleg utnytting av atomenergi halden i Geneve. Fusjonsprosessar vart ikkje omtala her, men det var klart at noko var i gjasrfi. Serleg Vest Tyskland tok til å byggja opp ekspertise som open forskning etter denne konferansen. Problemet: Vi skal her stutt minna om at atomenergi kan utvinnast på to matar, a) K10yving av tunge atom (fisjon) Fig. 1, og b) Samansmelting av lette,.atom, Fig- 2,

n + U o " fission fragments + neutrons + energy Fig. 1. e. \ D + T energy Fig. 2. For usjonsprosessen har ein f01gjande reaksjonslikningar: D + D 3 He + n + S.2 10~ 13 Joule D+D->T p+6.4-10" 13 Joule D + T - 4 He + n + 28.2 10" 13 Joule D + 3 He -» 4 He + p + 29.4 10~ 13 Joule D + D reaksjonane kan realiserast ved temperaturar pa omlag 200 mill, grader (Celsius), medan D + T reaksjonen berre krev 50-100 mill, grader. I tillegg til h0g temparatur treng ein a ha mange nok partiklar samla lenge nok for a fa eit netto energi utbytte. Eit praktisk mal for dette er gjeve i det sakalla Lawson kriteriet (n partikkeltal. T ti<5"). nx > I ü 1 4 ( ^

Sidan det er lettare å.få til D + T reaksjonen enn D + D reaksjonen, så er det no klart at den f0rste fusjo'nsreaktoren vil koma til å "brenna" deuterium og tritium. No er tritium eit radioaktivt materiale med halveringstid på 12.3 år, så sj01v om det er eit kortlevd element så vil dette skapa visse driftstekniske problem, som ein ikkje vil ha i ein D + D reaktor. L0ysing av problemet. Som dei fleste kjenner til såg ein for eit par år sidan store avisoppslag: "Gjennombrot for fusjonsforskning, 60 millionär grader nådd ved Princeton plasmafysikk laboratoriet." Ein här altså nådd tenningstemparaturen for D + T reaksjonen, i dette eksperimentet, PLT, (Princeton Large Torus). Men det er likevel klart at det finnst mange hindringar enno f0r ein har nådd målet. Som det er vanleg når nye resultat når avisoverskriftene, så vert det lett noko overflatisk og ei overbetoning av det sensasjonelle, Vi skal kome tilbake til dette, men fjzirst etter å ha sett det heile i litt perspektiv. Den vegen ein har gått for å koma dit ein står i dag har vore lang og tornefull, og utan eit visst kjennskap til förtida er det vanskeleg å vurdera nye resultat, og det er enno vanskelegare å ekstrapolera inn i framtida. Vi skal difor ta oss litt tid til å sjå det heile i historisk perspektiv. Historikk. Det starta som vi har nemnt som hemmeleg forskning f0rst i 1950-åra. Ein var straks klar over at eit ideellt og kanskje det einaste "isolasjonsmaterialet" ein kunne bruka for å isolera den värme materien frå materielle vegger på, var eit magnet-felt. Lenge f0r ein gass når temperaturar på mange millionår grader, blir gassen ionisert, og gassen får 10 så mange fundamentalt nye eigenskapar at ein har valt å sjå på dette som ein ny aggregattilstand, Plasmatilstanden. (Ein fundamental skiinad mellom

