Kína nukleáris fúziós reaktora, az úgynevezett “mesterséges Nap” jelentős mérföldkőhöz érkezett: a kutatóknak sikerült a plazmát a megszokott működési tartományon túl is stabilan tartaniuk, ezzel közelebb kerülve a gyakorlatilag korlátlan, tiszta energia megvalósításához – számolt be a Livescience.
A Kísérleti Fejlett Szupravezetős Tokamak (EAST) a plazmát – az anyag nagy energiájú, negyedik halmazállapotát – extrém magas sűrűségen tudta stabilan fenntartani.
Ez korábban komoly akadálynak számított a fúziós kutatásokban.
A január elején a Science Advances folyóiratban megjelent tanulmány szerint az eredmények gyakorlati és skálázható megoldást kínálnak a sűrűségi korlátok kiterjesztésére a tokamakok és a következő generációs fúziós berendezések tervezésében.
A nukleáris fúzió gyakorlatilag kimeríthetetlen, tiszta energiaforrást ígér: minimális mennyiségű nukleáris hulladékkal és üvegházhatású gázok kibocsátása nélkül működhetne. A technológia fejlesztése azonban több mint hetven éve tart, és a reaktorok ma is jellemzően több energiát fogyasztanak, mint amennyit termelnek. A klímaváltozás hatásainak mérséklésére ezért a fúzió egyelőre nem kínál azonnali megoldást, hosszabb távon viszont kulcsszereplővé válhat az energiatermelésben.
A fúziós reaktorok két könnyű atommagot olvasztanak össze egyetlen nehezebb atommá, nagy hőmérséklet és nyomás mellett – hasonlóan ahhoz, ahogyan a Nap is termeli az energiáját. Mivel a Földön nem állítható elő a Nap belsejében uralkodó óriási nyomás, a tudósok ezt azzal kompenzálják, hogy a plazmát a Nap maghőmérsékleténél is jóval forróbbra hevítik.
Az EAST egy úgynevezett tokamak, vagyis mágneses összetartású fúziós reaktor. A plazmát egy fánk alakú vákuumkamrában tartja fogva, rendkívül erős mágneses mezők segítségével. A tokamak típusú berendezések még nem érték el a fúziós begyújtást – azt a pontot, amikor a folyamat teljesen önfenntartóvá válik –, az EAST azonban fokozatosan egyre hosszabb ideig tud stabilan bezárt plazmát fenntartani.
A fúziós kutatások egyik kulcsakadálya az úgynevezett Greenwald-határ: e sűrűségi küszöb felett a plazma általában instabillá válik.
Ez azért gond, mert a nagyobb plazmasűrűség több ütközést tesz lehetővé az atommagok között, ami csökkentené a begyújtáshoz szükséges energiát. Ha azonban az instabilitás fellép, a fúziós reakció összeomlik.
Az EAST kutatói ezt az akadályt úgy hidalták át, hogy nagyon pontosan szabályozták a plazma és a reaktor belső falának kölcsönhatását. Két kulcsfontosságú paramétert finomhangolva sikerült a plazmát a Greenwald-határ 1,3–1,65-szörösén stabilizálniuk. Ez jelentős előrelépés a korábbi, nagyjából 0,8–1,0 közötti szokásos működési tartományhoz képest.
Az EAST-nél és az amerikai laboratóriumokban elért áttörések közvetlenül hozzájárulnak az új generációs reaktorok tervezéséhez. Kína és az Egyesült Államok egyaránt részt vesz a Nemzetközi Termonukleáris Kísérleti Reaktor (ITER) programban, amelyben több tucat ország működik együtt a világ legnagyobb tokamakjának felépítésén Franciaországban. Az ITER – amely várhatóan 2039-ben kezdi meg a teljes értékű fúziós kísérleteket – szintén kutatási célú kísérleti reaktor lesz, de megnyithatja az utat a jövő kereskedelmi fúziós erőművei előtt.
Forrás: portfolio.hu