8 gasstilstanden og plasmatilstanden er at gass er ein god elektrisk isolator. Plasma er ein god elektrisk teidar). Det hadde nok vore ein del studiar av plasmatilstanden og tilgrensande område som vekselverknad meilom elektriske leidande vassker og magnetfelt f0r, serleg i samband med astrofysiske problemstillingar. Men no vart det verkeleg fart i utviklinga av den nye greina i fysikken som ein kallar plasmafysikk. Noko fundamentalt nye lover var det ikkje tale om. Men oppfjzirselen av eit plasma i elektriske og magnetiske feit var eit "terra inkognito," jamvel om ein starta ut frå kjende lover frå elektrodynamikken og god kjennskap til gass og vaeske tilstanden. Det tok såleis ein fire -fern års intens f ors-kriing f 0r ein til ein viss grad skj0na kor vanskeleg dette eigentleg var. 1958 vart eit merkeår. Dette året heldt ein den andre internasjonale konferansen om fredeleg utnytting av atomenergi. Og på denne konferansen hadde stormaktene innsett at dette problemet var så vanskeleg at det var ingen grunn til å halda det hemmeleg lenger. Nokon lett veg fram til målet fanst ikkje. Og skulle ein nokon gong nå målet måtte det skje i storstilt internasjonalt samarbeid. Edvard Teller såg slik på problemet på dette tidspunktet: It is likely that we shall be dealing with an intricate machine which is inaccessible to human hands because : of radiation and on which all control and maintenance must proceed by remote control. The irradiation of materials by neutrons and gamma rays will cause the properties of these materials to change. Surfaces bombarded by the bremsstrahlung radiation will get heated more fiercely than is the case in any portion of our present nuclear reactors. You can operate the machine to the extent that this one surface can be cooled, the Test of the machine being at a relatively low temperature. These and other difficulties are likely to make the released energy so costly that an economic exploitation of controlled thermonuclear reactions may not turn out to be possible before the end of the 20th century.. i Det vart bestemt: at ein skulle halde internasjonale konferansar spesielt for dette problemet, organiserte av FN. Den forste i ei rekkje på sju slike konferansar hittil,vart halden i Salzburg 1961, 250 eksperimentelle og teoretiske arbeid vart framlagde, og saman med dei 52 arbeida som vart lagt fram i 1958 utgjer dette på mange

matar fundamentet for det som seinare er gjort. Mange av desse arbeida, serleg dei teoretiske er like aktuelle i "dag som den gongen. Den framståande russiske vitskapsmannen Artz^niovich gav på sin mate uttrykk for situasjonen når han sa: It is now clear to all that our original beliefs that the doors into the desired region of ultra-high temperatures would open smoothly at the first powerful pressure exerted by the creative energy of physicists, have proved as unfounded as the sinner's hope of entering Paradise without passing through Purgatory. And yet there can be scarcely any doubt that the problem of controlled fusion will eventually be solved. Only we do not know how long we shall have to remain in Purgatory. We shall have to leave it with an ideal vacuum technology, with the magnetic configurations worked out, with an accurate geometry for the lines of force' and with programmed conditions for the electrical contours, bearing in our hands the high temperature plasma, stable and in repose, pure as a concept in theoretical physics when it is still unsullied by contact with experimental fact. Ein skal vera klar over at på dette tidspunkt hadde ein Stellarator (Princeton), Toroidal Z-pinch (ZETA-Harvell), Tokamak (USSR), 6-pinch, Spegelmaskin og linear pinch som fullt utvikla konsept, med tildels mange års eksperimentering bak seg. Toroidal field coils Helical muliipole conductors Toroidalt magnetfell magnetic field lines Plasma Vacuum chamber Stellarator Tokamak Coils Losses i Losses PUSM 6-piprVi Knagnetic Tieid Lines Spcgelrcaskin Plasma

O/l 10 Ein hadde på dette tidspunkt eit kvantitativt mål for tidsevolusjonen av eit eksperiment karakterisert ved e"i" tid T R. Denne T R var utrekna på grunnlag av ein empirisk formel for diffusjonskoeffisienten i eit magnetisk innesperringssystem, framsett av Bohm D = -L *! "B 16 eb k = Boltzmanns konstant T = elektrontemparaturen e = elektrisk ladning for elektron B = magnetfelt Det var underleg korleis levetida til "alle" eksperiment var i samsvar med T R. Alle snakka om Bohm - diffusjon, alle mslte Bohm - diffusjon, alle visste kva Bohm - diffusjon var. verkelege situasjonen Medan den var at ingen visste kva Bohm-diffusjon var. Ein hadde pr0vt seg med teoretiske utleiingar, og kunne nok ut frå heuristisk tenkjemåte finna fram til noko som likna, men at dette var ein naturn0dvendig prosess som utan unntak ville dominera alle plasma-magnetsystem det kunne ein ikkje sjå. Men eksperimenta tala sitt tydelege språk og kva så? Ein ting var i alle h0ve sikkert, dersom ein ikkje kunne prestera betre innesperringstider enn T R, så ville ein aldri nå målet. Når det galdt temparaturar såg det litt lysare ut, ein hadde nådd 1.keV området (ca. 10 mill, grader), og det var ein god del tale om termonukleasre ngfytroner. Eitt av dei eksperimenta som hadde ein noko uheldig lagnad i så mate var ZETA. N0ytron-målingar på dette eksperimentet tydde på at dersom n^ytronene var termonukleéere så hadde ein svaert h0ge temparaturar. Dette gav grunnlag for ei b01gje av optimisme i det britiske laegret. Det vart vedteke å byggja Culham Laboratoriet, det störste og finaste i sitt slag til den tid. Culham stod ferdig nett tidsnok til å vera vertskap for den andre internasjonale konferansen i kontrollert fusjon 1965.

11 På dette tidspunktet var det klarlagt at resultata frå ZETA var feiltolka. Dei fleste n0ytronane hadde andre årsa~ker enn termonukleasre. Dei kom frå kollektive prosessar produserte av voldsame ustabilitetar. Så i staden for å vera eit teikn på god helse, bar desse n0vtronane bod om at ZETA var alvorleg sjuk. Artzimovich gav elles uttrykk for sitt syn på jäkta etter n0ytronar på dette stadiet når han ved Slazburg konferansen i 1961 sa det på sin mate: I would point out that if any of the fortunate persons who have observed this effect have brought with them to Salzburg a small handful of pure neutrons formed, on the average, during one discharge, there would hardly be enough of them to give one neutron apiece as a souvenir to the inhabitants of hospitable Austria. Det store problemet ved Culham konferansen i 1965 (den andre i rekkja) kom også til å bli Bohm - diffusjon. Dessutan hadde teoretikarane utvida lista over mogelege ustabilitetar til ein nokså omfattande katalog. Fusjonsreaktoren vart ikkje storlnemnd, ein hadde meir enn nok fundamentale fysiske problem å stri med. Plasmaet var ein vilter, ustyrleg krabat som var svsert uviljug til å lata seg temje. Spitzer sa i sin oppsummeringstale Og prognosane framöver var h0gst usikre. After this brief and rather superficial survey of the experimental work reported in this Conference, let us stop, look back at our work, and ask ourselves, "Are we approaching the goal towards which many of us started 'with such high hopes a number of years ago - the release of controlled fusion power for the benefit of mankind?" 1 think the answer to this question is simple and obvious we_dp not know. We cannot say what lies in territory, that is unexplored and uncharted. Our course towards controlled fusion has encountered many obstacles in the past. Most of the serious ones have '.been overcome,, sometimes after years of effort by a great number of scientists. AVê can be sure that there.will be many other obstacles ahead... 'but we have good reason to hope that these will be surmounted by the co- operative efforts of scientists in many nations. " ' ' " '.'.. V "..-..., ' ' Likevel, dei såkalla multipolmaskinene og den stabiliserte spegelmaskinen (Ioffe's bars) syntest å visa ein veg å gå til å skaffa seg meir kjennskap til dei fundamentale prosessane i eit plasma. Ein hadde i det minste noko som verka, og ein hadde ein teori bak det. Minimum B_ og minimum midlare B vart slagordet.

12 Cusp geometrien, Fig. 4', Fig. 4. hadde gode stabilitetseigenskapar, den kunne overftfrast til ein torus/multipolmaskin, og den hadde vist seg eksperimentelt a stabilisera midtseksjonen Oom har darleg krumning) i spegelmaskinen. Men det var ogsa lett a visa teóretisk at ein toroidal 'konfigurasjon som hadde lukka feltliner kunne ikkje vera ein minimum jb konfigurasjon. Det beste ein kunne gjera var a laga. ein konfigufasjon der ei feltline brukarlenger "tid" i eit omrade med god krumning enn i eit omrade med darleg krumning. midlare minimum B konfigurasjon. Men alt i alt var ein inne i ein kritisk fase, politikarane i Storbritannia bestemte a skjasre ned innsatsen ved Culham- 50 % over ein 5 ars bolk som starta i 1969. Ein sakalla Den tredje internasjonale konferansen vart halden i Novo Sibirsk. Denne konferansen var pa mange matar eit vendepunkt. For ftfrste gong hadde ein klare prov for at dét fanst maskiner som ikkje var

13 heims0kte av Bohm - diffusjon. Bohm - diffusjon var altså ikkje noko universelt fenomen, og hadde no misst det jarngrep det tyktest å ha hatt på alle eksperiment til denne tid. Det gjorde ikkje så mykje at multipolmaskiner ikkje hadde svara til dei forventningane ein hadde stilt til dei. Ein våga seg på ny til å tala om fusjonsreaktoren som eit mogeleg mål. Rett nok var det slik at mange av dei store prosjekta ikkje viste den mest lovande oppf^rselen. Serleg ille var det med Stellaratoren Mod C i Princeton og ZETA ved Culham/Harwell. Av og til kunne ein finna situasjonar der ein hadde innesperringstider svarande til fleire T R. Men ein hadde ikkje lukkast med å finna noko koherent bilete der ein kunne relatera "god oppf0rsel" til visse parameterområde. Ein slektning til ZETA, den russiske maskinen TOKAMAK var den som kom best frå det og kunne visa til innesperringstider T ~ 20 T B. Ein hadde elles eksperimentelt greitt å syna at i ein stellaratorgeometri ved Culham, gjorde innfanga elektronar meir enn 10 rundar rundt maskinen f0r dei gjekk tapte. Dette var eit stort framsteg i testing og utvikling av magnetfeltkonfigurasjonar med h0g presisjon. Spörsmålet var ville ionar med langt st0rre Larmor-radius enn elektronane oppf0ra seg like bra. For ikkje å snakka om eit plasma med både ionar og elektronar som kan perturbera magnetf el tet gjennom dei straumane plasmaet sjpilv produserer. Artzimowich sa mellom anna i sitt oppsummeringsforedrag: 1 What, then, have we accomplished since Culham? In my opinion, at least one really important result has been achieved: we have rid ourselves of the gloomy spectre of the enormous losses embodied in Bohm 1 s formula and have opened the way for further increases in plasma tem- perature leading to the physical thermonuclear level. i Det var bg oppmuntrande at teoretikarane ikkje hadde fleire nye ustabilitetar å koma fram med, alt i alt var optimismen på veg tilbake, og seniorforskaren og sjefen for den gruppa som starta fusjonsforskning i USSR, Budker, sa i avslutningstalen:

1 feel that the changes which have taken place in science in the last few years open up new possibilities, about which 1 should like to say a few words. In 1951 we began work on thermonuclear reactions in the- - confident belief that we would solve the problem with a rush and immediately. I was assigned the task of ensuring that our future thermonuclear reactor would not get too much out of hand. It was like the story of the man who wished to invent a perpetual motion machine and had taken out a patent on a method for keeping it under control. This attitude stemmed from the successes in developing "explosive thermonuclear reactors", a task which was achieved within a very short period oftime, leaving physicists with the impression that they could do everything - and do it fast. However, experience soon showed that here we had a scientific rather than a technological problem and that it would be necessary to study in detail the physics of plasmas - which we have now been doing for over ten years. The work in this field attracted new people with a new philosophy and a new ideology. Now, I feel that the progress achieved by the physicists during this period justifies our again thinking in terms of building a thermonuclear reactor. The physicist is not obliged to embark upon a project only when he is in possession of all the facts; he does not have to wait until the last button is sewn onto the tunic of the last soldier before engaging battle. He needs only to study carefully the underlying principles and then to find a solution which will reveal the unknowns. Such was the situation in the case of the first atomic (uraniumgraphite) reactor. Og slik vart det: 1970-ara vart fusjonsreaktoren og fusjonsteknologane sitt tiar. Det tok etter kvart til a utvikla seg store grupper ekspertar innafor fusjonsteknologi og reaktorfysikk. Der malsetjinga var a firma teknologiske 10ysingar nar ein som utgangspunkt hadde eit innesperra plasma med h0g nok temparatur, og gjevne geometriske spesifikasjonar bestemt av dei fysiske parametrane i ulike konsept som Tokamak, Stellarator, toroidal Z-pinch, toroidal 6-pinch og spegelmaskinen. Nar vi i denne korte oversikten har halde oss berre til dei internasjonale konferansane b0r ein menma at dei representerer berre ein liten del av mpite og kongressaktiviteter i dette feltet. Ein vil i tillegg spesielt nemna den Europeiske konferansen, som pa mange matar er internasjonal. Og den arlege American Physical Society's konferanse der talet pa deltakarar ligg omkring 500 og 1000. Det var pa den europeiske konferansen i Nederland 1969 at Artzimowich kunne leggja fram resultat fra Kurchatov Tokamak T-3 som fpfrde til eit gjennombrot for denne typen maskiner. Like etter dette m0tet reiste Artzimowich pa rundtur i U.S.A. for a fortelja om framgangen med Tokamak. Det gjorde hart sa overtydande at

15 Princeton som på det tidspunktet var nokså frustrerte over sin stellarator mod. C, besterate seg for Tokamak. På "rekordtid bygde dei mod. C om til Tokamak og hadde resultat å leggja fram på den neste internasjonale kongressen i Madison U.S.A. i 1971. Dette var eit tempo som imponerte alle fusjonsforskarar. Men det som var mest interessant var likevel det faktum at Princeton-forskarane kunne stadfeste resulata frå T-3. Skilnaden gjekk på detaljar som straumprofil og temparaturprofil, men i hovudsaken fann dei same verde for temparatur, tettleik og innesperringstid som forskarane ved Kurchatov hadde funne. Tokamak var med eitt det leidande konsept med omsyn til resultat, og Princeton hadde på ny etablert seg som det leidande fusjonsforskningssenteret i U.S.A. På stutt tid vart heile stellaratorprogrammet rasert i U.S.A. Det vart Tokamak for alle pengane, i det minste omlag 80 % av dei. Og framgång vart gjort. Ved den fjerde internasjonale konferansen i Madison U.S.A. sa Bickerton m.a.: The most exciting advances have been made in Tokamak research. The Princeton group have confirmed the earlier Russian results while the Russians themselves have gone on to obtain still higher temperatures with increased plasma current. The fruits of the rapid expansion in Tokamak research will only be apparent by the time of the next meeting. At present, and in the simplest terms, future progress apparently depends only on increasing the gas current and on applying auxiliary heating methods. There may well turn out to be insurmountable barriers across this golden road to riches; however, only by travelling along it will their presence or absence be discovered. Trass i all suksessen med Tokamak var ein likevel klår over at det truleg var den lettaste delen av arbeidet som var gjort. Ohms k oppvarming verka opp til dei temparaturar ein no hadde nått, men vidare gjekk det ikkje å setja si lit til ohmsk oppvarming, til det var leiingsevna i plasmaet altfor h0g i dette temparaturområdet. Andre oppvarmingsmetodar hadde vore påtenkte og studerte i lang tid, serleg htfgfrekvensoppvarming og np"ytralinjeksjon av partiklar i energiområdet nokre hundre KeV. Som reaksjon på synspunkt som vi har nemnt frå konferansen i Novosibirsk var det vel nokså rimeleg at arbeidet med meir konkrft planlegging av fusjonsreaktoren vsrt styrkt. Madison konferensen

16 var den forste konferansen der ein hadde ein heil sesjon eigna berre til reaktorfysikk og teknologi. Forsen sa f den samanheng: In my opinion, it is significant that at this Fourth Conference on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research the progress of research has come to the point where a session on reactor systems is held, at all. Let us hope that progress in the plasma physics will continue to give us encouragement that such reactor studies are meaningful and indeed required. Forste delen av 1970-ara vart ein enorm konsentrasjon om Tokaraak, aller mest i U.S.A., men "feberen" greip om seg slik at mange tykte dette konseptet vart teke vel mykje alvorleg samanlikna med andre konsept. 6-pinch teknologien var pa veg mot eit klimaks serleg representert ved det store Scyllac prosjektet i Los Alamos, som hadde kosta mange ar a byggja og enda fleire pengar. Superraske kondensatorbatteri som kunne opererast paliteleg og driftssikkert var eit hp'gdepunkt i denne teknologien. Energi i mange Mega Joule-omrade som kunne styrast pa mikrosekundskalaen var i seg sj01v eit respektabelt resultat i teknologi. Ein hadde alt i fleire ar drive eksperiment pa sektorar av det som etter kvart skulle bli ein toroidal 0-pinch, og endeleg kom dagen da ringen var slutta, ein full toroidal 0-pinch, ein nyskapning der ein eingong for alle hadde eliminert 0-pinchen sitt eigentlege problem endetapet. Eksperimenta ein hadde gjort til denne tid tydde pa at levetida var bestemt av endetap. Sa. vonbrotet vart desto st0rre nar ein fann ut at den fulle torusen ikkje hadde stort lengre levetid enn sektoreksperimenta hadde hatt. Levetider pa 10-15 ys var lite a. overtyda med nar ein sag tilbake pa resultata ra dei fpfrste linesre 0-pinchane fra tidleg i -60-ara. Noko fundamentalt gjekk galt, og akkurat kva som gjekk galt fekk ein aldri skikkeleg tid til a unders0kja. Prosjektet vart stogga pa kort tid. Altfor kort etter summe si meining. Ein burde gjeve seg litt betre tid til a koma fram til ein betre underbygd konklusjon. Var 0-pinchen berre ei stjerne som steig opp i starten av -60-ara for a siga under hórisonten i midten av -70-ara, ja det vil berre framtida vise. Det finst enno nokon som ikkje har gjeve heilt opp denne ideen.

17 På tidspunktet for den feints internasjonale konferansen i Tokyo 1974 var 6-pinchen på veg ut, men Tokamak hadde heller ikkje dei heilt store resultat å syna til. Tvert imot var det teikn til. stagnasjon. Det var lite nytt om spegel-maskinene. Stellaratoren som det no ikkje fanst eit einaste eksemplar av i U.S.A. vart likevel flittig studert i Garching (Vest Tyskland), U.S.S.R og Japan, og resultata var ikkje så nedslåande som dei hadde vore. Eit teoretisk arbeid av J. B. Taylor vekte stor interesse. Det gjekk ut på ei noko heuristisk förklaring på den underlege oppf0rsla til Z-pinchen eller ZETA-type eksperiment. Det toroidale magnetfeltet i den såkalla "rolege perioden" til ZETA hadde skifta retning i det ytre området. Fors0k på- å programmera Z-pinchar med omsyn til magnetfeltprofilar, for å realisera dette, hadde synt ein tendens for slike maskiner til å finna fram til ein slik magnetfeltprofil på eiga hand. Men resultatet frå Tokyo konferansen var likevel stort sett ein noko reservert optimisme. Grieger uttrykte det slik: Summarizing, we can say that this Conference has not produced any particular highlight or turning point. Its value rather consisted in demonstrating a steady progress and increasing understanding of the physics governing this field. This can be considered a rather good and promising. situation. It has to be kept in mind, however, that we are approaching a more decisive phase which will prove, whether our present extrapolations and forecasts are justified or not. Det hadde likevel skjedd ein del utanom den magnetiske fusjon. Laserfusjon eller inertiell innesperring var på veg til å etablere seg. Her opererte ein med innesperringstider så korte at materien ikkje fekk tid til å koma seg unna f0r fusjon var realisert, med andre ord mikrobomber om ein vil. For å kompensera for den korte tida måtte ein då for å stetta Lawson kriteriet ha heilt andre partikkeltettleikar enn det ein var kjend med frå magnetisk fusjon. Dette forskningsfeltet grensa oppptil område som hadde militasr interesse og ein har difor hatt ei blanding av fri og hemiiieleg foiskning her.

18 Ekspanderende plasma Laserlys Komprimert kjerne Prinsippskisse for laserfusjon. Fig. 5, I figur 5 har vi ein prinsippskisse av laserfusjon. fram ein del arbeid om dette i Tokyo. Det vart lagt Det vekte elles ein god del oppsikt når det private amerikanske forskningsselskapet KMS-FUSION på APS-m0tet i 1974 la fram resultat over n0ytron pulsar frå slike plasma som var eit godt stykke over det dei Amerikanske Nasjonale Laboratoria til den tid hadde offentleggjort. Det var tydeleg at laserfusjon var på offensiven og kanskje etter kvart skulle bli ein likeverdig partnar eller överta for den magnetiske fusjon, som etter mange si meining hadde stänga hovudet mot veggen altfor lenge no. I Tokyo vart det bestemt at m0tefrekvensen på dei internasjonale konferansane skulle aukast. Ein måtte ikkje missa initiativet no. Neste m0te vart Berchtesgaden (Vest Tyskland) 1976. Heller ikkje her vart ein presentert for dei store sensasjonane. Men ein jämn framgång var det likevel. Tokamak lina planla og hadde under bygging fleire st0rre maskinar, som ville visa om dette konseptet heldt det ein håpa på. 8-pinchen var tydeleg på veg ut, i alle hdve den t.oroidale versjonen. Scyilac's dårlege